構(gòu)建“酒精對水蚤心率的影響”實驗的“智慧”課堂

景小軍

(上海市蒙山中學(xué) 200540)

“酒精對水蚤心率的影響”一節(jié)的實驗是滬教版初中《生命科學(xué)》教材第3章“健康與疾病”第2節(jié)的內(nèi)容。該實驗是“常見病及其預(yù)防”的第3部分“生活方式與常見非傳染病”內(nèi)容的實驗與實踐。本實驗課程標準的要求是B級： 關(guān)注與健康相關(guān)的科學(xué)原理[1]。作為探究性實驗，實驗的重點是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計對照實驗和重復(fù)實驗以及實驗數(shù)據(jù)的記錄和分析的能力。在實驗設(shè)計中，初步具有設(shè)置對照實驗和重復(fù)實驗的思想。但在實施實驗的過程中主要存在如下難點： ①水蚤心跳太快，如何精準計數(shù)？②課堂時間有限，如何更加高效？③實驗教學(xué)評價，如何更加確切？本文記述了以下三個方面的改進和創(chuàng)新：

1 實驗器材的改進設(shè)計

實驗觀察的對象水蚤，心跳特別快，達100～350次/min不等[2]。用平時的打點計數(shù)法，誤差較大；用手機高速拍攝后慢速回放來精準計數(shù)也存在一些問題： ①對手機的硬件要求較高；②課堂安裝調(diào)試比較費時間；③手機屏幕小，觀察不方便；④學(xué)生自帶手機里面安裝有其他軟件較難管理。如何破解以上難題？經(jīng)過反復(fù)的實驗，自制了一個無線傳輸技術(shù)的電子目鏡。實驗時，取下普通目鏡，換上電子目鏡并打開其電源，它會自動生成一個無線局域網(wǎng)，把學(xué)生的平板電腦連到這個無線局域網(wǎng)。再打開App，平板電腦就會同步顯示顯微鏡下的視野(圖1)。學(xué)生通過App，不僅可對顯微鏡下的視野拍攝高清靜態(tài)圖像，還可高速錄制顯微鏡視野下的視頻，并慢速回放，達成精準計數(shù)水蚤心率的效果。

圖1 自制電子目鏡安裝在顯微鏡上的效果圖

2 實驗環(huán)節(jié)的改進設(shè)計

在以往實施該實驗的過程中，課堂時間緊張的現(xiàn)象比較普遍,最終導(dǎo)致后面的討論環(huán)節(jié)非常的急促。針對這個難點，借助“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境，運用微信公眾號開展課前預(yù)習(xí)素材的推送。包括水蚤的生活環(huán)境、水蚤心臟正確位置的視頻介紹等。這樣，在課堂上學(xué)生就可很快地找準水蚤心臟的位置并進行計數(shù)。此外，課堂上學(xué)生實驗操作過程的一些圖片和視頻素材，也可通過微信公眾號讓學(xué)生快捷地獲取下載地址。通過以上舉措可最大化節(jié)約課堂時間，把更多的時間用在實驗操作和分析評價環(huán)節(jié)，能有效地提升課堂教學(xué)效率。

實驗數(shù)據(jù)的收集和實驗圖表的生成，也是較耗時的環(huán)節(jié)。平時的做法是讓學(xué)生通過小紙條上交實驗數(shù)據(jù)，然后由教師或在學(xué)生協(xié)助下逐個輸入到Excel表中，再對Excel表中的實驗數(shù)據(jù)進行處理，得出水蚤心率隨著酒精濃度升高變化的圖表，整個過程耗時也較長。改進后的做法如下： 課前教師把課堂需要使用的Excel表格上傳到云空間，每個平板電腦固定一個賬號，瀏覽器會自動記住密碼。學(xué)生實驗時在收藏夾中打開云平臺，就會看到教師共享的Excel表格，對應(yīng)著自己的位置馬上就可以錄入本組的數(shù)據(jù)。教師登陸云平臺后打開共享的Excel表格，在教室前面的大屏上，可同步呈現(xiàn)每一組學(xué)生實驗數(shù)據(jù)的錄入情況(圖2)。等全班學(xué)生實驗數(shù)據(jù)錄入完畢后，教師只要復(fù)制云平臺Excel表中學(xué)生錄入的數(shù)據(jù)，粘貼到本地Excel表格(預(yù)先設(shè)置好根據(jù)表格中填充的數(shù)據(jù)自動生成圖表)，馬上就會出來實驗結(jié)果的圖表。由此，通過“云協(xié)作”+“復(fù)制”+“粘貼”，只要3步就完成實驗數(shù)據(jù)的收集和圖表的生成，既直觀又高效。

圖2 學(xué)生基于云平臺同步錄入實驗數(shù)據(jù)場景

3 評價方式的改進設(shè)計

如何對學(xué)生的實驗進行確切地評價也是一直困擾教師的問題，筆者嘗試利用視頻實錄技術(shù)解決實驗教學(xué)中異常數(shù)據(jù)的分析，以及評價困難的問題。首先，對實驗室進行了網(wǎng)絡(luò)化的改裝，每組學(xué)生前方的天花板上安裝一個高清的攝像頭，教師電腦可以控制這些攝像頭。當(dāng)學(xué)生開始實驗操作時，教師就按下錄制鍵，錄下每組學(xué)生實驗操作的全過程。在實驗數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)，如果遇到學(xué)生實驗數(shù)據(jù)有異常的情況，教師可調(diào)取數(shù)據(jù)異常組學(xué)生實驗的操作視頻，進行回放來分析原因。

例如，一次B1組學(xué)生實驗數(shù)據(jù)與其他組相比差異較大，在實驗數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)時，調(diào)出B1組學(xué)生實驗操作視頻進行回放，馬上就有學(xué)生發(fā)現(xiàn)并指出了B1組學(xué)生操作上的問題：“水蚤在酒精溶液中浸泡10s后忘記吸掉酒精溶液導(dǎo)致變量增加”。實驗環(huán)節(jié)結(jié)束后，學(xué)生還可打開平板電腦掃描桌面的二維碼，快捷地打開全班各組實驗操作視頻的網(wǎng)頁，選擇自己或者其他學(xué)生的實驗操作視頻進行回放觀看，并進行打分或錄入文字進行評價(圖3)。

圖3 學(xué)生通過掃描二維碼觀看視頻和點評場景

通過以上視頻實錄技術(shù)課堂評價方式的改進，不僅可讓實驗課的評價更加全面、準確，而且讓學(xué)生的實驗操作更加規(guī)范，對課堂紀律的提升也大有裨益。

創(chuàng)新地使用微信公眾號、自制數(shù)碼顯微鏡和云協(xié)作技術(shù)中的數(shù)據(jù)匯總、圖表的自動生成、實驗過程操作視頻實時錄制和回放等環(huán)節(jié)是融合現(xiàn)代信息技術(shù)、打造智慧課堂的初步嘗試，它不僅可助力平時實驗更好地落實，同時能對學(xué)生信息素養(yǎng)的提升和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)起到積極的推動作用。