搭建初中生物学实验教学的智慧“云”课堂——“探究酒精对水蚤心率的影响”实验的创新实践研究

潘黎黎

（南京市江北新区浦口外国语学校 江苏南京 210031）

“探究酒精对水蚤心率的影响”是苏教版初中《生物学》教材第二十六章第一节内容中的探究实验，隶属于课程标准中“健康地生活”一级主题。该实验作为探究性实验，重点在于培养学生设计实验、实施实验以及实验数据的处理与分析能力。经过几年的循环教学经验，笔者将本实验中遇到的难点与问题进行梳理，并在此基础上创新性改进、设计实验，优化课堂实验教学手段。

1 原实验的特点与难点

1.1 原实验的特点

“酒精对水蚤心率的影响”探究实验，是以节肢动物水蚤为实验对象。该动物对酒精的刺激十分敏感，因此实验效果较为明显。这个实验是通过控制与改变影响因素的强度，以及观察实验动物反应程度的方法，从而研究某一种因素是否会对生物有影响。学生需要掌握这种实验方法和逻辑思维方式。

1.2 原实验的难点

1.2.1 实验对象

水蚤身体透明，体形微小，心脏小，游动速度快，在光学显微镜下不易观察到其心脏。水蚤的心率范围很广，每分钟100～350次不等，而且其心率易受到个体大小、水质和温度等环境因素影响。学生对于水蚤心脏每分钟跳动次数难以计数。在实际取材过程中，难以获得体积大小及发育程度相近的水蚤。

1.2.2 实验器材

原实验中使用光学显微镜，那么每个小组只能有一人进行观察。由于实验对象的原因，对学生制作临时玻片和使用显微镜有较高的要求。在多年、多个班级的实验教学中统计发现，大多数学生在此环节中观察实验效果不理想。

1.2.3 实验效率

每个水蚤个体仅能用于一个浓度的酒精溶液测试，必须通过多次重复实验得到平行数据。教师通常会在课堂上收集每小组的数据，然后在Excel表格中对实验数据进行处理，随后生成水蚤心率受酒精浓度影响的变化图表。这样耗时长，课堂时间非常紧张。

1.2.4 实验评价方式

学生设计实验的思路准确吗？学生开展实验的步骤规范吗？学生处理实验数据的方法可靠吗？如何把实验教学评价的方式和结果可视化、集成化、数据化？这些问题一直是困扰教师的难题。

2 实验的创新要点

2.1 实验对象的改进

鱼类对水体中的毒物较为敏感，直接由鳃组织从水体中吸收和滞留污染物和毒物。斑马鱼与人类基因相似度达87%，国内外已有报道斑马鱼是一种新型脊椎动物模型，特别是在神经病学方面，也是国际标准化组织（ISO）推荐使用的动物模型。本实验设计中，选用健康活泼的成年斑马鱼，雌雄均可，体长（2.0±0.5）cm，体质量（2.0±1）g，水族箱中驯养5 d以上，正常喂食，正式实验前24 h禁食，室温与水温控制在（26±2）℃，昼夜自然照明。测定斑马鱼的侧翻出现时间和死亡时间等活动性指标，从而探究酒精对斑马鱼生命活动的影响。

2.2 实验器材的创新

自制简易摄像系统：利用支架固定ipad平板电脑，使摄像头对准实验装置。结合预实验结果预判，在低浓度时利用延时摄影功能录制实验过程，后期视频抽帧压缩，快速回放、精准统计侧翻出现时间和死亡时间。

2.3 实验过程的重新设计

2.3.1 实验前

教师借助“互联网+”环境，运用焦点云课堂开展课前预习素材的点对点推送。素材包括斑马鱼的形态结构特点、生活环境、作为模型动物的依据等介绍，斑马鱼侧翻时的表现，体积分数为5%的酒精溶液配制的方法和过程，实验操作的注意事项，等等。此平台可以实时查看每位学生学习浏览的情况并在线提醒。

2.3.2 实验中

（1）对每条斑马鱼采取自身对照的方法，先测定在清水中的侧翻出现时间和死亡时间，后测定在酒精中的侧翻出现时间和死亡时间。全班分成四个大组，分别探究体积分数为5%、10%、15%、20%浓度的酒精对斑马鱼生命活动的影响，每个小组至少测定3条斑马鱼，每个浓度梯度由4个小组同时完成，小组之间形成平行重复实验。

（2）利用自媒体云端在线平台（腾讯或者优酷等），教师课前上传实验操作过程中的图片和视频素材，生成二维码，展示在电子大屏上。操作过程中，学生可以通过平板电脑扫码二维码，快速获取所需素材。这样，课前预习与课上回放双管齐下，改变了以往教师大量赘述实验步骤而占用课堂时间，将更多时间留给实验操作、数据分析和评价环节，能有效地提升实验教学效率。

（3）每个小组利用自制简易摄像系统，对每次实验过程进行录像，观察实验现象并及时记录数据。

（4）教师在班级QQ群内发布共享在线Excel表格，再将表格同步在电子大屏上，每个平板都可以进行在线编辑，将本组的实验数据录入对应位置。录入完毕，教师利用Excel表格取平均值的功能，快速获取每个浓度下酒精对斑马鱼侧翻出现时间和死亡时间的平均值（表1）。教师选中表格区域，点击工具栏中的插入按钮，选择曲线图选项，便在表格中自动生成图表，最后添加标题、图例和横纵坐标说明。整个数据处理的过程不但在电子大屏上同步呈现，录屏软件还将其录制保存下来。至此，编辑+生成+云协作的三部曲，完成了实验数据的收集和图表的生成，直观而高效。

表1 清水和不同浓度梯度下酒精对斑马鱼生命活动的影响记录表

2.4 实验评价方式的突破

实验评价不应该仅仅只是对实验数据、实验结论的认同度，还应该包含实验过程中的操作规范、团队协作，实验完成后的数据分析、总结报告等。为了实现这一评价目标，首先选择录播教室进行课堂实验教学，教师可以控制高清摄像头，录制和调取每小组学生实验操作的全过程。如果出现数据异常情况时，教师及时回放录像，师生共同分析原因。

例如，有一次实验，某组学生实验数据出现异常，调出该小组实验操作视频进行回放。其他学生很快就指出这组学生的操作问题：酒精配置时，将清水和75%酒精的体积计算错误导致浓度增加。

实验结束后，学生自主归纳整理，完成实验报告单并上传智学网云平台，教师进行收集整理。最后，将全班各小组课堂操作视频和课后实验报告单，仍然上传至自媒体云端在线平台，学生可以进行自评、互评打分或者文字评价。

3 教学反思

3.1 打破教学思路定势，拓展学生创新空间

实验因素的选择源自学生活跃的思维、生活的经验。实验器材的创新使用，实验现象的直观显著，都促使本探究实验的操作简易、效果明显。教师不用思维定式约束学生，给予学生足够的想象空间，让创新的思维火花不断迸发。

3.2 把握实验教学阵地，提高理性思维能力

在基于教材实验又高于教材实验的探究活动中，教师立足于实验教学，引导学生体验探究过程，培养学生善于观察、思考的习惯，使教学回归生活、关注健康。同时，学生通过观察实验现象，将实验数据在线完成记录表、生成曲线图等环节，从感性认识提升到理性分析，从定性到定量研究，有助于提高其理性思维能力。