構建“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 200540)

“酒精對水蚤心率的影響”一節的實驗是滬教版初中《生命科學》教材第3章“健康與疾病”第2節的內容。該實驗是“常見病及其預防”的第3部分“生活方式與常見非傳染病”內容的實驗與實踐。本實驗課程標準的要求是B級： 關注與健康相關的科學原理[1]。作為探究性實驗，實驗的重點是培養學生設計對照實驗和重復實驗以及實驗數據的記錄和分析的能力。在實驗設計中，初步具有設置對照實驗和重復實驗的思想。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？②課堂時間有限，如何更加高效？③實驗教學評價，如何更加確切？本文記述了以下三個方面的改進和創新：

1 實驗器材的改進設計

實驗觀察的對象水蚤，心跳特別快，達100～350次/min不等[2]。用平時的打點計數法，誤差較大；用手機高速拍攝后慢速回放來精準計數也存在一些問題： ①對手機的硬件要求較高；②課堂安裝調試比較費時間；③手機屏幕小，觀察不方便；④學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？經過反復的實驗，自制了一個無線傳輸技術的電子目鏡。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，把學生的平板電腦連到這個無線局域網。再打開App，平板電腦就會同步顯示顯微鏡下的視野(圖1)。學生通過App，不僅可對顯微鏡下的視野拍攝高清靜態圖像，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 實驗環節的改進設計

在以往實施該實驗的過程中，課堂時間緊張的現象比較普遍,最終導致后面的討論環節非常的急促。針對這個難點，借助“互聯網+”環境，運用微信公眾號開展課前預習素材的推送。包括水蚤的生活環境、水蚤心臟正確位置的視頻介紹等。這樣，在課堂上學生就可很快地找準水蚤心臟的位置并進行計數。此外，課堂上學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生快捷地獲取下載地址。通過以上舉措可最大化節約課堂時間，把更多的時間用在實驗操作和分析評價環節，能有效地提升課堂教學效率。

實驗數據的收集和實驗圖表的生成，也是較耗時的環節。平時的做法是讓學生通過小紙條上交實驗數據，然后由教師或在學生協助下逐個輸入到Excel表中，再對Excel表中的實驗數據進行處理，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，對應著自己的位置馬上就可以錄入本組的數據。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，可同步呈現每一組學生實驗數據的錄入情況(圖2)。等全班學生實驗數據錄入完畢后，教師只要復制云平臺Excel表中學生錄入的數據，粘貼到本地Excel表格(預先設置好根據表格中填充的數據自動生成圖表)，馬上就會出來實驗結果的圖表。由此，通過“云協作”+“復制”+“粘貼”，只要3步就完成實驗數據的收集和圖表的生成，既直觀又高效。

圖2 學生基于云平臺同步錄入實驗數據場景

3 評價方式的改進設計

如何對學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解決實驗教學中異常數據的分析，以及評價困難的問題。首先，對實驗室進行了網絡化的改裝，每組學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。當學生開始實驗操作時，教師就按下錄制鍵，錄下每組學生實驗操作的全過程。在實驗數據分析環節，如果遇到學生實驗數據有異常的情況，教師可調取數據異常組學生實驗的操作視頻，進行回放來分析原因。

例如，一次B1組學生實驗數據與其他組相比差異較大，在實驗數據分析環節時，調出B1組學生實驗操作視頻進行回放，馬上就有學生發現并指出了B1組學生操作上的問題：“水蚤在酒精溶液中浸泡10s后忘記吸掉酒精溶液導致變量增加”。實驗環節結束后，學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頁，選擇自己或者其他學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，而且讓學生的實驗操作更加規范，對課堂紀律的提升也大有裨益。

創新地使用微信公眾號、自制數碼顯微鏡和云協作技術中的數據匯總、圖表的自動生成、實驗過程操作視頻實時錄制和回放等環節是融合現代信息技術、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，同時能對學生信息素養的提升和創新能力的培養起到積極的推動作用。