構(gòu)建高效的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂論文
摘要 針對(duì)目前高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀，嘗試在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中通過數(shù)碼顯微互動(dòng)教室的利用，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性。
關(guān)鍵詞 數(shù)碼顯微互動(dòng)教室 高中生物 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
高中生物學(xué)教材(浙科版)中有多個(gè)實(shí)驗(yàn)需要使用顯微鏡，例如，必修1中就有：檢測(cè)生物組織中的油脂、觀察多種多樣的細(xì)胞、觀察葉綠體、觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原、觀察細(xì)胞的有絲分裂等。但是目前的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂比較低效，具體表現(xiàn)為：學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣僅僅停留在低層次感知和操作層面，多數(shù)未形成相對(duì)持久的探究興趣和創(chuàng)造興趣；在實(shí)驗(yàn)課中教師由于時(shí)間、精力等因素，來不及糾正學(xué)生的不良習(xí)慣及錯(cuò)誤操作，只能將自己認(rèn)為的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)反復(fù)講，反復(fù)讓學(xué)生訓(xùn)練，機(jī)械地模仿學(xué)習(xí)造成了學(xué)生“畫實(shí)驗(yàn)”、“背實(shí)驗(yàn)”，缺少實(shí)驗(yàn)意識(shí)；教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上生成的問題，常常來不及發(fā)現(xiàn)和及時(shí)解決，因此往往只能在課堂中解決預(yù)設(shè)的問題，從而錯(cuò)過學(xué)生的問題中蘊(yùn)含著的極為豐富的教學(xué)資源；45min的一堂實(shí)驗(yàn)課中，教師來不及面向全體學(xué)生，只能與個(gè)別學(xué)生進(jìn)行有限的交流；甚至有一部分學(xué)校、教師利用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)代替具體實(shí)驗(yàn)，且愈演愈烈，完全失去了實(shí)驗(yàn)的意義。以上種種低效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)狀況難免令人遺憾。
筆者所在學(xué)校于2009年9月新增加了數(shù)碼顯微互動(dòng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教室，該教室由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成。硬件系統(tǒng)包括數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)、教師計(jì)算機(jī)工作站、學(xué)生電腦、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制軟件(視頻、語音、網(wǎng)絡(luò)通訊控制)、教師端高級(jí)圖像軟件和學(xué)生端獨(dú)立圖像軟件。通過一年的嘗試，大大提高了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。
1 通過實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)觀察，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題
數(shù)碼顯微互動(dòng)教室的教師計(jì)算機(jī)工作站與學(xué)生電腦相連，教師電腦能同屏實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控學(xué)生的顯微視頻，這樣就有助于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題，并給予指導(dǎo)。例如，在顯微鏡操作練習(xí)課上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)“觀察多種多樣的細(xì)胞”時(shí)，有些學(xué)生的顯微視頻出現(xiàn)黑屏，有些學(xué)生的顯微視頻中觀察到的物像不在視野中央，有些學(xué)生在高倍鏡觀察時(shí)視野太暗，教師都能及時(shí)地通過教師計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控功能發(fā)現(xiàn)，并給予學(xué)生及時(shí)的指導(dǎo)，以便學(xué)生及時(shí)糾正錯(cuò)誤的操作；又例如在“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離”實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)學(xué)生制作的裝片“撕取的洋蔥表皮細(xì)胞顏色太淺，不易觀察質(zhì)壁分離現(xiàn)象”的問題后，立即給予指出。另外，師生的互動(dòng)完全能滿足全體學(xué)生的需要，實(shí)時(shí)了解每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，從而不漏過實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的任何問題，有效提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率，也節(jié)約了時(shí)間。
2 通過比較教學(xué)，有效解決問題
數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)除了視頻全屏顯示，還可以1～64畫面同屏動(dòng)態(tài)顯示、師生同屏顯示、生生視頻同步顯示，使師生討論更有針對(duì)性。例如在“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離”實(shí)驗(yàn)中，由于學(xué)生操作有快慢，不同學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的程度也不一樣，教師通過同時(shí)同屏顯示學(xué)生質(zhì)壁分離前的洋蔥表皮細(xì)胞、質(zhì)壁分離初始狀態(tài)的洋蔥表皮細(xì)胞和質(zhì)壁分離明顯狀態(tài)的洋蔥表皮細(xì)胞，指導(dǎo)學(xué)生觀察原生質(zhì)體與細(xì)胞壁的分離情況、液泡的大小、液泡的顏色等，幫助學(xué)生理解洋蔥表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離現(xiàn)象。另外，在觀察過程中，可以通過LED光標(biāo)指針指示到觀察目標(biāo)范圍內(nèi)的任何地方，從而使學(xué)生的觀察更具體更有效。
3 通過實(shí)時(shí)評(píng)價(jià)與激勵(lì)，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)興趣
教師利用數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的同時(shí)，還可以通過語音系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的有針對(duì)性的`評(píng)價(jià)和反饋。比如在“觀察細(xì)胞的有絲分裂”實(shí)驗(yàn)中，教師對(duì)于部分學(xué)生成功制作的洋蔥根尖分生區(qū)臨時(shí)裝片給予高度評(píng)價(jià)，鼓勵(lì)學(xué)生在視野中找到細(xì)胞周期的各個(gè)時(shí)期，并觀察特點(diǎn)。另外利用數(shù)碼顯微系統(tǒng)顯微圖像拍照、顯微視頻錄像的功能，教師還鼓勵(lì)每位學(xué)生將自己認(rèn)為最成功的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行拍照記錄，并將自己的班級(jí)、名字加入對(duì)視頻、圖像的命名中，生成的相關(guān)實(shí)驗(yàn)記錄內(nèi)容，除了教師保存外，學(xué)生課后也可以根據(jù)自己的名字來查詢和下載上課時(shí)拍下的照片和視頻，并附在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，既起到實(shí)驗(yàn)記錄的作用，又達(dá)到了激勵(lì)效果。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中獲得了成功的體驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣大大提高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也就事半功倍了。
4 通過語音互動(dòng)系統(tǒng)，加強(qiáng)多向交流
數(shù)碼顯微互動(dòng)教室的語音系統(tǒng)設(shè)置了師生對(duì)講、任意對(duì)話、學(xué)生示范等模式。例如在實(shí)驗(yàn)開始前，教師可以通過麥克風(fēng)模式向全班學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)；在實(shí)驗(yàn)過程中，對(duì)于個(gè)別學(xué)生的個(gè)別問題，則可以采用師生個(gè)別對(duì)講模式，這樣既有效解決了實(shí)驗(yàn)中的問題，又不妨礙其他學(xué)生實(shí)驗(yàn)的進(jìn)程。另外還可以通過生生互動(dòng)模式，由教師指定某幾個(gè)學(xué)生就某一問題進(jìn)行討論，這種模式的討論與以往的小組討論不同，可以不受座位的限制，而是根據(jù)討論的目的，在同質(zhì)小組或異質(zhì)小組之間展開，教師也可以隨時(shí)參與討論或進(jìn)行指導(dǎo)；還可以通過學(xué)生示范模式，由指定學(xué)生來對(duì)全班學(xué)生或某組學(xué)生進(jìn)行示范講解。一系列的互動(dòng)模式徹底改變了以往生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室中單向師生交流的局面，有效地提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。
5 通過積累實(shí)驗(yàn)資料，完善教學(xué)資源庫
數(shù)碼顯微系統(tǒng)支持顯微圖像拍照、顯微視頻錄像，并予以保存。課后教師可以查詢、下載拍攝的顯微圖像和視頻，用于教學(xué)環(huán)節(jié)。例如在“觀察洋蔥根尖的有絲分裂”切片時(shí)，將觀察到的各個(gè)時(shí)期拍成照片，剪輯處理后，用于植物有絲分裂過程的教學(xué)中；又例如，將洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離及質(zhì)壁分離復(fù)原過程進(jìn)行視頻錄像，用于以后質(zhì)壁分離的相關(guān)教學(xué)中，直觀清晰，而且還可以鼓勵(lì)后面年級(jí)學(xué)生，從而激起學(xué)生對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的興趣與憧憬。又例如，在“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”實(shí)驗(yàn)中，對(duì)于血細(xì)胞計(jì)數(shù)這個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，可以用顯微照片來進(jìn)行教學(xué)從而突破這個(gè)抽象而難瞳的技術(shù)。另外使用普通顯微鏡高倍鏡觀察切片時(shí)，只能拍攝到切片。的局部圖像，而使用數(shù)碼顯微鏡可將拍攝切片的各個(gè)部位圖像進(jìn)行拼接，得到完整的切片圖像，進(jìn)行保存。
在數(shù)碼顯微互動(dòng)教室的利用過程中，筆者也發(fā)現(xiàn)了一些需要進(jìn)一步探討的問題。首先，由于，數(shù)碼顯微互動(dòng)教室中的數(shù)碼顯微鏡觀察到的物像可以直接在學(xué)生電腦中顯示，致使部分學(xué)生對(duì)于“雙眼通過目鏡進(jìn)行觀察”的操作進(jìn)行了省略；另外，照片、錄像等記錄手段，也使部分學(xué)生懶得畫生物圖，實(shí)驗(yàn)手冊(cè)上就直接貼張照片上交了。因此教師在利用好數(shù)碼顯微鏡的基礎(chǔ)上，需要在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)并強(qiáng)化象顯微鏡使用、繪制生物圖等基本技能的訓(xùn)練。其次，高中不可能象大學(xué)一樣，開設(shè)出多個(gè)功能專一的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室，筆者學(xué)校在寧波地區(qū)已經(jīng)屬于是高度重視生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)校，共開設(shè)了4個(gè)生物實(shí)驗(yàn)室，其中一個(gè)組培實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)數(shù)碼顯微互動(dòng)教室，另外兩個(gè)普通實(shí)驗(yàn)室。但是一個(gè)年級(jí)的14～15個(gè)班級(jí)，如果同時(shí)開實(shí)驗(yàn)課，仍然存在緊張的狀況，因此如何有效地開發(fā)數(shù)碼互動(dòng)顯微教室的其他實(shí)驗(yàn)功能，而不僅僅是只作顯微實(shí)驗(yàn)，就顯得尤為必要。
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