基于生物核心素养提升拓展显微镜在实验教学中的应用

崔妍

摘  要 从显微镜帮助理解结构决定功能的生命观念，显微镜助力提升分析、推理、解释的科学思维，显微镜助力完成科学探究三方面，介绍教学中开发的六个显微镜探究实验，旨在增强微观结构观察效果，帮助学生理解内化重难点。

关鍵词 生物;核心素养;显微镜;实验;生命观念;科学思维

中图分类号：G633.91    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）03-0117-03

1 前言

根据生物课程标准对生物学科核心素养的定义，生物学科核心素养是一种关键能力和必备品格，主要包括生命观念、科学思维、科学探究和社会责任这四个方面。显微镜的合理使用，为证明生命观念中结构与功能相适应的观点提供了真实的依据;在显微视野下真实地观察细微结构，为分析、推理等科学思维的提升提供了丰富的素材;显微镜为完成科学观察探究工作提供了基本的物质基础。

在苏科版教材《生物学》中共编有12个需要使用显微镜的实验，包括学习使用显微镜、学习制作临时装片并观察细胞的结构、观察叶的结构、观察酵母菌、观察水中的小动物、观察水绵、观察青霉和匐枝根霉、观察人的血细胞涂片、观察小鱼尾鳍内血液的流动、观察神经元装片、观察植物叶表皮气孔、探究酒精对水蚤心率的影响。[1]笔者在教学过程中发现，教材中建议用放大镜观察的一些实验改用显微镜观察更加直观，学生的印象更加深刻。对教学过程中有些较难理解的内容，如果恰当地设计显微镜观察实验，能有效地帮助学生理解内化重难点。因此，笔者结合教学实际，开发以下可用显微镜进行教学的实验。

2 借助显微镜加深理解结构决定功能的生命观念

核心素养中的生命观念要求学生理解结构与功能相适应的原理，这就要求学生能先观察结构再理解功能。耳听为虚，眼见为实，有些生物学细微结构难以直接用肉眼观察，而由于放大倍数的局限，使用放大镜观察也达不到效果，学生只能凭空想象相关结构的特点，造成理解结构决定功能此生命观念的巨大阻力。显微镜因为具备了放大数百倍的能力，巧用显微镜，学生就能亲眼看到这些细微的结构，为更好地理解结构决定功能的生命观念提供了坚实的基础。

使用显微镜观察小肠绒毛  在苏科版《生物学》七上第5章第4节“人体对食物的消化与吸收”教学中，探究小肠适于消化吸收的结构特点是教学的重点与难点。小肠表面有许多皱襞和绒毛，是增加内表面积，促进消化和吸收的重要结构特点，而这个特点用放大镜难以观察清楚。如果用猪小肠的横切面制作临时装片，小肠绒毛可以被清晰地观察到（图1）。学生通过直观观察，会对小肠内通过绒毛增加内表面积印象深刻。

使用显微镜观察蚯蚓体表刚毛  在苏科版《生物学》七下第13章第1节“土壤里的小动物”教学中，蚯蚓的刚毛可以辅助运动，并且具有背少腹多的特点。但刚毛用放大镜观察很难观察清楚，笔者尝试用显微镜观察蚯蚓侧面，刚毛可以清楚被观察到，且刚毛背少腹多的特点也明确体现出来（图2）。通过课堂实践，学生反馈良好，也更好地理解了刚毛辅助运动的特点。

使用显微镜观察葫芦藓的叶  在苏科版《生物学》七下第11章第1节“地面上的植物”教学中，有一个重点是苔藓类植物由于茎叶内没有输送水分和其他物质的输导组织，靠大多由一层细胞构成的叶吸收水分和无机盐。苔藓植物的叶具有吸收水和无机盐的功能，和其由一层细胞构成具有密切的关系。那么苔藓植物的叶真的只有一层细胞构成吗？放大镜很难看清楚，而用显微镜观察，更加清晰明了（图3）。通过观察，学生对于结构决定功能的生命观念更加印象深刻。与此同时，学生可以通过用显微镜观察葫芦藓的孢子囊和孢子（图4、图5），进一步了解孢子植物的生殖方式。

3 显微镜助力提升分析、推理、解释的科学思维品质

科学思维是指在严谨务实、尊重事实的态度下，学生的一种认识事物并解决问题的能力，如运用归纳与概括、演绎与推理、模型与建模、批判性思维等方法，发现生命规律，并用科学的角度探讨生物相关的社会现象。其中科学思维包括阐释、分析、推理、解释等具体的思维方法。笔者认为，教师对教学过程中每一章节的内容都应创造条件，提升学生的科学思维能力。在教材中有一些教学难点，如大型藻类没有根茎叶等器官、果实中种子的数目取决于子房中胚珠的数目，学生对于这些知识的学习基本处于识记状态，科学思维能力很难得到训练。如何在教学中设计活动，突破难点，提升学生的科学思维品质呢？笔者认为在这些章节的教学中，显微镜的使用可起到他山之石的作用。学生通过观察真实的结构，可以将艰涩的知识记忆转化为观察后的分析，由识记水平上升为理解水平，轻松突破难点，有效锻炼科学思维。

使用显微镜观察紫菜叶状体  在苏科版《生物学》七下第10章第2节“水中的藻类植物”教学中，有一个难点是藻类植物没有根、茎、叶等器官，如何理解海带、紫菜这些有叶状体与根状物的大型藻类没有根、茎、叶等器官呢？笔者认为，通过观察大型藻类体内细胞，确定细胞无分化是化解此难点的关键。紫菜叶状体是由一层细胞构成的膜状体，是观察大型藻体内细胞是否分化的良好材料。通过观察（图6），学生理解了大型藻类虽然有类似根、叶的结构，但结构内细胞并无细胞分化，故没有组织和器官;海带跟状的固着器中并没有高等植物根中微管组织的结构分化，因此也不是器官的分化。

使用显微镜观察胚珠与花粉  在苏科版《生物学》七下第11章第1节“地面上的植物”教学中，对于果实中种子的数量取决于子房中胚珠的数量这个难点，很多学生不能很好地理解。笔者在教学过程中设计了用显微镜观察桃与蚕豆的花粉和胚珠这一环节，学生在显微镜下真实地看到桃和蚕豆子房中的胚珠数量（图7、图8），果实中种子的数量取决于子房中胚珠的数量这个难点因此得到突破。

4 显微镜助力完成科学探究活动

科学探究是生物学学习的基本方法，也是中学生生物核心素养的重要组成部分。对有些生物学实验现象，学生并不能很好地理解，只是生硬地记忆下来。如果就这些实验现象适当地设计成科学探究活动，既有助于对相关问题的理解，又能使学生的科学探究能力大大提高。在涉及微观结构的实验现象中，显微镜就成为探究活动的重要工具。

使用显微镜观察蘑菇孢子印中的孢子  在苏科版《生物学》七下第13章第2节“土壤中的小动物”教学中，动手制作蘑菇的孢子印是学生兴趣较高的环节，学生几乎都能看到蘑菇的孢子印。孢子印究竟是什么呢？很多学生对于“孢子印是蘑菇菌褶中的孢子洒落下来形成的，它反映了菌褶的排列模式”这个原理并不能很好地理解。笔者在教学中加入进一步“探究孢子印的组成”这个探究活动，让学生挑取孢子印中的孢子，使用显微镜观察，对于孢子印的形成原理有了明确、生动的理解（图9）。

5 结语

在初中阶段，显微镜的合理使用是教学中的重要组成部分，它帮助学生从宏观世界走进微观世界。通过观察微观结构，可以更好地理解结构决定功能的生命观念;通过对显微镜下结构的分析、解释、推理，可以更有效地提升科学思维品质;通过对微观世界科学探究的开展，可以更熟悉科学探究的一般过程。■

参考文献

[1]陈苇.有序建构，低熵增效：“显微镜”教学思考[J].中学生物教学，2016（12X）：58-61.