“制作并观察植物细胞有丝分裂临时装片”拓展课的教学案例

陈敏

1 教学指导思想

新课程标准指出，高中生物教学应着重于过程与方法的教学，通过自主、合作、探究，主动建构知识、发展能力、形成正确的情感、态度与价值观。因此，在开展生物学实验教学时，教师要尊重学生的学习经历和体验，坚持注重过程与方法的整体性教学。

“观察并制作植物细胞有丝分裂临时装片”实验成功率较低。学生通常是照实验手册按部就班地完成实验内容，没有深入思考：实验为什么要这样做？为什么可以这样做？操作完成后，不管有无观察到实验现象，多数学生在实验报告中绘制的简图时，照搬教科书中的模式图，不能真正做到“求真、求实”。为此，笔者开设了“观察并制作植物细胞有丝分裂临时装片”实验拓展课，通过学生自主、合作、探究，获得解决实验困难的思路和方法，提高学生理性思维与论证科学探究与合作的生物科学素养。

1.1 真问题

以学生分组实验过程中发现的问题（如细胞重叠、染色深、分裂相不全等）为拓展课的切入点，引导学生深入研究，激发学生的探究热情。

1.2 真过程

（1） 学生自主选择、处理实验材料

学生选择了洋葱、大蒜、风信子、水仙花等做为实验材料。在培养过程中，发现将洋葱最外层鳞片叶和底部老化的茎去除，较容易生根；水仙花放在黑暗处，较容易生根。采用整个大蒜和单瓣大蒜进行对照培养，发现整个大蒜培养效果较好。

（2） 改进实验，解决细胞重叠、染色深等问题。

用浓度为0.01 g/mL龙胆紫溶液染色1 min，较难控制。通过中国知网、万方数据查阅20余篇文献资料得知，染色后滴加质量分数为20%的醋酸溶液，可使细胞膨胀，材质变硬，便于压片，并加强龙胆紫染料对细胞核的染色体着色。采用降低龙胆紫浓度，延长染色时间的方法，染色后滴加质量分数为20%的醋酸溶液，增强了可操作性，观察到了理想的分裂期图像。

（3） 主动进行问题探究，解决染色时龙胆紫溶液变绿的问题。

教师引导学生提出假设：龙胆紫溶液变成绿色体积分数为15%的HCl溶液、质量分数为20%的醋酸溶液有关。

设计实验：A组：1滴龙胆紫溶液+1滴体积分数为15%的HCl溶液；B组：1滴龙胆紫溶液+1滴质量分数为20%的醋酸溶液。

实验结果：A组变成绿色，B组不变色。

实验结论：龙胆紫溶液变成绿色是由体只分数为15%的HCl溶液引起的。

（4） 借用教师的手机，采用显微摄影获取分裂期图像。

鉴于学校实验室只有1981年、1991年购置的显微镜，一些老款显微镜不能连接电脑展示实验结果的现状，借用教师手机进行显微摄影，解决农村学校无数码设备给显微识图带来的困难。

1.3 真评价

教师对学生实验操作技能、探究能力及实验结果进行多方位、多元化评价。如大多数学生绘制的图是模式图时，教师应及时给予评价，引导学生在记录实验结果时要追求真实，领悟科学探究过程是求真、求是的过程。

2 实验教学分析

2.1 教材分析

本拓展课是浙科版高中生物《必修1·分子与细胞》第四章实验“制作并观察植物细胞有丝分裂临时装片”的拓展延伸。教材实验集装片制作、细胞染色、显微观察等多种操作技能提升为一体，是必修1模块中的核心实验。学生在分组实验过程中暴露出了实验操作不规范、实验现象不理想等问题。可供学生再探究再切入点较多，如实验材料的选择与培养、染色试剂浓度与染色时间的相关性、显微结果捕获等。因此，开展本实验的拓展课。

2.2 学情分析

从知识起点分析，学生已经能识别有丝分裂各时期的模式图图像，但还没有真正清楚模式图和显微镜下看到的真实图像之间的区别和联系，也未能真正理解“观察到的图像是静态的，但有丝分裂是动态的过程”这一重要知识。

从学生的能力起点分析，学生已能熟练使用互联网获取知识信息，且掌握了溶液配制的方法。且学生已按教材实验流程，开展过具体实验，已初步掌握临时装片、解离、染色技术等技术，为实验拓展课的开设奠定了一定的基础。

2.3 教学重难点

教学重点：针对探究的问题，设计出合理的实验方案；尝试识图和绘图，总结、归纳各时期细胞分裂图的异同。

每个学生使用显微镜的熟练程度不同，或对细胞有丝分裂的过程了解不充分，即使当分裂相细胞在显微镜观察视野中出现，也可能认不出来。因此借用教师手机拍照，通过显微摄影的方法解决学生的观察辨认的问题。

教学难点：针对探究的问题，设计出合理的实验方案。

对已观察到的实验现象想进一步探究的学生自发自主组建预实验小组。学生通过查阅文献资料，针对细胞重叠、染色深的问题，制定实验方案，进行预实验。课堂活动时，预实验小组成员分配到各个学习小组，带领小组成员选择探究主题，设计实验方案。

3 教学目标

3.1 知识目标

（1） 通过识图和绘图，能总结、归纳各時期细胞分裂图的异同。

（2） 通过实验观察，能概述细胞有丝分裂过程的各个时期。

3.2 能力目标

（1） 通过多种媒体搜集有丝分裂的相关信息，学会鉴别、选择、运用和分享信息。

（2） 通过查阅相关文献资料以及预实验，能提出值得探究的科学问题。

（3） 能针对探究的问题，依据实验原理，设计出合理的实验方案。

（4） 学会临时装片、解离、染色、制片等技术。

3.3 情感、态度与价值观目标

（1） 实验过程中，能与同学合作，并如实绘制细胞有丝分裂图像。

（2） 能认真负责，善始善终地完成实验过程，感受通过探究实验带来的乐趣。

（3） 通过实验探究过程，能感悟科学本质上是一种解决问题的活动。

4 教学准备

4.1 学生方面

学生课前自主选择实验材料并进行培养，结合所学知识配制龙胆紫溶液；根据文献资料，确定研究方向，设计可行的实验方案，并进行预实验。

4.2 教师方面

在实验之前，准备好相关的实验用具，指导学生明确实验设计的基本要求。教师自己要先做大量的预实验，如不同的实验材料对有丝分裂效果的影响，不同解离时间对有丝分裂效果的影响等。这样才能对课堂上的意外情况进行有效的掌控，才能更好地引导学生实验，并正确评价学生实验的优劣。

4.3 器材方面

准备与实验有关的材料器具：学生自主培养的实验材料、体积分数为15%的HCl溶液、质量分数为0.01g/mL的龙胆紫溶液、质量分数为20%的醋酸溶液、蒸馏水、显微镜、载玻片、盖玻片等。

5 教学过程

5.1 课堂活动

第一环节：分享成果，激发兴趣。

5.1.1 分享预实验过程

（1） 查阅文献，确定研究方向。

（2） 设计并实施预实验方案。

5.1.2 分享预实验结果

通过整理归纳，认为龙胆紫溶液的浓度为0.0075 g/mL，延长染色时间，染色后滴加质量分数为20%的醋酸溶液效果较佳。

第二环节：主动参与，设计实验。

全班学生分为6个实验大组，预实验成员分配到各大组，带领小组成员自主设计实验方案。

第三环节：动手操作，勇于创新。

这一环节中，放手让学生进行实验，教师进行巡回指导，引导学生思考，实施实验，鼓励学生概括交流，并让学生大胆创新。当学生操作不规范或有困难时，教师要注意指导。这次实验中，大部分学生都能观察到分裂期的细胞图像，体验到了成功的喜悦！与此同时，在实验过程中学生能自主地进行问题探究：如染色时龙胆紫溶液为什么变成绿色呢？……

第四环节：成果交流，建构概念。

小组成员上台进行成果交流、识图。每组交流部分实验结果如下：

A组实验结果如图1A，着色浅，延长染色时间为3～4 min；实验结果如图1B。

学生通过实验观察到的有丝分裂某一时刻不同时期的图像，以此演绎和推理的到有丝分裂的动态过程。教师引导学生获取细胞数目增加、染色体行为变化等生物学事实，用以建构分裂期和分裂间期等概念，进而使学生形成细胞周期这一核心概念。

5.2 课后延伸

根据课堂生成的问题，教师鼓励学生课后进一步探究，并让学生尝试书写一个完整的实验报告。首先学生进行互评，在此基础上，教师进行总结性评价，如大多数学生绘制的分裂期图像是模型图，指出并引导学生在记录实验结果时要客观真实，要领悟科学探究是求真、求是的过程。

6 案例反思

6.1 拓展教学实现了真正的学习

本案例尝试将分组实验中暴露出的问题设计成拓展性的学习任务。学习的起点来自学生实践；学习的过程主要由学生自己掌控；通过相互学习、相互评价，学生认知結构得到完善。这样的拓展课实现了变被动学习为主动学习，做到让学生真正参与学习。

6.2 教师的作用在于让学生成为学习的主人

一节成功的实验课，是学生心智的升华，也是教师智慧的结晶。教师首先要善于发现，发现教学过程中的生成性问题，巧妙地将这些问题转换成教学素材；要精于引领，引导学生思考、探究，点拨学生思考的方向，指引迷津；三要敢于放手，放手才能唤醒学生的主体意识，才能使学生实现真正的自主学习。