基于生物核心素養提升拓展顯微鏡在實驗教學中的應用

崔妍

摘? 要 從顯微鏡幫助理解結構決定功能的生命觀念，顯微鏡助力提升分析、推理、解釋的科學思維，顯微鏡助力完成科學探究三方面，介紹教學中開發的六個顯微鏡探究實驗，旨在增強微觀結構觀察效果，幫助學生理解內化重難點。

關鍵詞 生物;核心素養;顯微鏡;實驗;生命觀念;科學思維

中圖分類號：G633.91? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）03-0117-03

1 前言

根據生物課程標準對生物學科核心素養的定義，生物學科核心素養是一種關鍵能力和必備品格，主要包括生命觀念、科學思維、科學探究和社會責任這四個方面。顯微鏡的合理使用，為證明生命觀念中結構與功能相適應的觀點提供了真實的依據;在顯微視野下真實地觀察細微結構，為分析、推理等科學思維的提升提供了豐富的素材;顯微鏡為完成科學觀察探究工作提供了基本的物質基礎。

在蘇科版教材《生物學》中共編有12個需要使用顯微鏡的實驗，包括學習使用顯微鏡、學習制作臨時裝片并觀察細胞的結構、觀察葉的結構、觀察酵母菌、觀察水中的小動物、觀察水綿、觀察青霉和匐枝根霉、觀察人的血細胞涂片、觀察小魚尾鰭內血液的流動、觀察神經元裝片、觀察植物葉表皮氣孔、探究酒精對水蚤心率的影響。[1]筆者在教學過程中發現，教材中建議用放大鏡觀察的一些實驗改用顯微鏡觀察更加直觀，學生的印象更加深刻。對教學過程中有些較難理解的內容，如果恰當地設計顯微鏡觀察實驗，能有效地幫助學生理解內化重難點。因此，筆者結合教學實際，開發以下可用顯微鏡進行教學的實驗。

2 借助顯微鏡加深理解結構決定功能的生命觀念

核心素養中的生命觀念要求學生理解結構與功能相適應的原理，這就要求學生能先觀察結構再理解功能。耳聽為虛，眼見為實，有些生物學細微結構難以直接用肉眼觀察，而由于放大倍數的局限，使用放大鏡觀察也達不到效果，學生只能憑空想象相關結構的特點，造成理解結構決定功能此生命觀念的巨大阻力。顯微鏡因為具備了放大數百倍的能力，巧用顯微鏡，學生就能親眼看到這些細微的結構，為更好地理解結構決定功能的生命觀念提供了堅實的基礎。

使用顯微鏡觀察小腸絨毛? 在蘇科版《生物學》七上第5章第4節“人體對食物的消化與吸收”教學中，探究小腸適于消化吸收的結構特點是教學的重點與難點。小腸表面有許多皺襞和絨毛，是增加內表面積，促進消化和吸收的重要結構特點，而這個特點用放大鏡難以觀察清楚。如果用豬小腸的橫切面制作臨時裝片，小腸絨毛可以被清晰地觀察到（圖1）。學生通過直觀觀察，會對小腸內通過絨毛增加內表面積印象深刻。

使用顯微鏡觀察蚯蚓體表剛毛? 在蘇科版《生物學》七下第13章第1節“土壤里的小動物”教學中，蚯蚓的剛毛可以輔助運動，并且具有背少腹多的特點。但剛毛用放大鏡觀察很難觀察清楚，筆者嘗試用顯微鏡觀察蚯蚓側面，剛毛可以清楚被觀察到，且剛毛背少腹多的特點也明確體現出來（圖2）。通過課堂實踐，學生反饋良好，也更好地理解了剛毛輔助運動的特點。

使用顯微鏡觀察葫蘆蘚的葉? 在蘇科版《生物學》七下第11章第1節“地面上的植物”教學中，有一個重點是苔蘚類植物由于莖葉內沒有輸送水分和其他物質的輸導組織，靠大多由一層細胞構成的葉吸收水分和無機鹽。苔蘚植物的葉具有吸收水和無機鹽的功能，和其由一層細胞構成具有密切的關系。那么苔蘚植物的葉真的只有一層細胞構成嗎？放大鏡很難看清楚，而用顯微鏡觀察，更加清晰明了（圖3）。通過觀察，學生對于結構決定功能的生命觀念更加印象深刻。與此同時，學生可以通過用顯微鏡觀察葫蘆蘚的孢子囊和孢子（圖4、圖5），進一步了解孢子植物的生殖方式。

3 顯微鏡助力提升分析、推理、解釋的科學思維品質

科學思維是指在嚴謹務實、尊重事實的態度下，學生的一種認識事物并解決問題的能力，如運用歸納與概括、演繹與推理、模型與建模、批判性思維等方法，發現生命規律，并用科學的角度探討生物相關的社會現象。其中科學思維包括闡釋、分析、推理、解釋等具體的思維方法。筆者認為，教師對教學過程中每一章節的內容都應創造條件，提升學生的科學思維能力。在教材中有一些教學難點，如大型藻類沒有根莖葉等器官、果實中種子的數目取決于子房中胚珠的數目，學生對于這些知識的學習基本處于識記狀態，科學思維能力很難得到訓練。如何在教學中設計活動，突破難點，提升學生的科學思維品質呢？筆者認為在這些章節的教學中，顯微鏡的使用可起到他山之石的作用。學生通過觀察真實的結構，可以將艱澀的知識記憶轉化為觀察后的分析，由識記水平上升為理解水平，輕松突破難點，有效鍛煉科學思維。

使用顯微鏡觀察紫菜葉狀體? 在蘇科版《生物學》七下第10章第2節“水中的藻類植物”教學中，有一個難點是藻類植物沒有根、莖、葉等器官，如何理解海帶、紫菜這些有葉狀體與根狀物的大型藻類沒有根、莖、葉等器官呢？筆者認為，通過觀察大型藻類體內細胞，確定細胞無分化是化解此難點的關鍵。紫菜葉狀體是由一層細胞構成的膜狀體，是觀察大型藻體內細胞是否分化的良好材料。通過觀察（圖6），學生理解了大型藻類雖然有類似根、葉的結構，但結構內細胞并無細胞分化，故沒有組織和器官;海帶跟狀的固著器中并沒有高等植物根中微管組織的結構分化，因此也不是器官的分化。

使用顯微鏡觀察胚珠與花粉? 在蘇科版《生物學》七下第11章第1節“地面上的植物”教學中，對于果實中種子的數量取決于子房中胚珠的數量這個難點，很多學生不能很好地理解。筆者在教學過程中設計了用顯微鏡觀察桃與蠶豆的花粉和胚珠這一環節，學生在顯微鏡下真實地看到桃和蠶豆子房中的胚珠數量（圖7、圖8），果實中種子的數量取決于子房中胚珠的數量這個難點因此得到突破。

4 顯微鏡助力完成科學探究活動

科學探究是生物學學習的基本方法，也是中學生生物核心素養的重要組成部分。對有些生物學實驗現象，學生并不能很好地理解，只是生硬地記憶下來。如果就這些實驗現象適當地設計成科學探究活動，既有助于對相關問題的理解，又能使學生的科學探究能力大大提高。在涉及微觀結構的實驗現象中，顯微鏡就成為探究活動的重要工具。

使用顯微鏡觀察蘑菇孢子印中的孢子? 在蘇科版《生物學》七下第13章第2節“土壤中的小動物”教學中，動手制作蘑菇的孢子印是學生興趣較高的環節，學生幾乎都能看到蘑菇的孢子印。孢子印究竟是什么呢？很多學生對于“孢子印是蘑菇菌褶中的孢子灑落下來形成的，它反映了菌褶的排列模式”這個原理并不能很好地理解。筆者在教學中加入進一步“探究孢子印的組成”這個探究活動，讓學生挑取孢子印中的孢子，使用顯微鏡觀察，對于孢子印的形成原理有了明確、生動的理解（圖9）。

5 結語

在初中階段，顯微鏡的合理使用是教學中的重要組成部分，它幫助學生從宏觀世界走進微觀世界。通過觀察微觀結構，可以更好地理解結構決定功能的生命觀念;通過對顯微鏡下結構的分析、解釋、推理，可以更有效地提升科學思維品質;通過對微觀世界科學探究的開展，可以更熟悉科學探究的一般過程。■

參考文獻

[1]陳葦.有序建構，低熵增效：“顯微鏡”教學思考[J].中學生物教學，2016（12X）：58-61.