基于翻转课堂模式的中学生物实验教学——以“制作与观察洋葱鳞片叶内表皮细胞临时装片”为例

沈方圆

（常熟市外国语初级中学 江苏苏州 215500）

翻转课堂也被称为颠倒课堂，是指在知识内化和传授等方面进行颠倒性的安排，使传统教学中师生的角色定位发生一定的改变，对课堂内外的时间进行重新的规划和调整，实现对教学模式和教育内容的更新。基于常规中学生物学实验教学中存在的教学效率低下、反馈不及时、训练不充分等问题，笔者尝试将翻转课堂模式应用于实验教学，具体操作如下：课前学生可通过视频资料自学实验的基本流程，再利用NOBOOK虚拟实验平台（以下简称NB虚拟实验室）体验实验操作过程；在有限的课堂时间内，学生实验操作、纠错、评价、交流以帮助学生完成知识的“消化吸收”；教师课后进行辅导和知识迁移，以增强实验的有效性，提高实验教学的效果，促进重要概念的深度理解。下文以“制作与观察洋葱鳞片叶内表皮细胞临时装片”实验教学为例，介绍翻转课堂模式在实验教学中的具体应用。

1 教学内容分析和目标分析

“制作与观察洋葱鳞片叶内表皮细胞临时装片”是苏科版初中生物学七年级下册第八章第一节的教学内容。教材在内容的选取上以探究细胞的结构与功能为主线，编排了学习制作临时装片、观察细胞结构等系列活动，以帮助学生掌握学习生物学必要的基本技能“临时装片的制作与观察”。本节课结合数字孪生技术与3D打印技术开展翻转课堂实验教学。

本节课的制定如下教学目标为：

①体会生物体在结构上的统一性，构建“细胞是生物体结构和功能的基本单位”的重要概念。

②通过自主学习与互助共学，增强自主探究能力和合作探究能力，发展科学思维素养；提升“建模与模型”的科学思维能力。

③熟练掌握基本实验技能“临时装片的制作与显微镜观察”，提高动手实践的能力。

④通过对微观世界的初探，激发探索生命奥秘的兴趣，形成生命平等、珍爱生命、保护生物多样性的意识和行为。

2 教学的组织实施

2.1 课前自主学习，熟悉实验操作步骤

课前自主学习是翻转课堂能否有效进行的关键。在翻转课堂中，知识的传播一般由视频资料完成。本教学过程中的视频资料是教师录制的演示实验“制作与观察洋葱鳞片叶内表皮细胞临时装片”，时长约为10 min。针对操作性较强的实验，仅靠观看演示实验是远远不够的。因此，教师在微课学习活动设计（表1）中引入了NB虚拟实验室，借助数字孪生技术让学生体验整个实验操作流程。学生可通过暂停、回看等操作调控自己的学习进度，以完成学习任务单（表2）。

表1 学习活动设计

表2 学习任务单

2.2 课中互学共研，自我完善

通过课前自主学习和虚拟体验活动，学生对临时玻片标本的制作与观察步骤已有所了解。在此基础上，学生进入实验课堂，开展实际操作，增强了学习的目的性和主动性。教师在上课伊始应适当地引导和点拨，为学生开展后续学习任务奠定良好的基础。实验教学的顺利推进离不开教师的精心预设和对实验教学进程的把控。本节课堂的学习部分分为3个环节：互助实验与观察、质疑共研与纠错、实验互评与交流。

2.2.1 互助实验与观察

课堂上，学生2人为一组，根据各自的课前学习掌握情况，共同完成整个实验操作过程。在实验过程中，2位学生互助解决实际遇到的问题，对于存在分歧的操作流程予以记录，于课堂下一环节进行集体讨论。教师在此过程中则做好全班巡视和释疑，并及时用手机记录学生操作中存在的问题。

2.2.2 质疑共研与纠错

教师在课堂上留出足够的时间让学生提出问题，并通过集体讨论、师生对话等方式共同解决问题，让学生在主动参与中找到问题症结，促使知识的内化贯通。此外，针对学生在操作中出现的一些多发错误，如交替染色、对光之前没有将物镜正对通光孔等，教师经过手机拍摄照片并借助于希沃授课助手进行展示和讲解，进一步纠正错误，让学生能够在知其所以然的基础上明确操作要领，规范操作流程。

2.2.3 实验互评与交流

经课堂互助实验与观察、质疑共研与纠错2个环节，学生对实验操作要领有了更深刻的认识。在此基础上，教师将“洋葱鳞片叶临时装片的制作与观察技能检核表”（表3）发放给学生，学生对照量规评价表再次进行实验，并在实验的过程中完成过程性评价。教师利用自评、互评和师评，发挥学生的主体地位，同时帮助学生发现自身存在的问题，进行思维纠错，不断完善。此外，技能检核表也为教师课后辅导提供依据。

表3 洋葱鳞片叶临时装片的制作与观察技能检核表

2.3 课后个别辅导，知识迁移

课后，教师根据技能检核表所反馈的情况，对个别学习困难的学生进行辅导，帮助他们掌握实验操作的基本技能。此外，仅靠植物细胞临时装片的制作和观察以及细胞结构简图的绘制，学生无法形成对细胞立体结构的感知。教师根据教学需要，利用建模软件Solidworks构建植物细胞的3D模型（图1），再利用3D打印技术打印植物细胞的立体拼装模型（图2）。该模型区别于传统的教学模型和商业教具，具有可拆装、细胞结构精细化、细胞器内部结构可视化等优点。学生课后通过模型拼装，能够直观感受、深入了解微观的、抽象的细胞结构，为后续各细胞器的功能教学作铺垫。

图1 植物细胞的3D模型图

图2 植物细胞立体拼装模型

3 教学反思

本次教学将教师静态讲授的内容移至学生课前自主学习完成，课堂上则留有充足的时间组织学生思考、讨论、评价等。课堂由原本静态的“谋而后动”转变为动态的“随动而谋”。充足的课堂时间不仅能让学生在交流中得到互补，实现个性化学习，还可以让教师有更多的时间去关注学生的课堂表现，及时发现学生学习过程中的症结并进行纠正。此外，课后模型的拼装有助于推动学生的深度思维，促进概念的深度理解，从而进一步提升学科核心素养。

实验教学融合信息技术背景的翻转课堂模式，虽弥补了传统课堂的部分不足，却尚未完全实现实验教学的精准化。教师在教学活动设计时，考虑到学生课后的时间问题，并未利用移动终端设计相关的测验对学生进行诊断性评价和形成性评价。在“互联网+教育”时代，教师可尝试借助大数据和人工智能对整个教学过程进行监测，持续记录学生的学习表现，精准判定学生在学习过程中出现的问题和潜在问题，进而对教学活动进行精准干预与优化，使教学活动更具靶向性，引导学生进行深度学习。