基于翻轉(zhuǎn)課堂模式的中學生物實驗教學
——以“制作與觀察洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞臨時裝片”為例

沈方圓

（常熟市外國語初級中學 江蘇蘇州 215500）

翻轉(zhuǎn)課堂也被稱為顛倒課堂，是指在知識內(nèi)化和傳授等方面進行顛倒性的安排，使傳統(tǒng)教學中師生的角色定位發(fā)生一定的改變，對課堂內(nèi)外的時間進行重新的規(guī)劃和調(diào)整，實現(xiàn)對教學模式和教育內(nèi)容的更新?；诔Ｒ?guī)中學生物學實驗教學中存在的教學效率低下、反饋不及時、訓練不充分等問題，筆者嘗試將翻轉(zhuǎn)課堂模式應(yīng)用于實驗教學，具體操作如下：課前學生可通過視頻資料自學實驗的基本流程，再利用NOBOOK虛擬實驗平臺（以下簡稱NB虛擬實驗室）體驗實驗操作過程；在有限的課堂時間內(nèi)，學生實驗操作、糾錯、評價、交流以幫助學生完成知識的“消化吸收”；教師課后進行輔導和知識遷移，以增強實驗的有效性，提高實驗教學的效果，促進重要概念的深度理解。下文以“制作與觀察洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞臨時裝片”實驗教學為例，介紹翻轉(zhuǎn)課堂模式在實驗教學中的具體應(yīng)用。

1 教學內(nèi)容分析和目標分析

“制作與觀察洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞臨時裝片”是蘇科版初中生物學七年級下冊第八章第一節(jié)的教學內(nèi)容。教材在內(nèi)容的選取上以探究細胞的結(jié)構(gòu)與功能為主線，編排了學習制作臨時裝片、觀察細胞結(jié)構(gòu)等系列活動，以幫助學生掌握學習生物學必要的基本技能“臨時裝片的制作與觀察”。本節(jié)課結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù)與3D打印技術(shù)開展翻轉(zhuǎn)課堂實驗教學。

本節(jié)課的制定如下教學目標為：

①體會生物體在結(jié)構(gòu)上的統(tǒng)一性，構(gòu)建“細胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”的重要概念。

②通過自主學習與互助共學，增強自主探究能力和合作探究能力，發(fā)展科學思維素養(yǎng)；提升“建模與模型”的科學思維能力。

③熟練掌握基本實驗技能“臨時裝片的制作與顯微鏡觀察”，提高動手實踐的能力。

④通過對微觀世界的初探，激發(fā)探索生命奧秘的興趣，形成生命平等、珍愛生命、保護生物多樣性的意識和行為。

2 教學的組織實施

2.1 課前自主學習，熟悉實驗操作步驟

課前自主學習是翻轉(zhuǎn)課堂能否有效進行的關(guān)鍵。在翻轉(zhuǎn)課堂中，知識的傳播一般由視頻資料完成。本教學過程中的視頻資料是教師錄制的演示實驗“制作與觀察洋蔥鱗片葉內(nèi)表皮細胞臨時裝片”，時長約為10 min。針對操作性較強的實驗，僅靠觀看演示實驗是遠遠不夠的。因此，教師在微課學習活動設(shè)計（表1）中引入了NB虛擬實驗室，借助數(shù)字孿生技術(shù)讓學生體驗整個實驗操作流程。學生可通過暫停、回看等操作調(diào)控自己的學習進度，以完成學習任務(wù)單（表2）。

表1 學習活動設(shè)計

表2 學習任務(wù)單

2.2 課中互學共研，自我完善

通過課前自主學習和虛擬體驗活動，學生對臨時玻片標本的制作與觀察步驟已有所了解。在此基礎(chǔ)上，學生進入實驗課堂，開展實際操作，增強了學習的目的性和主動性。教師在上課伊始應(yīng)適當?shù)匾龑Ш忘c撥，為學生開展后續(xù)學習任務(wù)奠定良好的基礎(chǔ)。實驗教學的順利推進離不開教師的精心預設(shè)和對實驗教學進程的把控。本節(jié)課堂的學習部分分為3個環(huán)節(jié)：互助實驗與觀察、質(zhì)疑共研與糾錯、實驗互評與交流。

2.2.1 互助實驗與觀察

課堂上，學生2人為一組，根據(jù)各自的課前學習掌握情況，共同完成整個實驗操作過程。在實驗過程中，2位學生互助解決實際遇到的問題，對于存在分歧的操作流程予以記錄，于課堂下一環(huán)節(jié)進行集體討論。教師在此過程中則做好全班巡視和釋疑，并及時用手機記錄學生操作中存在的問題。

2.2.2 質(zhì)疑共研與糾錯

教師在課堂上留出足夠的時間讓學生提出問題，并通過集體討論、師生對話等方式共同解決問題，讓學生在主動參與中找到問題癥結(jié)，促使知識的內(nèi)化貫通。此外，針對學生在操作中出現(xiàn)的一些多發(fā)錯誤，如交替染色、對光之前沒有將物鏡正對通光孔等，教師經(jīng)過手機拍攝照片并借助于希沃授課助手進行展示和講解，進一步糾正錯誤，讓學生能夠在知其所以然的基礎(chǔ)上明確操作要領(lǐng)，規(guī)范操作流程。

2.2.3 實驗互評與交流

經(jīng)課堂互助實驗與觀察、質(zhì)疑共研與糾錯2個環(huán)節(jié)，學生對實驗操作要領(lǐng)有了更深刻的認識。在此基礎(chǔ)上，教師將“洋蔥鱗片葉臨時裝片的制作與觀察技能檢核表”（表3）發(fā)放給學生，學生對照量規(guī)評價表再次進行實驗，并在實驗的過程中完成過程性評價。教師利用自評、互評和師評，發(fā)揮學生的主體地位，同時幫助學生發(fā)現(xiàn)自身存在的問題，進行思維糾錯，不斷完善。此外，技能檢核表也為教師課后輔導提供依據(jù)。

表3 洋蔥鱗片葉臨時裝片的制作與觀察技能檢核表

2.3 課后個別輔導，知識遷移

課后，教師根據(jù)技能檢核表所反饋的情況，對個別學習困難的學生進行輔導，幫助他們掌握實驗操作的基本技能。此外，僅靠植物細胞臨時裝片的制作和觀察以及細胞結(jié)構(gòu)簡圖的繪制，學生無法形成對細胞立體結(jié)構(gòu)的感知。教師根據(jù)教學需要，利用建模軟件Solidworks構(gòu)建植物細胞的3D模型（圖1），再利用3D打印技術(shù)打印植物細胞的立體拼裝模型（圖2）。該模型區(qū)別于傳統(tǒng)的教學模型和商業(yè)教具，具有可拆裝、細胞結(jié)構(gòu)精細化、細胞器內(nèi)部結(jié)構(gòu)可視化等優(yōu)點。學生課后通過模型拼裝，能夠直觀感受、深入了解微觀的、抽象的細胞結(jié)構(gòu)，為后續(xù)各細胞器的功能教學作鋪墊。

圖1 植物細胞的3D模型圖

圖2 植物細胞立體拼裝模型

3 教學反思

本次教學將教師靜態(tài)講授的內(nèi)容移至學生課前自主學習完成，課堂上則留有充足的時間組織學生思考、討論、評價等。課堂由原本靜態(tài)的“謀而后動”轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)的“隨動而謀”。充足的課堂時間不僅能讓學生在交流中得到互補，實現(xiàn)個性化學習，還可以讓教師有更多的時間去關(guān)注學生的課堂表現(xiàn)，及時發(fā)現(xiàn)學生學習過程中的癥結(jié)并進行糾正。此外，課后模型的拼裝有助于推動學生的深度思維，促進概念的深度理解，從而進一步提升學科核心素養(yǎng)。

實驗教學融合信息技術(shù)背景的翻轉(zhuǎn)課堂模式，雖彌補了傳統(tǒng)課堂的部分不足，卻尚未完全實現(xiàn)實驗教學的精準化。教師在教學活動設(shè)計時，考慮到學生課后的時間問題，并未利用移動終端設(shè)計相關(guān)的測驗對學生進行診斷性評價和形成性評價。在“互聯(lián)網(wǎng)+教育”時代，教師可嘗試借助大數(shù)據(jù)和人工智能對整個教學過程進行監(jiān)測，持續(xù)記錄學生的學習表現(xiàn)，精準判定學生在學習過程中出現(xiàn)的問題和潛在問題，進而對教學活動進行精準干預與優(yōu)化，使教學活動更具靶向性，引導學生進行深度學習。