基于翻转课堂的高中生物学实验教学设计——以植物细胞的吸水与失水为例.pdf

语言与文化研究教育教学87基于翻转课堂的高中生物学实验教学设计基于翻转课堂的高中生物学实验教学设计以植物细胞的吸水与失水为例以植物细胞的吸水与失水为例李梦霞1易忆2彭建军1（1.湖南科技大学，湘潭，411201；2.湖南省邵阳市洞口县第二中学，邵阳，422300）【摘要】在新一轮课程改革的背景下，高中生物学课程标准强调了教师要改变传统的教学方式。这意味着教师需通过优化高中生物教材实验以及教学模式，保证学生在学习中的主体地位，促进学生通过自主探究来提升其生物核心素养。本文以高中生物学中的“探究植物细胞的吸水与失水”为具体案例，结合翻转课堂教学模式进行了教学设计，旨在为高中生物学实验教学的改进提供参考。【关键词】翻转课堂；实验教学；教学设计；高中生物学一、引言一、引言随着新课程标准的颁布施行，其中明确提到了生物学课程的教育目标在于培养与提升学生的生物核心素养，强调了实验教学在生物学中的关键地位，要求教师在教学过程中担任引导者、协助者的角色，使学生能够自行思考和探究，让学生从实验过程中体验生物学的独特魅力，以深入理解知识并培养探究思维。然而，高中生物学教学内容较多，在授课过程中教师通常采取填鸭式教学为主导的教学模式，导致教学节奏过快，学生只能被动听讲，学习效率和效果不佳。在生物学实验教学中，教师以知识的传授为主要教学方式，学生以背诵和刷题为主要学习方式，导致学生对于生物实验的理解仅仅局限于文字层面。因此在高中生物学中，教师可以结合学生特点采用翻转课堂模式开展实验教学。这样可以在课前向学生传授大部分的概念性的知识，使得课堂上的时间得到充分的利用，让学生在课中的时间更加集中、积极地学习内容，并通过在课堂讨论和解决问题的过程，让学生对知识有更直观、深刻的理解。基于此，本文以翻转课堂为基础进行高中生物实验“探究植物细胞的吸水与失水”的教学设计，旨在改善生物实验教学的效果。二、翻转课堂二、翻转课堂翻转课堂又被称为“颠倒课堂”，此教学模式是对课堂内和课堂外时间进行再调整，使学习主动权由教师转移到学生手中。与传统课堂教学模式中强调学生只需要获得概念知识有不同，翻转课堂更注重学生通过自主思考和探索来深入理解知识。在这种模式下，教师会在课前上传相关微课视频和学生预习材料，以便学生提前学习本节课程内容，同时发现自己暂时无法解决的问题。在课堂上，教师的授课时间会减少，而学生将通过小组合作、互动交流等形式进行学习活动，加强对知识的内化和理解。而在课后，教师会通过评价和学生反馈来全面评估学生，同时总结教学经验，为后续教学做准备。翻转课堂教学模式与信息化时代紧密相关，它不仅突破了传统的教学方式，更有助于以学生为中心，致力于培养学生的综合能力。三三、“探究植物细胞的吸水与失水探究植物细胞的吸水与失水”的教学设计的教学设计（一）教材分析（一）教材分析本教学内容选自人教版高中生物必修一分子与细胞第四章第一节。探究植物细胞的吸水和失水是高中生物学新课程中的第一个探究实验，旨在激发学生对探究的兴趣鼓励学生进行探究性学习，以便让学生能够熟悉探究过程并培养探究思维，为后续实验做好准备。这节内容与第三章“细胞膜的结构与功能”密切相关，同时也为学生理解物质跨膜运输的特点，以及主动运输与胞吞胞吐的学习起到了铺垫的作用。因此，本节内容在教材中的安排具有承上启下的作用。（二）学情分析（二）学情分析在本节课前，学生已经初步学习了细胞膜结构与功能，并通过之前学习的动物细胞吸水与失水原理加深了对细胞膜功能和结构的理解。通过课前观看微课的具体的实验过程，他们可以进一步加深对细胞膜功能特点与结构特点的理解。然而，在对植物细胞吸水与失水的微观理解方面，学生可能会遇到困难。在实验技能语言与文化研究教育教学88方面，他们在实验前可能未能完全理解实验的原理和操作，因此在设计实验步骤和总结实验要点方面会有困难。在情感层面，学生对实验很感兴趣，但面对未知可能会产生些许畏惧。在老师的引导下，他们可以通过合作完成学习任务，增强理论与实践相结合的能力。（三）教学目标（三）教学目标生命观念方面，感悟正常的物质运输对细胞代谢的重要意义，对实验进行分析、推理、归纳和概括，阐释质壁分离与复原的原理和特点，认同生物体的结构和功能相适应的特点；科学探究方面，根据教学视频，独立设计植物细胞吸水与失水的实验，观察实验结果，得出正确结论，通过小组合作完成相应的实验报告；科学思维方面，通过小组展示活动与讨论交流活动，提高探究思维能力以及科学表达能力；社会责任方面，通过课前合作和课中探究活动，培养学生实事求是、群策群力的科研精神。（四）教学过程（四）教学过程1.课前阶段课前阶段在课前，教师会提前将微课视频和预习资料上传至学习平台。教学视频包括演示实验和问题思考两部分。在演示实验部分，视频将介绍实验材料和实验操作，并在最后提出三个问题：（1）选择洋葱鳞片叶为实验材料的原因是什么？（2）实验中的三次观察中，观察到的实验现象应该如何解释？（3）本实验能否验证细胞壁的性质？同时，学生会提前收到一份学习任务单，要求在课前完成以下任务：（1）仔细观看实验视频并完成相应的课前预习材料。（2）完成相应的实验设计，可以参考教材上的实验设计，并思考可以在教材实验基础进行哪些方面的创新。实验设计主要涉及实验材料和实验步骤的设计。学生观看视频后，还需按小组上传实验报告，报告内容应包括实验名称、小组人员、提出的问题、做出的实验假设、实验材料、实验步骤、实验现象的记录、实验结果和结论。此外，学生在课前需要完成视频观看和预习材料的填写。他们需要依据教师上传至学习群中的实验报告模板，以小组为单位完成相应的实验报告。如果在这个过程中出现无法解决的问题，可以先在小组内或班级学习群中进行讨论。如果问题仍无法解决，学生可以向老师寻求帮助。2.课中阶段课中阶段（1）生活情境引入，开展探究）生活情境引入，开展探究教师应根据学生情况设置相应的实验情境，以激发学生的兴趣和注意力。可参考学生日常生活中的场景，例如可以结合在早晨和晚上购买的蔬菜的新鲜程度的不同作为导入问题。结合生活经验，学生能快速回答出早晨购买的蔬菜更加新鲜。之后，教师可以继续提问：为了保证蔬菜的新鲜度，卖菜的小贩通常会准备一壶清水，这是为什么？与先前所学的水的渗透作用有关吗？如何通过实验设计来验证这个想法？如此自然地引入今日的实验课程，即探究植物细胞的吸水与失水。（2）学生独立操作，进行实验）学生独立操作，进行实验在学校的实验室里，所有的真实实验操作都需在统一的环境下进行的。这样的安排有助于确保学生实验的标准化和安全性。对于本次实验，所需的实验材料相对简单，不难准备。因此，教师可以鼓励学生积极参与，自行携带一些常见的生活用品，如洋葱、萝卜和苹果，这些都是日常生活中容易获取的材料。同时，学生还需要准备蔗糖溶液，它是本实验的重要试剂。而为确保学生在实验过程中的安全，实验中使用的专业实验工具，如锋利的刀片、用于覆盖样本的盖玻片、以及用于观察微观世界的显微镜等，则由学校的实验员或教师提前准备。在实验的具体过程中，教师除了指导学生如何正确、安全地使用这些实验工具，教师还应向学生展示一些必要的实验操作。例如，如何正确地切割样本、如何将样本放置在盖玻片上、以及如何调整显微镜来观察样本。教师会尽量减少对学生实验过程的干预，提高学生独立思考和解决问题的能力。实验完成之后，学生需要将他们观察到的现象、得出的数据以及实验的结论详细记录在实验记录表中。这个记录过程不仅帮助学生巩固实验过程中的学习，而且也是科学研究方法的重要组成部分。完成记录后，学生需要将实验记录表上传到指定的群文件夹中，以便教师进行及时地查阅和评估。通过这种方式，教师可语言与文化研究教育教学89以及时了解学生的实验进展，并提供必要的反馈和指导。这样的实验流程不仅有助于提高学生的实验技能，而且还能够培养他们的科学素养和团队合作能力。（3）根据典型问题，挑选小组）根据典型问题，挑选小组在课中阶段，由于授课时间限制，教师应选择典型小组进行汇报。教师根据实验报告完成度、实验设计科学性以及学习群中的讨论热烈程度来选择合适的小组进行汇报。可以选择三个组左右，其中一个组是完成度较高的，能够通过视频与课前预习材料合理设计实验，实验报告无明显错误，能够对实验操作意图有较深的理解。另外两个组可以选择在实验设计、实验报告有明显问题，或者是提出疑问具有代表性的小组。这样既可以保证授课进度，同时让学生通过小组间的对照与讨论，发现自己小组的优点与不足，鼓励他们进行合作交流与自我反思。（4）实验小组汇报，进行交流）实验小组汇报，进行交流每个被选中的小组展示的主要内容首先是本小组回答课前材料问题，介绍实验设计的思路和步骤，以及解释实验原理。其中还应该包括小组主要发现的问题，如何解决的，以及还有那些待解决的问题。在小组主要汇报者结束后，其他小组成员可以在适当的时机进行补充和完善，以更全面地分享各小组对实验的看法、疑问和思考，促进学生深入思考和理解实验原理。展示结束后，教师应组织全班同学进行深入地讨论和交流，分享实验设计思路和见解，提出疑惑和困难，促进共同进步。讨论内容包括实验设计的合理性、创新性、优势，以及不同小组的实验设计思路差异，以帮助学生更好地理解和应用实验原理。这种讨论有助于解决可能存在的基础问题，提高学生的实验设计和研究能力，加深对实验视频中问题和概念的理解。学生能通过讨论与交流总结出，选择洋葱鳞片叶作为实验材料是由于它具有紫色的大液泡，易于观察与对比。实验期间的三次观察为，制临时装片的观察，滴加蔗糖溶液的观察和再次滴水的观察。在制作临时装片时的实验现象是在没有滴蔗糖溶液前就能看到洋葱鳞片叶外层表皮上液泡占满细胞，原生质层贴附于细胞壁内；在滴加完 0.3 蔗糖溶液后的实验现象是紫色区域减小，也就是液泡减小，原生质层也开始与细胞壁分离；在滴加水后的实验现象是液泡渐渐增大，原生质层又回到了原来的位置上。（5）共性问题答疑，进行总结）共性问题答疑，进行总结在三个小组完成展示以及开展完班级讨论分析后，教师需要对本节实验课程进行总结，明确回答课前提出的疑问。即本实验其实不能完全证明植物细胞的细胞壁具有全透膜或半透膜性质。但学生能够通过阅读与讨论总结出植物细胞中具有半透膜性质的为原生质层，因为只有细胞壁或只有液泡膜是不满足发生渗透作用的条件的。教师也要对学生的讨论过的问题进行再总结，让问题得到可靠的回答。3.课后阶段课后阶段根据学生的学习情况，为他们安排合适的课后作业，检验学生学习成果。首先，让学生二次修改并完善本小组的实验报告，以提升实验报告质量，掌握实验报告的书写格式。其次，要求学生制作一张关于植物细胞和动物细胞吸水与失水的相似与不同之处的表格，以培养学生的知识总结和对比能力，深化他们对重要概念的理解。这样做也为之后学习其相似概念时也能有意识用表格去区分打下基础。最后，鼓励学生完善个人实验设计，让他们在现有实验基础上探索更多可行的实验方法和方案，以拓展他们的探究意识和创新思维。这些任务旨在帮助学生深度理解该实验的基础上，全面培养学生的综合素质与能力。（五）教学评价（五）教学评价翻转课堂的核心原则在于将课堂的主导权交还给学生，让他们有更多的属于自己的思考和学习空间。然而，这并不意味着教师应该完全放手。相反，教师需要全程参与学生的学习过程，并进行评价和监督。在实际教学中，教师需要根据实际情况灵活调整评价方式，不能一成不变，要充分考虑学生的实际情况和学习需求，及时反馈学生的学习成果，引导学生不断改进学习方法，提高其学习效率。在课前，教师要了解学生的预习情况和准备情况，为后续的教学做好准备。教师可以通过课前预习的情况来进行对学生进行评价。例如，通过视频观看与否、课前材料的完成和课堂前期提问环节来评价学生的预习完成情况。在课中，教师要了解学生的学习情况和表现情况，才能及时给予学生反馈和建议，体现出新课程标准中重视的过程性评价方式。例如，教师可以通过学生的课堂表现和课堂参与度、课堂活跃度、在小组展示和说明环节的表达、回答问题的次数和正确率等方面进行评价。在课后，教师要了解学生的学习效果和学习成果，为后续的教学和评估工作做好准备。例如，教师可以语言与文化研究教育教学90通过学生改进教材实验的方案设计的多样性与科学性、学生作业完成的正确率和实验报告的完成程度，作为本节课的课后评价。四、总结四、总结通过翻转课堂的教学方法，可以有针对性地培养高中生的核心素养。在课前阶段，通过生动直观的科学视频，帮助学生初步形成正确的科学观念。这种教学方式可以激发学生对科学知识的好奇心，引发他们对科学领域的探索欲望。在课堂中，学生们可以通过小组合作，探究实验的步骤和现象，以及对实验结论的总结，从而加强对实验的参与性，锻炼他们的科学思维。通过翻转课堂的教学方式使得整个授课过程中都贯穿着科学探究的思维，让学生们在实践中感悟科学的魅力。在课后阶段，教师可以通过多种评价方式，如教师评价、学生评价、实验报告等，对教学效果和学生的学习成果进行评估。这样有助于发现每个学生的学习问题，并有针对性地进行帮助和指导。同时，还可以对课程内容进行有针对性地拓展研究，从而帮助学生从知识层面过渡到应用层面，潜移默化地培养他们的社会责任感。总的来说，采用翻转课堂这一创新教学模式，可以显著提升学生的课堂参与度和学习兴趣，从而有助于培养学生的核心素养和综合能力。参考文献参考文献1中华人民共和国教育部.普通高中生物学课程标准：2017 年版 2020 年修订M.北京：人民教育出版社，2020.2张金磊，王颖，张宝辉.翻转课堂教学模式研究J.远程教育杂志，2012，30(04)：4651.DOI:10.15881/33-1304/g4.201204008.3顾勇，邵雪君.基于探究性学习的高中生物翻转课堂教学评价体系构建J.湖北师范大学学报(自然科学版)，2019，39(04)：9498.4李小林，任尚福.核心素养视域下高中生物学翻转课堂教学效果研究J.中学生物教学，2022(14)：47.5仓玥，古智新，方帅军等.从我国教改过程谈生物学翻转课堂的应用J.中学生物教学，2020(26)：3335.作者简介作者简介李梦霞（1999），女，湖南省湖南科技大学生命科学与健康学院在读硕士研究生。研究方向：生物教学。E-mail：。易忆（2002），女，湖南省邵阳市洞口县第二中学教师。研究方向：生物教学。E-mail：。彭建军通讯作者（1974），男，博士，湖南省湖南科技大学生命科学与健康学院教授。研究方向：濒危野生动物的生态、保护生物学及其应用研究。E-mail：。Design of High School Biology Experiment Teaching Based on FlippedClassroomTaking WaterAbsorption and Loss of Plant Cells as anExampleLi Mengxia1Yi Yi2Peng Jianjun1（1.Hunan University of Science and Technology,Xiangtan,411201,China;2.The Second Middle School of Dongkou County of Shaoyang City,Shaoyang 422300,China)Abstract In the context of a new round of curriculum reform,the high school biology curriculum standardsclearly emphasize that teachers need to change the traditional teaching concept,and further enhance the mainposition of students in the learning Xi by exploring and optimizing the experiments and teaching modes in highschool biology textbooks,so that they can improve their core biology quality through active inquiry.In this paper,the experiment“water absorption and water loss of plant cells”in high school biology is taken as a specific case,andthe teaching design is carried out in combination with the flipped classroom teaching mode,aiming to provide areference for the improvement of high school biology experimental teaching.Key words Flipped classroom;Experimental teaching;Teaching design;High school biology