“制作观察植物细胞临时装片”的实验优化

刘光尧 王慧

摘要 以“制作观察植物细胞临时装片”实验为例，通过精化实验材料、优化实验设备、改进清洗方法、拓展实验设计，采用创设任务驱动，明确操作要领，强化变式训练，关注实验评价等手段，帮助学生思维进阶，促进对概念的深度理解，有助于学科素养提升。

关键词 实验教学 思维发展 学科素养

中图分类号 Q-331

文献标志码 B

1研究背景

“制作观察植物细胞临时装片”是人教版七年级上册生物学第二单元第一章第二节的一个验证性的学生分组实验。根据教材提供的实验方案进行教学，笔者发现存在以下几个不足：1由于班额较大（一般45人），教师不能有效指导和帮助每个学生科学规范进行实验操作，学生之间也不便于成果共享。若能在实验材料和设备上进行优化，可大大提高实验教学效率。2学生第一次用生物材料制作微观世界并观察，课程标准的活动栏目建议应提供多种植物材料。为此本实验需用到大量载玻片和盖玻片，若不及时回收利用无疑造成巨大浪费，而清洗不到位，又会使实验效果大打折扣。3按照教材中的实验步骤操作，学生只能观察到细胞壁、细胞质和细胞核的结构，难免会形成植物细胞只有这些结构的错误概念。4作为生物体结构层次中的重要概念——细胞是生命活动的基本结构和功能单位，实验结束后学生仅靠绘制植物细胞结构简图来建构概念是不够的，教师应增加思维变式训练的途径。

2优化措施

实验教学作为生物学教学的重要组成部分，对培养学生的科学素养和创新能力至关重要。因此，增强实验的有效性、科学性、趣味性，是创新实验教学的核心所在。为了让学生更好体验科学探究过程，在原有实验的基础上进行如下优化。

2.1精细洋葱鳞片叶大小

观察材料“薄而透明”是显微镜看清物像的前提。如果撕取洋葱鳞片叶内表皮大小控制不好，就容易在水滴中出现鳞片叶卷曲细胞重叠现象。建议将洋葱表皮鳞片叶切成约0.5cm×0.5cm的小方块，既便于学生撕取，又可以防止细胞重叠。

2.2配制健那绿染液，观察线粒体

限于课程标准的要求和学生的认知水平，教材只要求用碘液染色，致使学生根本看不到细胞质中的其他细胞器如线粒体，会形成错误的认知，不利于概念完整建构。健那绿染液是专一性染线粒体的活细胞染料。建议将0.5g健那绿溶解于50mL生理盐水中，配制成质量分数为1%的健那绿染液，并对黄瓜表层果肉细胞进行染色。高倍镜下可观察到染成蓝绿色的线粒体。

2.3利用质壁分离原理，观察细胞膜

细胞膜能控制物质的进出，使细胞拥有一个比较稳定的内部环境。但学生按教材的实验操作步骤，无法看到细胞膜。建议用蔗糖和蒸馏水配制成质量分数30%的蔗糖溶液浸润紫洋葱外表皮细胞。该细胞可发生质壁分离现象，显微镜下能清晰看到细胞膜。另外，由于紫洋葱外表皮细胞的液泡中含有紫色色素，用显微镜就可看到液泡。同理，还可看到黄瓜表层细胞的叶绿体。这样能有效帮助学生构建完整的细胞概念。

2.4改进玻片清洗的方法

由于观察材料的种类较多，如何实现玻片的循环利用就成了教师关注的问题。建议将回收的载玻片和盖玻片清洗后，放于体积分数为3%的盐酸溶液中过夜，经清水漂洗后，再放于体积分数为75%的酒精中保存，用前取出纱布擦干即可。该方法可有效去除玻片上的残余物和水渍等，使视野背景更加干净，观察效果更佳。

2.5采用显微数码技术

因班额较大，如何及时纠正学生错误操作和问题就成了实验教学的重点。建议使用手机录屏投影技术或数码显微镜，对“怎样正确盖盖玻片”“如何染色”等问题，用手机采集学生错误操作的图片或视频直接呈现在电脑屏幕上，便于师生、生生之间进行同步反馈交流。在数码显微镜尚未普及的学校，可用简易的显微摄像手机支架安装于目镜之上，对物像进行拍照，通过手机软件上传共享，同样可实现互动交流。

3实验设计

实验教学是生物学教学的重要组成部分，也是培养学生学科素养的重要途径，实验设计的成功与否直接决定着实验的效果。因此，教师应基于学生的核心素养发展，优化实验设计。

3.1创设任务驱动

好的问题情境可以充分激发学生的学习动机，成为思维发展的依托。实验教学同样要关注情境导入。开课伊始，教师让学生直接用显微镜观察树叶、菜叶、纸币等，促使学生产生认知冲突：为什么看不见呢？学生打开自我系统和元认知系统，唤起探究欲望，快速进入课堂。

3.2明确操作要领

可视化是思维过程和思维结果的显性载体，在记忆容量有限的情况下加大信息的处理量，可降低大脑的认知负荷，提高学习效率。熟练掌握操作要领是学生确保实验成功的关键。学生阅读教材文本，概括总结出“擦、滴、撕、展、盖、染、吸”操作步骤，就成了教师必备的教学环节。这样可引领学生走向深度学习。

3.3强化变式训练

如果学习的知识不能迁移，那么学习就失去了价值，变式训练可实现学生对知识点的多角度理解和应用迁移。仅靠实验课有限时间的植物细胞临时装片观察和绘制植物细胞结构简图，学生基本上不能形成细胞真正的立体结构感知。教师组织学生课后用硬纸板、橡皮泥、果实、种子等生活材料制作细胞立体结构模型，通过“植物细胞平面粘贴图——植物细胞显微结构图——植物细胞立体结构图”的一一类比，帮助学生进行模型构建，促进概念深度理解（图1）。实践证明，将“课内探究”与“课外拓展”有机结合，是促进学生深度体验的有效方法，对提升学生学科核心素养具有重要的作用。

3.4关注实验评价

传统的纸笔测试窄化和异化了科学探究，需要一个关注实验过程表现的评价工具。量规是一种可测量、可评估自身行为的评价工具，集“教、学、评”三位一体，既是一个面向学习过程的形成性评价工具，又是学生自主学习的“脚手架”。本实验临时装片制作技能评价表可设计成表1。与传统的评价相比，量规评价更加注重学生实验的真实体验，强调在真实任务情境中对学生学习情况进行评价。通过自评、互评和师评，不仅能发挥学生的主体地位，还可以帮助学生及时发现自身存在的问题，进行思维纠错，不断完善自己。

4教學反思

实践证明，“制作观察植物细胞瓶时装片”实验最多选择观察3种植物材料为宜，否则实验时间仓促，效果不理想。另外，在有限的实验课上，学生很难建构细胞立体结构模型，这需要将“课内探究”与“课外拓展”有机结合起来，通过利用生活化材料制作细胞立体模型，帮助学生深度思维和对概念深度理解，有助于提升学生的学科核心素养，真正体现实验教学的价值。此外，实验评价的有效性还需要在今后的实践中亟待进一步研究。