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利用微课和数字显微镜弥补传统高中生物实验教学的不足
——以“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验为例

2019-01-11湖北省武汉市第四十九中学430080

中小学实验与装备 2019年1期
关键词:显微镜实验教学微课

湖北省武汉市第四十九中学(430080) 唐 慧

实验是生物学科的基础,用于帮助学生理解、强化和运用生物知识,培养学生观察能力和实验操作技能。然而,在实际生物实验教学中,普遍存在受重视程度不高和执行现状不甚理想等问题。究其原因,是传统的实验教学具有难以弥补的不足,比如:实验原理讲解复杂、学生操作成功率低、实验评价效果不好等。随着国家推动教育现代化和教育信息化,中学教学条件已经十分先进和完备,教师可利用现代化手段和工具弥补传统实验教学的不足。

1 利用微课进行实验原理讲解与实验结果评价

实验原理是实验设计的依据和思路,是开展设计性实验的基础。要研究透彻实验,只有明确实验的原理,才能真正掌握实验的关键、操作的要点,进而进行实验的设计、改造和创新。一般来说,实验教学过程中需要花费10~15 min详细介绍实验原理与实验步骤,这对40 min的实验课堂来说,占据的时间较多,学生操作技能得不到充分锻炼。

“微课”是指以短小且精彩的视频为主要载体,针对某个知识点或教学环节而精心设计的数字化学习资源,具有以下优点。第一,可重复学习,适合学生自学。学生在课前或课后,针对自身情况,可利用碎片化时间自主学习。如遇难以理解的问题,可以反复学习。相较于课堂面授,学生知识获得自主性更强。第二,内容较少,针对性强。微课的特点之一就是“微”,内容较少,但是足够全面,具有较强的针对性。第三,形式新颖,学生兴趣较高。针对学生年龄特点,利用新颖的视频内容,容易吸引学生注意,从而提高学习效果。

为节约课程讲解时间,将更多的时间还给学生进行实验操作,让他们在在实验过程中体会科学研究的方法。教师可将实验原理及注意事项等内容做成微课,学生自主进行预习,并设置与实验原理相匹配的导学案,对学生自学效果进行检查。课程讲解时间大大减少,只需在课程开始前对学情进行简单介绍以及重要知识点的再度强化。并且微课的容量可以加大,除了普通讲解,还可以加上操作视频、注意事项、高频考点等。在花费时间较少的情况下,增加了课堂广度与深度,效率大大提高。若将“观察根尖分生组织细胞有丝分裂”实验的理论知识回顾、取材及处理、4个步骤的操作要点以视频形式呈现,大约只需5~10 min。不论是在课前学习还是当堂播放,都能降低时间成本。另外,学生对视频教学的兴趣远高于传统授课模式,学习效果也比直接讲授好。而且微课可以长期保留,可重复利用,降低了教师工作的重复率。

实验评价分为过程评价和结果评价,开展生物实验教学评价的目的:及时反馈实验教学中出现的各种问题,并提出相应的改进措施,提高实验教学的效率。在实验过程中,教师可以收集和捕捉学生的实验过程和结果,并制作成微课。然后通过观看微课视频,综合评价学生的实验操作。对学生实验结果的评价,可帮助学生分析问题,督促学生改正错误的操作,有助于严谨求实,不骄不躁科学精神的养成。传统的课堂教学,由于时间短、人数多、课堂纪律差,导致教学场面混乱,教师能够顺利进行教学已属不易,很难对每个小组的实验结果进行分析、评价和指导。久而久之对学生而言,实验课就是“玩耍”,实验课随便操作,实验成功与否无所谓,不利于学生形成良好的科学思维和科学探究能力。

虽然及时进行评价难度很大,但在课堂上只进行材料收集却比较简单。比如“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中,教师可以将每一小组的实验结果拍摄下来,课后按照结果好坏进行分类。收集实验成功小组的实验心得与失败小组的实验反思,并将失败小组的原因进行一一剖析,最后总结归纳出科学研究需要具备的品质和精神。将所有材料汇总再制成微课,用于学生课后观看。一是可以加强对学生的理论指导,让学生在实验结果中充分领会到实验操作过程需要注意的问题,对理论知识的学习有更深刻的体会;二是可使学生对实验的认识增强,能够从实验中反思自身理论或实践操作的问题,及时弥补或改正,从而逐步形成科学探究精神。

2 利用先进的实验设备进行实验操作

随着时代的发展,实验设备一直都在改良,先进设备的使用能够大大提高实验成功率和学生成就感。以显微镜的使用为例,显微镜的使用是中学生物学科学习的一个重点,掌握显微镜的使用,对学好理论知识及以后的生物研究都大有益处。然而,课本介绍的普通光学单目显微镜非常老旧,不论是调节亮度还是调节焦距都需要花费较长的时间,且成像效果不好。传统的教学模式中,一般是教师在讲台上演示,学生在座位上对照观察。即使学生的操作步骤都规范,也可能无法对应教师讲解的结构,师生之间的交流不够有效,导致学生在感性层面上认知生物会有偏差。因此,如何使学生正确观察实际的生物结构和现象变得尤为重要。同时普通显微镜只能供一人观察,为使学生观察到正确的物像,教师往往需要检查,重复的操作浪费了时间,而且实验结果难以共享。在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”实验中,一个班只有少数几个小组能成功观察到分生区的处于分裂期的细胞图像。若能将成功的实验结果展示给所有学生,会起到良好的引导作用,对学生有正确的心理激励。

目前正在普及的是数字显微镜。所谓数字显微镜,就是能与电脑连接的,将在显微镜视野内观察到的结构或现象通过软件显示在电脑的显示屏上,使得观察到的结构或现象更加清晰,而且可以让多人同时观看。数字显微镜有以下优点:第一,物像呈现在电脑显示屏上,降低寻找物像难度;第二,教师可实时监控学生电脑显示屏,迅速判断学生操作问题,及时进行调整;第三,如果学生实验失败,教师可以电脑共享其他小组成功的物像截图,督促学生分析失败的原因。利用数字显微镜,可以使实验的评价过程简化,可行性提高,覆盖面扩大。

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