基于翻轉課堂模式的中學生物實驗教學
——以“制作與觀察洋蔥鱗片葉內表皮細胞臨時裝片”為例

沈方圓

（常熟市外國語初級中學 江蘇蘇州 215500）

翻轉課堂也被稱為顛倒課堂，是指在知識內化和傳授等方面進行顛倒性的安排，使傳統教學中師生的角色定位發生一定的改變，對課堂內外的時間進行重新的規劃和調整，實現對教學模式和教育內容的更新。基于常規中學生物學實驗教學中存在的教學效率低下、反饋不及時、訓練不充分等問題，筆者嘗試將翻轉課堂模式應用于實驗教學，具體操作如下：課前學生可通過視頻資料自學實驗的基本流程，再利用NOBOOK虛擬實驗平臺（以下簡稱NB虛擬實驗室）體驗實驗操作過程；在有限的課堂時間內，學生實驗操作、糾錯、評價、交流以幫助學生完成知識的“消化吸收”；教師課后進行輔導和知識遷移，以增強實驗的有效性，提高實驗教學的效果，促進重要概念的深度理解。下文以“制作與觀察洋蔥鱗片葉內表皮細胞臨時裝片”實驗教學為例，介紹翻轉課堂模式在實驗教學中的具體應用。

1 教學內容分析和目標分析

“制作與觀察洋蔥鱗片葉內表皮細胞臨時裝片”是蘇科版初中生物學七年級下冊第八章第一節的教學內容。教材在內容的選取上以探究細胞的結構與功能為主線，編排了學習制作臨時裝片、觀察細胞結構等系列活動，以幫助學生掌握學習生物學必要的基本技能“臨時裝片的制作與觀察”。本節課結合數字孿生技術與3D打印技術開展翻轉課堂實驗教學。

本節課的制定如下教學目標為：

①體會生物體在結構上的統一性，構建“細胞是生物體結構和功能的基本單位”的重要概念。

②通過自主學習與互助共學，增強自主探究能力和合作探究能力，發展科學思維素養；提升“建模與模型”的科學思維能力。

③熟練掌握基本實驗技能“臨時裝片的制作與顯微鏡觀察”，提高動手實踐的能力。

④通過對微觀世界的初探，激發探索生命奧秘的興趣，形成生命平等、珍愛生命、保護生物多樣性的意識和行為。

2 教學的組織實施

2.1 課前自主學習，熟悉實驗操作步驟

課前自主學習是翻轉課堂能否有效進行的關鍵。在翻轉課堂中，知識的傳播一般由視頻資料完成。本教學過程中的視頻資料是教師錄制的演示實驗“制作與觀察洋蔥鱗片葉內表皮細胞臨時裝片”，時長約為10 min。針對操作性較強的實驗，僅靠觀看演示實驗是遠遠不夠的。因此，教師在微課學習活動設計（表1）中引入了NB虛擬實驗室，借助數字孿生技術讓學生體驗整個實驗操作流程。學生可通過暫停、回看等操作調控自己的學習進度，以完成學習任務單（表2）。

表1 學習活動設計

表2 學習任務單

2.2 課中互學共研，自我完善

通過課前自主學習和虛擬體驗活動，學生對臨時玻片標本的制作與觀察步驟已有所了解。在此基礎上，學生進入實驗課堂，開展實際操作，增強了學習的目的性和主動性。教師在上課伊始應適當地引導和點撥，為學生開展后續學習任務奠定良好的基礎。實驗教學的順利推進離不開教師的精心預設和對實驗教學進程的把控。本節課堂的學習部分分為3個環節：互助實驗與觀察、質疑共研與糾錯、實驗互評與交流。

2.2.1 互助實驗與觀察

課堂上，學生2人為一組，根據各自的課前學習掌握情況，共同完成整個實驗操作過程。在實驗過程中，2位學生互助解決實際遇到的問題，對于存在分歧的操作流程予以記錄，于課堂下一環節進行集體討論。教師在此過程中則做好全班巡視和釋疑，并及時用手機記錄學生操作中存在的問題。

2.2.2 質疑共研與糾錯

教師在課堂上留出足夠的時間讓學生提出問題，并通過集體討論、師生對話等方式共同解決問題，讓學生在主動參與中找到問題癥結，促使知識的內化貫通。此外，針對學生在操作中出現的一些多發錯誤，如交替染色、對光之前沒有將物鏡正對通光孔等，教師經過手機拍攝照片并借助于希沃授課助手進行展示和講解，進一步糾正錯誤，讓學生能夠在知其所以然的基礎上明確操作要領，規范操作流程。

2.2.3 實驗互評與交流

經課堂互助實驗與觀察、質疑共研與糾錯2個環節，學生對實驗操作要領有了更深刻的認識。在此基礎上，教師將“洋蔥鱗片葉臨時裝片的制作與觀察技能檢核表”（表3）發放給學生，學生對照量規評價表再次進行實驗，并在實驗的過程中完成過程性評價。教師利用自評、互評和師評，發揮學生的主體地位，同時幫助學生發現自身存在的問題，進行思維糾錯，不斷完善。此外，技能檢核表也為教師課后輔導提供依據。

表3 洋蔥鱗片葉臨時裝片的制作與觀察技能檢核表

2.3 課后個別輔導，知識遷移

課后，教師根據技能檢核表所反饋的情況，對個別學習困難的學生進行輔導，幫助他們掌握實驗操作的基本技能。此外，僅靠植物細胞臨時裝片的制作和觀察以及細胞結構簡圖的繪制，學生無法形成對細胞立體結構的感知。教師根據教學需要，利用建模軟件Solidworks構建植物細胞的3D模型（圖1），再利用3D打印技術打印植物細胞的立體拼裝模型（圖2）。該模型區別于傳統的教學模型和商業教具，具有可拆裝、細胞結構精細化、細胞器內部結構可視化等優點。學生課后通過模型拼裝，能夠直觀感受、深入了解微觀的、抽象的細胞結構，為后續各細胞器的功能教學作鋪墊。

圖1 植物細胞的3D模型圖

圖2 植物細胞立體拼裝模型

3 教學反思

本次教學將教師靜態講授的內容移至學生課前自主學習完成，課堂上則留有充足的時間組織學生思考、討論、評價等。課堂由原本靜態的“謀而后動”轉變為動態的“隨動而謀”。充足的課堂時間不僅能讓學生在交流中得到互補，實現個性化學習，還可以讓教師有更多的時間去關注學生的課堂表現，及時發現學生學習過程中的癥結并進行糾正。此外，課后模型的拼裝有助于推動學生的深度思維，促進概念的深度理解，從而進一步提升學科核心素養。

實驗教學融合信息技術背景的翻轉課堂模式，雖彌補了傳統課堂的部分不足，卻尚未完全實現實驗教學的精準化。教師在教學活動設計時，考慮到學生課后的時間問題，并未利用移動終端設計相關的測驗對學生進行診斷性評價和形成性評價。在“互聯網+教育”時代，教師可嘗試借助大數據和人工智能對整個教學過程進行監測，持續記錄學生的學習表現，精準判定學生在學習過程中出現的問題和潛在問題，進而對教學活動進行精準干預與優化，使教學活動更具靶向性，引導學生進行深度學習。