基于微课的高中生物科学史自主实验探究能力的培养

黄振华

摘 要：随着信息数字化和网络技术的飞速发展，各种新兴教学模式不断出现，为现行的教育模式带来了新的机遇和挑战，为学生提供了更多的学习资源和更为自由的学习空间。微课是基于一定的教学设计思想，以微型教学视频为载体，针对学科的重要知识点或教学环节而精心设计制作的网络在线视频课程。它是传统教学模式的有益尝试。结合微课的教学理念，对基于微课理念下提高学生对生物科学史进行学习和自主实验探究能力的培养做了初步的探索和实践。

关键词：微课；高中生物；自主实验

一、课堂设计

《光合作用的探究历程》本节课为高中必修1《分子与细胞》（人教版）第5章第4节能量之源——光与光合作用中的内容，让学生以经典的光合作用研究历史中的重要事件为线索，通过制作各种微课来重现和展示科学史的过程，鼓励学生结合生物进行设计和改进。遵循科学家的探索思路，总结出光合作用的探究历程。最后形成汇总，将好的实验设计和实验方法形成微课资源进行交流和分享。通过这个过程了解科学家探究科学的艰辛历程和学会探究的一般方法，为以后的学习打下基础。教学主线如下：

二、微课实验设计

1.普利斯特利实验，学生自主实验方案

微课尽量重现普利斯特利的实验过程：将实验分为两组，对照组为燃烧着的蜡烛，实验组为燃烧着的蜡烛和绿色植物盆栽，由教师直接用透明的钟罩对两组实验材料进行倒扣密封处理，发现对照组的蜡烛很快熄灭，与此同时实验组的蜡烛保持燃烧状态。再将蜡烛换成小白鼠进行实验，发现密闭钟罩内的小白鼠很快就奄奄一息，而与绿色植物同在的小白鼠还生龙活虎。本实验学生用薄荷、开心果小苗、富贵竹都取得了成功，直接录像记录实验过程形成微课。

2.英格豪斯实验，学生自主实验方案

方案1：将黑藻用漏斗（漏斗口宽12cm，颈长2cm）倒扣在装有清水的烧杯中，烧杯没过漏斗口。将试管装满水后用拇指封住试管口，倒置试管，将其接在漏斗颈上，白天置于阳光下。用排水法收集气体。在白天光照不足和夜晚用250W的碘钨灯作为补充光源。实验72h后将试管一端用手堵住，倒转回来，用带火星卫生香检测试管内的气体，发现木条复燃，说明该实验产生的气体是氧气。该实验用金鱼藻、绿菊都可以进行，其中以黑藻的实验效果较好。实验装置如图1。

方案2：收集废弃的输液瓶，将黑藻和暴晒后的自来水放入输液瓶中，注意输液瓶口接输液管和带针头的针管。输液管一侧接刻度试管。装置置于强光下，弱光和黑夜时用250W碘钨灯作为补充光源。实验也同样是用排水法来收集气体。实验72h后，气体会集中在输液瓶的上方，在瓶口用针筒将气体抽出，拔去针筒的活塞，直接用带火星的卫生香检测，卫生香复燃，说明产生的气体是氧气。排出的水从输液瓶进入刻度试管，可以从单位时间内排出的水量来表示黑藻的净光合速率。由于学生用多种材料同时进行实验，就可以比较不同材料在本次实验条件下的净光合速率的大小。实验表明，相比于金鱼藻，黑藻的光合速率是较大。本实验不仅用排水法收集到了氧气，同时还能比较具体地测定出净光合速率的值。具体的实验操作也使他们对教材中的净光合速率的概念以及测量方法有了初步的认识。实验装置如图2。

3.萨克斯实验，学生自主设计方案

方案1：将天竺葵黑暗处理12小时（用纸箱倒扣），将黑色的卡纸用回形针固定，遮住其中一片天竺葵叶子的一半。置于阳光下，黑夜时用500W的碘钨灯补光。不间断光处理12小时之后，用酒精隔水加热进行脱色，用碘液进行检测，结果显示未遮光部分变蓝，遮光一半不变蓝。

方案2：将方案1中的天竺葵换成银边天竺葵，进行同样的处理，同样用酒精隔水加热进行脱色，用碘液进行检测，结果显示变蓝的只有未遮光叶片的绿色部分。兴趣小组的学生在原实验的基础上拓展，换了实验材料，在证明天竺葵光合作用能产生淀粉的同时证明了光合作用需要叶绿体的参与。

方案3：将天竺葵换成碰碰香、发财树、栀子树盆栽、富贵竹、秋海棠，暗处理12小时（用纸箱倒扣），将黑色的卡纸用回形针固定，遮住其中一片天竺葵叶子的一半。置于阳光下，黑夜时用500W的碘钨灯补光。不间断光处理12小时之后，用酒精隔水加热进行脱色，用碘液进行检测。结果发现发财树、富贵竹、栀子树脱色非常困难，隔水加热一个小时也无法脱去叶绿素的颜色，用碘液染色结果极不明显。而碰碰香和秋海棠脱色迅速，一般天竺葵需要约20分钟才能脱色完全，秋海棠仅需要5分钟，碰碰香需要大约10分钟。用碘液染色观察叶片未遮光部分蓝色明显。

三、研究结果

本研究采用了效度问卷，列出了反映本次教学的三维目标的题目，形成问卷，由专家教师对问卷进行打分，其中“符合”=1分，“一般”=0分，“不符合”=-1分。选出有效题目进行测试（效度值>0.7）。测试内容包括选择题15题，非选择题5题，总分100分。实验班和对照班同时进行测试，将测试结果进行SPSS分析，其结果如下：

由表1可以看出，实验班的平均分为82.06，对照班平均分为74.19。表2显示，Sig=0.001>0.01，结果存在明显差异。说明实验班的教学效果明显优于对照班，教学模式是有效的。

从测试结果来分析，实验班学生在非选择题上特别是实验题的表现相对要强于对照班。从学生访谈中也得知，学生通过自己设计、完善和拓展实验方案，大大激发了学生的学习兴趣，他们的实验知识先从教材中来，再具体实践，通过小组交流和分析形成科学的实验思维，也理解了科学家进行实验的艰辛。光合作用的实验几乎都是需要精确设计实验方案、长时间观察和认真细致分析，这个过程由学生自己去发现和探索，对知识理解得更透彻，实验能力也得到极大的提升。每个学生自己选择兴趣点来入手，自发组成小组，由学生和教师来完成评价，使得实验过程人人动手，各个参与，课堂教学目标得到更有效的实现。在课堂上不同的实验相互交流讨论，知识火花发生碰撞，学生的各种创意和智慧得到了充分的展示，课堂的主体交還给学生，学生可以从他人那里得到实验思路和方法的借鉴。学生的能力和实验思维在无形中提升了。学生更喜欢这样的课堂，觉得收获更多。

传统课堂的教学更注重呈现知识，课堂上教学活动的开展主要借助课件和板书。在生物科学史教学中，将课堂和实验的主体交还给学生，学生自己设计和改进实验，并动手完成同时还要形成微课，通过微课来展示自己的实验成果。这极大调动了学生的学习热情，不仅学习了教材已有的知识，更提高了实验自主探究能力。

在自主实验的过程中，学生从教材出发但是又不拘泥于教材，结合了自己以往的科学知识和实验经验，很多设计虽然还存在很大的缺陷，但是已然有学生自主探究和自主学习的火苗。实验过程中学生将实验过程制作成微课，每个小组都有自己的实验成果，学生在学习的过程中获得了极大的成就感。微课的一个重要的特点就是具有可重复性，学生可以对自己感兴趣的实验反复观看，帮助其理解教材上的知识点，通过自主学习自己和他人的实验成果，提高自身的实验探究能力。

微课资源具有短小精悍、易于获取、情境真实等特征，适用于生物科学史的教学，能在一定程度上提高学习的有效性，对于在实践中如何更好地进行课堂组织、科学史重现的微课以及实验拓展改进类型的微课该在什么时候用更有效都将值得我们进一步去研究、探讨。

参考文献：

[1]Odlin T.Language Transfer： Cross-linguistic Influence in Language Learning[M].Shanghai： Shanghai Foreign Language Educa-tion Press，2001.

[2]邓绮妍.基于微课资源的中学信息技术课程有效学习策略[J].教育信息技术，2015（7）：24-25.

[3]张继禄，陈国珍.翻转课堂对教学品质影响的实证研究[J].教改前沿，2014（10）：48-51.

编辑 高 琼