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【教学背景及分析】
《练习使用显微镜》是初中生在小学科学课中学会放大镜的基础上接触到的首个技能性实验,也是一节老生常谈的课例。本课教学目标重在能说出显微镜的构造,能初步学会规范使用显微镜并观察到清晰图像。显微镜操作技能的提升还需在后续的“观察洋葱鳞片叶细胞、观察人体口腔上皮细胞、观察叶片结构、观察人血涂片”等实验中一以贯之地不断强化。然而,当前教学的遗憾之处是课堂常常陷于“一蹴而就、一步到位”简单着急处理和“一管就死、一放就乱”的尴尬境地。本课内容融理论与实践于一体,以程序性操作技能为主。要掌握技能必须认识到技能的获得是在反复、渐进中形成的,不可随意地用“管、放”或草率的“短平快”方式来解决。新课标的一个重要理念是让学生成为学习的主宰,如何用有意义的活动来组织教、用情智化的问题来引领学,让学生在技能“认知、转化、自动化”三个阶段的“教学做”活动中时时有惊喜、处处有发现,培养科学素养,值得不断探讨。
【教学过程及意图】
第一步:创设情境,激情启智
欣赏视频:“奇妙的微观世界”
(营造情境,让学生感受微观生命世界的神奇,激发探索兴趣。)
教师引言:生物形形色色,千姿百态,但构成他们的基本单位是一致的,你知道是什么吗?(细胞)观察比较微小的生物或观察构成生物体的基本单位要用到什么工具?(显微镜)今天我们一起来认识和练习使用显微镜。
(开门见山,点明本课学习主旨。)
教师示范:取镜和安放,安装目镜和物镜。
学生讨论:为什么要把显微镜放在实验台距内边缘约7厘米略偏左的地方?
(加深对显微镜安放标准科学性的认识,增强规范操作的自觉性。)
教师设问:假如你是左撇子,该怎样取镜和安放?
(不强调左右手的分工,本着安全便利原则,体现灵活处理思想。)
活动一:了解显微镜结构和各部件功能
1.认识显微镜结构,说出各部件名称
同桌互查:学生两人一组,开箱取镜。对照教材和实物,从上到下依次指认显微镜各结构,同桌相互考问名称。(提醒学生:爱护显微镜,手指不可触摸镜头。)
教师抽查:教师手指显微镜各部分结构,随机请学生说出该结构名称。
(辨认关键部件,如目镜、物镜、转换器、反光镜、粗准焦螺旋、细准焦螺旋。)
集体强化:学生一起看大屏幕,触摸屏点击显示。
(强化识记,为学习技能奠基。)
2.尝试性操作,体验显微镜各部件功能
第二步:问题导航,尝试操作
(1)向相同方向缓缓转动粗、细准焦螺旋各一圈,比较:镜筒的升降幅度有什么差异?分别顺时针和逆时针转动粗、细准焦螺旋,观察:镜筒的升降方向有什么不同?
(体验粗、细准焦螺旋的功能和区别,感受转向与镜筒的升降及升降幅度之间的关系。)
(2)如何操作可转换物镜镜头?观察转换器在旋转时,物镜的位置发生什么变化?如何感知物镜是否已转到位?
(体验转动转换器的正确手法,通过听“咯噔”的声音或感受轻微的震动,感知物镜旋转到位。提醒学生:用食指和拇指夹住转换器,稍用力旋转。不能用手指硬扳物镜,对学生进行爱护显微镜的教育。)
(3)触摸反光镜,镜的两面一样吗?转动反光镜,观察:目镜里视野亮度有什么改变?
(感悟光线强弱与反光镜镜面选择的关系。)
(4)转动遮光器,你发现了什么?光圈的大小有什么作用?
(感悟光线强弱与光圈选择的关系。)
第三步:展示交流,解惑释疑
学生小结:粗、细准焦螺旋的转向与镜筒升降及升降幅度的关系——顺降逆升,粗大细小。
教师解释:左眼观察目镜,右眼必须睁开,便于边观察边画图。(强调双眼睁开,可不分左右,体现生本理念。)
学生想象:在显微镜中,光线是如何到达我们眼睛的?
(为后续学习“对光”铺垫。)
教师设疑:物像的放大倍数会与什么有关系呢?
(让学生在疑问和期待中进入下一活动。)
活动二:练习使用显微镜
1.自主性观察
【填一填】学生课前阅读教材,当堂检查并交流预习作业。
(培养学生自主获取信息的能力。)
①转动 ,使 对准 。物镜下端与载物台要保持 厘米的距离。②转动 ,选一个较大的光圈对准 。一眼注视 ,另一眼 。③转动 ,使光线通过 反射到镜筒内。通过目镜看到白亮的 形 。
(通过填空等形式,对观察的基本程序有个初步认知。)
【试一试】提供自制写有“p”字的透明和不透明胶片,请学生按“安放—对光—观察”步骤自主练习,教师巡视。
(使用透明胶片可防止学生首次使用显微镜而损坏镜头。)
第四步:问题导航,自主观察
(1)什么是对光?怎样才算对好了光?(三转,白亮视野)
(2)使用粗准焦螺旋下降镜筒观察时,如何避免压坏标本?(从侧面注视物镜)
(3)如何调节粗、细准焦螺旋观察到物像?(先降后升、先粗后细)
(4)轻轻移动标本,物像和标本移动的方向是怎样的?视野中的物像不在正中央,怎么办?
(从物像与标本上下左右位置关系,体悟显微镜成像特性。)
【议一议】小组汇报:实验现象及分析。
教师追问:实验中你还发现了什么问题?
(挖掘课内生成性问题资源,体现教学智慧。)
学生汇报:①为什么看到的物像不是“p”字?②为什么标本移动方向与像的移动方向是相反的?③为什么看不见不透明纸上的“p”字? 互助互学:你能帮他解决这些问题吗?各小组选派代表陈述结论,教师给予评价。
师生归纳:①显微镜观察到的是倒像,相当于将物体旋转180°后形成。②同方向移动原则,即在视野中物像偏在什么方向,标本就移向什么方向。③光学显微镜只能观察被光透过的物体。
2.纠错性观察
【评一评】经巡视和讨论,收集在自主观察和小组讨论中学生普遍出现的错误和难题(如:怎样使光线变亮?怎样使物像更清晰?),请相关学生到台前演示,集体审视纠错。
(对比分析,自评互评,批判反思性建构。)
【练一练】在纠正的基础上,全体学生进行“对光、调焦、移动”三个分步动作的专项达标训练。教师巡视,个别辅导点评。
(一丝不苟地操练精细动作,学生在“做”的过程中不断进行经验的重组。)
(1)练习“三转”对光。
(2)练习调节粗、细准焦螺旋直至看到物像。
(3)练习把所观察的标本移至视野中央。
(4)练习用头发丝、透明直尺等作为材料观察。
(别具新意地从身边感兴趣的物品观察起,体验显微镜的放大功能。)
3.规范性观察
观看“操作显微镜”视频:取镜安放→对光→放置标本→调节粗准焦螺旋下降镜筒至物镜接近装片→逆时针调节粗准焦螺旋至看到物像→调节细准焦螺旋至物像清晰→移动装片进行观察。教师适时暂停,加以演示或强调操作要点。
(帮助学生自省内化动作要领,产生连贯的动作表象。)
【做一做】分发动、植物玻片标本,同组内标本种类不同。
(适时提供学具,使教学有秩序感。)
(1)学生按“安放—对光—观察”操作步骤,规范完整地观察标本,限定两分钟内找到物像。
(2)同桌换位,再次规范完整地观察并相互描述物像的形状、颜色或结构组成。
(规范熟练全动作,初步达到自动化。)
【比一比】以小组为单位,按正确步骤规范操作,观察标本。看哪一小组全体成员全部看到清晰图像用时最少。
(采取好差组合,以学带学,以学促学,形成生教生的生动活泼局面。)
【变一变】请先找到物像的同学,变换目镜或物镜,再观察。
(拓展延伸,分层发展,提升感悟。)
第五步:问题导航,深入观察
观察:(1)目镜和物镜外形上有什么区别?放大倍数与镜头长短有什么关系?
(2)低倍镜与高倍镜下哪个视野亮度高?看到的细胞个数与大小有什么不同?
(3)看到的物像究竟被放大了多少倍?
教师点拨:物像放大倍数=目镜放大倍数×物镜放大倍数。
学生发现:目镜无螺纹,长度越小放大倍数越大;物镜有螺纹,长度越大放大倍数越大。放大倍数越大,视野越暗、细胞越大、个数越少;放大倍数越小,视野越亮、细胞越小,个数越多。
(主动学习,从一个问题走向另一个问题,从中深化相关知识技能。)
活动三:案例分析
案例1:小明观察到了清晰的图像,兴奋地向同学描述,并把显微镜挪给同组同学,但别人却发现视野黑暗,看不清物像。你认为最可能的原因是什么?
学生回答:显微镜位置移动,有同学阻挡了光线。
操作启示:对好光的显微镜不宜再随意移动位置,如有位移,需重新对光。
案例2:小芳发现视野中的图像上有一小片污物影响了观察,你能在不调换目镜和物镜的情况下,判断污物在何处吗?
学生回答:先轻轻转动目镜,看污物是否转动,如果污物随着转动,说明污物在目镜上;如果不动,可轻轻移动装片,观察污物是否随着移动,如果移动,说明污物在装片表面或内部;如果不动,则污物应在物镜上。
案例3:现有目镜:5×和15×,物镜:10×和45×。要一次观察到更多数量的细菌,怎样选取合适的目镜和物镜?实验室内光线较弱,如何选用光圈和反光镜?
学生回答:5×目镜、10×物镜;大光圈、凹面镜。
(整合完善,学以致用,培养解决问题的能力。)
【理一理】学生讨论:从本次实验中你能总结出使用显微镜的各步骤中有哪些实验技巧吗?
师生归纳:(1)放大倍数;(2)标本特点;(3)成像性质;(4)标本移动;(5)污点判断;(6)镜筒升降、观察用眼;(7)明暗调节;(8)调换高倍镜后视野亮度、细胞大小及个数变化,如何操作等。
(采用要素整理法,有序梳理本课重难点,把规程内化于心、外化于行,实现由感性向理性的飞跃。)
活动四:收镜整理
显微镜属精密仪器,平时存放镜箱,用时取出,用毕放回。实验结束该如何整理呢?
教师引导:(1)清洁;(2)恢复原样;(3)送回原处;(4)填写使用登记表。
(养成良好的实验习惯。)
【教学反思】
1.基于学生主体性的教学。
培养学生学会学习和解决问题的能力是新课标的一项基本要求。学生初次学习使用显微镜时异常兴奋,教师自感本课须交代的注意事项似乎多而琐碎,常常顾此失彼。本课设计了学生课前阅读、尝试操作、自主观察、纠错观察、规范观察、深入观察、自我评判、同学互评、小组竞赛、案例赏析等系列活动,让学生有条不紊地自主学习、合作学习、探究学习、亲手实践。
2.基于问题解决式的教学。
本课力避“老师讲一步、学生做一步”的木偶式机械模仿,利用学生的好奇心,采用“活动导学单”,设计成“自主预学 自主尝试探究 小组讨论 深入再探究”的活动,给学生创设情境,达到“学习活动化、活动任务化、任务问题化、问题情境化”的情智境界。本课中教师的教学明线是“问题导航”,学生的学习暗线是“认识并逐步探索使用显微镜”。情境不是外衣,而是知识建构的载体,情境设置围绕着教学主线、生发出课堂的核心问题。问题是情智教学的命脉,启迪智慧,发展情感。问题的设计讲究层次性和作用点,通过布局问题驱动点引领自主学习、通过寻找问题对话点促进交流评价、通过落实问题发展点给力持续学习。
3.基于尝试体验式的教学。
课堂应给学生以充足的时间来尝试体验和探究感悟,结论不是教师直接告诉学生,而是教师选择恰当的活动方式,适时地呈现相关教学用具,让学生通过亲身操作,产生问题引发思考,在尝试中体验显微镜各部分的作用,逐步获得失败和成功的真实感受。一切技能皆因熟能生巧,应让学生通过多做多练,达到规范和熟练。当然,每一次的操作都不应是简单地再来一遍,而是在解决新问题的情境下向前推进,实现知识的整合、方法的归纳和能力的提升。
(作者单位:江苏省海门市东洲中学)
《练习使用显微镜》是初中生在小学科学课中学会放大镜的基础上接触到的首个技能性实验,也是一节老生常谈的课例。本课教学目标重在能说出显微镜的构造,能初步学会规范使用显微镜并观察到清晰图像。显微镜操作技能的提升还需在后续的“观察洋葱鳞片叶细胞、观察人体口腔上皮细胞、观察叶片结构、观察人血涂片”等实验中一以贯之地不断强化。然而,当前教学的遗憾之处是课堂常常陷于“一蹴而就、一步到位”简单着急处理和“一管就死、一放就乱”的尴尬境地。本课内容融理论与实践于一体,以程序性操作技能为主。要掌握技能必须认识到技能的获得是在反复、渐进中形成的,不可随意地用“管、放”或草率的“短平快”方式来解决。新课标的一个重要理念是让学生成为学习的主宰,如何用有意义的活动来组织教、用情智化的问题来引领学,让学生在技能“认知、转化、自动化”三个阶段的“教学做”活动中时时有惊喜、处处有发现,培养科学素养,值得不断探讨。
【教学过程及意图】
第一步:创设情境,激情启智
欣赏视频:“奇妙的微观世界”
(营造情境,让学生感受微观生命世界的神奇,激发探索兴趣。)
教师引言:生物形形色色,千姿百态,但构成他们的基本单位是一致的,你知道是什么吗?(细胞)观察比较微小的生物或观察构成生物体的基本单位要用到什么工具?(显微镜)今天我们一起来认识和练习使用显微镜。
(开门见山,点明本课学习主旨。)
教师示范:取镜和安放,安装目镜和物镜。
学生讨论:为什么要把显微镜放在实验台距内边缘约7厘米略偏左的地方?
(加深对显微镜安放标准科学性的认识,增强规范操作的自觉性。)
教师设问:假如你是左撇子,该怎样取镜和安放?
(不强调左右手的分工,本着安全便利原则,体现灵活处理思想。)
活动一:了解显微镜结构和各部件功能
1.认识显微镜结构,说出各部件名称
同桌互查:学生两人一组,开箱取镜。对照教材和实物,从上到下依次指认显微镜各结构,同桌相互考问名称。(提醒学生:爱护显微镜,手指不可触摸镜头。)
教师抽查:教师手指显微镜各部分结构,随机请学生说出该结构名称。
(辨认关键部件,如目镜、物镜、转换器、反光镜、粗准焦螺旋、细准焦螺旋。)
集体强化:学生一起看大屏幕,触摸屏点击显示。
(强化识记,为学习技能奠基。)
2.尝试性操作,体验显微镜各部件功能
第二步:问题导航,尝试操作
(1)向相同方向缓缓转动粗、细准焦螺旋各一圈,比较:镜筒的升降幅度有什么差异?分别顺时针和逆时针转动粗、细准焦螺旋,观察:镜筒的升降方向有什么不同?
(体验粗、细准焦螺旋的功能和区别,感受转向与镜筒的升降及升降幅度之间的关系。)
(2)如何操作可转换物镜镜头?观察转换器在旋转时,物镜的位置发生什么变化?如何感知物镜是否已转到位?
(体验转动转换器的正确手法,通过听“咯噔”的声音或感受轻微的震动,感知物镜旋转到位。提醒学生:用食指和拇指夹住转换器,稍用力旋转。不能用手指硬扳物镜,对学生进行爱护显微镜的教育。)
(3)触摸反光镜,镜的两面一样吗?转动反光镜,观察:目镜里视野亮度有什么改变?
(感悟光线强弱与反光镜镜面选择的关系。)
(4)转动遮光器,你发现了什么?光圈的大小有什么作用?
(感悟光线强弱与光圈选择的关系。)
第三步:展示交流,解惑释疑
学生小结:粗、细准焦螺旋的转向与镜筒升降及升降幅度的关系——顺降逆升,粗大细小。
教师解释:左眼观察目镜,右眼必须睁开,便于边观察边画图。(强调双眼睁开,可不分左右,体现生本理念。)
学生想象:在显微镜中,光线是如何到达我们眼睛的?
(为后续学习“对光”铺垫。)
教师设疑:物像的放大倍数会与什么有关系呢?
(让学生在疑问和期待中进入下一活动。)
活动二:练习使用显微镜
1.自主性观察
【填一填】学生课前阅读教材,当堂检查并交流预习作业。
(培养学生自主获取信息的能力。)
①转动 ,使 对准 。物镜下端与载物台要保持 厘米的距离。②转动 ,选一个较大的光圈对准 。一眼注视 ,另一眼 。③转动 ,使光线通过 反射到镜筒内。通过目镜看到白亮的 形 。
(通过填空等形式,对观察的基本程序有个初步认知。)
【试一试】提供自制写有“p”字的透明和不透明胶片,请学生按“安放—对光—观察”步骤自主练习,教师巡视。
(使用透明胶片可防止学生首次使用显微镜而损坏镜头。)
第四步:问题导航,自主观察
(1)什么是对光?怎样才算对好了光?(三转,白亮视野)
(2)使用粗准焦螺旋下降镜筒观察时,如何避免压坏标本?(从侧面注视物镜)
(3)如何调节粗、细准焦螺旋观察到物像?(先降后升、先粗后细)
(4)轻轻移动标本,物像和标本移动的方向是怎样的?视野中的物像不在正中央,怎么办?
(从物像与标本上下左右位置关系,体悟显微镜成像特性。)
【议一议】小组汇报:实验现象及分析。
教师追问:实验中你还发现了什么问题?
(挖掘课内生成性问题资源,体现教学智慧。)
学生汇报:①为什么看到的物像不是“p”字?②为什么标本移动方向与像的移动方向是相反的?③为什么看不见不透明纸上的“p”字? 互助互学:你能帮他解决这些问题吗?各小组选派代表陈述结论,教师给予评价。
师生归纳:①显微镜观察到的是倒像,相当于将物体旋转180°后形成。②同方向移动原则,即在视野中物像偏在什么方向,标本就移向什么方向。③光学显微镜只能观察被光透过的物体。
2.纠错性观察
【评一评】经巡视和讨论,收集在自主观察和小组讨论中学生普遍出现的错误和难题(如:怎样使光线变亮?怎样使物像更清晰?),请相关学生到台前演示,集体审视纠错。
(对比分析,自评互评,批判反思性建构。)
【练一练】在纠正的基础上,全体学生进行“对光、调焦、移动”三个分步动作的专项达标训练。教师巡视,个别辅导点评。
(一丝不苟地操练精细动作,学生在“做”的过程中不断进行经验的重组。)
(1)练习“三转”对光。
(2)练习调节粗、细准焦螺旋直至看到物像。
(3)练习把所观察的标本移至视野中央。
(4)练习用头发丝、透明直尺等作为材料观察。
(别具新意地从身边感兴趣的物品观察起,体验显微镜的放大功能。)
3.规范性观察
观看“操作显微镜”视频:取镜安放→对光→放置标本→调节粗准焦螺旋下降镜筒至物镜接近装片→逆时针调节粗准焦螺旋至看到物像→调节细准焦螺旋至物像清晰→移动装片进行观察。教师适时暂停,加以演示或强调操作要点。
(帮助学生自省内化动作要领,产生连贯的动作表象。)
【做一做】分发动、植物玻片标本,同组内标本种类不同。
(适时提供学具,使教学有秩序感。)
(1)学生按“安放—对光—观察”操作步骤,规范完整地观察标本,限定两分钟内找到物像。
(2)同桌换位,再次规范完整地观察并相互描述物像的形状、颜色或结构组成。
(规范熟练全动作,初步达到自动化。)
【比一比】以小组为单位,按正确步骤规范操作,观察标本。看哪一小组全体成员全部看到清晰图像用时最少。
(采取好差组合,以学带学,以学促学,形成生教生的生动活泼局面。)
【变一变】请先找到物像的同学,变换目镜或物镜,再观察。
(拓展延伸,分层发展,提升感悟。)
第五步:问题导航,深入观察
观察:(1)目镜和物镜外形上有什么区别?放大倍数与镜头长短有什么关系?
(2)低倍镜与高倍镜下哪个视野亮度高?看到的细胞个数与大小有什么不同?
(3)看到的物像究竟被放大了多少倍?
教师点拨:物像放大倍数=目镜放大倍数×物镜放大倍数。
学生发现:目镜无螺纹,长度越小放大倍数越大;物镜有螺纹,长度越大放大倍数越大。放大倍数越大,视野越暗、细胞越大、个数越少;放大倍数越小,视野越亮、细胞越小,个数越多。
(主动学习,从一个问题走向另一个问题,从中深化相关知识技能。)
活动三:案例分析
案例1:小明观察到了清晰的图像,兴奋地向同学描述,并把显微镜挪给同组同学,但别人却发现视野黑暗,看不清物像。你认为最可能的原因是什么?
学生回答:显微镜位置移动,有同学阻挡了光线。
操作启示:对好光的显微镜不宜再随意移动位置,如有位移,需重新对光。
案例2:小芳发现视野中的图像上有一小片污物影响了观察,你能在不调换目镜和物镜的情况下,判断污物在何处吗?
学生回答:先轻轻转动目镜,看污物是否转动,如果污物随着转动,说明污物在目镜上;如果不动,可轻轻移动装片,观察污物是否随着移动,如果移动,说明污物在装片表面或内部;如果不动,则污物应在物镜上。
案例3:现有目镜:5×和15×,物镜:10×和45×。要一次观察到更多数量的细菌,怎样选取合适的目镜和物镜?实验室内光线较弱,如何选用光圈和反光镜?
学生回答:5×目镜、10×物镜;大光圈、凹面镜。
(整合完善,学以致用,培养解决问题的能力。)
【理一理】学生讨论:从本次实验中你能总结出使用显微镜的各步骤中有哪些实验技巧吗?
师生归纳:(1)放大倍数;(2)标本特点;(3)成像性质;(4)标本移动;(5)污点判断;(6)镜筒升降、观察用眼;(7)明暗调节;(8)调换高倍镜后视野亮度、细胞大小及个数变化,如何操作等。
(采用要素整理法,有序梳理本课重难点,把规程内化于心、外化于行,实现由感性向理性的飞跃。)
活动四:收镜整理
显微镜属精密仪器,平时存放镜箱,用时取出,用毕放回。实验结束该如何整理呢?
教师引导:(1)清洁;(2)恢复原样;(3)送回原处;(4)填写使用登记表。
(养成良好的实验习惯。)
【教学反思】
1.基于学生主体性的教学。
培养学生学会学习和解决问题的能力是新课标的一项基本要求。学生初次学习使用显微镜时异常兴奋,教师自感本课须交代的注意事项似乎多而琐碎,常常顾此失彼。本课设计了学生课前阅读、尝试操作、自主观察、纠错观察、规范观察、深入观察、自我评判、同学互评、小组竞赛、案例赏析等系列活动,让学生有条不紊地自主学习、合作学习、探究学习、亲手实践。
2.基于问题解决式的教学。
本课力避“老师讲一步、学生做一步”的木偶式机械模仿,利用学生的好奇心,采用“活动导学单”,设计成“自主预学 自主尝试探究 小组讨论 深入再探究”的活动,给学生创设情境,达到“学习活动化、活动任务化、任务问题化、问题情境化”的情智境界。本课中教师的教学明线是“问题导航”,学生的学习暗线是“认识并逐步探索使用显微镜”。情境不是外衣,而是知识建构的载体,情境设置围绕着教学主线、生发出课堂的核心问题。问题是情智教学的命脉,启迪智慧,发展情感。问题的设计讲究层次性和作用点,通过布局问题驱动点引领自主学习、通过寻找问题对话点促进交流评价、通过落实问题发展点给力持续学习。
3.基于尝试体验式的教学。
课堂应给学生以充足的时间来尝试体验和探究感悟,结论不是教师直接告诉学生,而是教师选择恰当的活动方式,适时地呈现相关教学用具,让学生通过亲身操作,产生问题引发思考,在尝试中体验显微镜各部分的作用,逐步获得失败和成功的真实感受。一切技能皆因熟能生巧,应让学生通过多做多练,达到规范和熟练。当然,每一次的操作都不应是简单地再来一遍,而是在解决新问题的情境下向前推进,实现知识的整合、方法的归纳和能力的提升。
(作者单位:江苏省海门市东洲中学)