小学科学教师入门十课
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|第六节|微距观察课

小学阶段的科学课,有一类观察活动是肉眼无法做到的,需要借助仪器。微观世界的观察活动和宏观世界的观察活动一样重要,就像科学家需要认识石块内部的分子、原子、质子特征和石块表面的特征,只不过认识的先后顺序不同,性质同等重要。我们把通过观察工具去观察物体结构和运动变化现象的教学内容称为微距观察课。由于微距观察需要观察工具的介入,因此对工具的使用是教学的重点之一。

使用显微镜观察微生物世界的教学内容,是微距观察课的重头戏,这类课程主要包括对各类微生物和细胞的观察。

第一类微生物的观察主要来自生活中常见的水中微生物和霉菌的观察。水中可以观察到的微生物有草履虫、吊钟虫、水蚤等,学生在观察这一类微生物时,重点比较肉眼观察和用显微镜观察的不同,通过观察、比较、分析,发现微生物的外形结构。显微镜的使用指导,是微距观察课不可或缺的内容。教师要让学生能够熟练使用显微镜观察物体,并且能够独立从水体中观察到微生物,学会绘制微生物观察记录。微生物中的霉菌观察,则是对生活中常见的自然现象“霉”的追根究底,水果表面的霉、馒头和米饭、面包表面的霉,都可以用作观察的素材。

第二类细胞的观察则涉及细胞标本的制作和使用,需要学生制作洋葱表皮细胞切片标本,配合前面掌握的显微镜的使用,就可以观察到生物的构造。学生在此基础上可以观察到更多的生物细胞,比较诸多细胞的形状、颜色、大小等特征,从而探索生物内部微观世界的奥秘。

案例1——观察微生物
【案例背景】对微生物的观察教学,是小学阶段学生继解剖花朵后走近生物学学习的重要内容。对微生物的观察、学习显微镜的使用和标本的使用,不仅是有趣、难忘的活动,也是复杂的科学探究过程。所以教师在备课过程中,特别要关注教学的效率,思考如何在一节课的时间里,让所有学生熟练掌握显微镜的使用,学会观察身边的微生物,感受微观世界的神奇和有趣。

【案例描述】

教学环节一:制造错觉,感受神奇

师:(展示显微镜下的头发)同学们,大屏幕上出现的图片是什么呢?

生:是竹笋吗?

生:可能是绳子吧。

生:像是一个树桩。

师:大家都想错啦。这是人类的一根头发丝,在显微镜下放大了许多倍,神奇吧?

生:真神奇。

师:显微镜能够让我们看到平常肉眼看不到的现象。今天这节课,我们就一起来认识显微镜、学习使用显微镜。

教学环节二:演示介绍,学习实践

师:(打开显微镜的箱子,取出显微镜的镜头盒和显微镜)显微镜是非常精密的仪器。我们首先要注意不要用力硬扳硬撬,不要用手指去摸显微镜的镜头。现在让我们一起看大屏幕,学习如何使用显微镜观察。

生:(看大屏幕,结合PPT介绍,学习显微镜的使用步骤)

师:在显微镜的使用过程中,有哪些是需要大家特别注意的?

生:要将显微镜倾斜着观察。

生:显微镜在使用时要先用粗焦旋钮调节,后用细焦旋钮调节,不能用反了。

生:不能将显微镜镜头贴着观察的标本,不然会污染镜头。

师:这几位同学都说得很对。在使用显微镜之前,我们先分组空手模拟使用显微镜,请大家一边空手模拟,一边描述要领,其他同学观察评价。

生:(空手模拟使用显微镜)

师:在刚才模拟使用的过程中,老师发现了一些问题。请大家记得用左眼观察时,右眼也要睁开,同时还要记录好观察图像。下面开始分组实践,用显微镜观察老师发放的池塘水样标本。

生:(分组观察池塘水样标本)

师:时间到了,我们一起来看看大家都观察到了什么。

生:(汇报)

师:你们用肉眼在烧杯中能够观察到这些物体吗?

生:不能。

师:这些物体有生命吗?有何依据呢?

生:是有生命的,因为它们在水中会运动。

师:这些生物叫做微生物。自然界中,微生物无处不在,空气中、水中、泥土中、动物和植物的体表体内都生存着微生物。

教学环节三:拓展观察、实践探索(牙垢中的微生物)

师:同学们,前面我们观察了一些微生物,知道了微生物无处不在。接下来,我们一起来观察人体中的微生物,看看牙垢中是否有微生物。

生:应该有的吧。

生:可能没有。

师:如何确定呢?我们一起来制作标本观察。

(指导学生用牙签取出牙垢,教师协助学生制作牙垢标本)

生:(分组观察牙垢中的微生物)

案例2——观察细胞
【案例背景】学生已经学会了使用显微镜,认识了草履虫等微生物,对微生物世界有了粗浅的了解,但对于宏观生物的微观认识还不够深入。所以本课的学习内容就是对生物的内部世界进行深入观察和认识,通过观察活动培养学生的比较、归纳能力,引导学生从普通现象中总结出一般规律。

【案例描述】

教学环节一:诘难质疑,导入主题

师:同学们,前面我们观察过许多微生物,知道微生物也是有生命的。老师想问问大家,人体是由什么组成的呢?

生:微生物组成的。

师:微生物用肉眼能够看见吗?

生:看不见。

师:可是人体是可以看见的呀。再仔细想想!

生:人体是由肌肉组成的。

生:还有骨骼。

生:还有毛发。

生:还有指甲。

生:还有皮肤和血液。

生:还有脂肪。

师:人体的肌肉、骨骼、血液、毛发、皮肤、脂肪等都是组成人体的重要元素,有着各种各样的功能。今天这节课我们先来研究一下人体的皮肤。

教学环节二:实验操作,观察比较

师:今天这节课老师给大家带来了紫丁香叶子标本、洋葱表皮标本、人体表皮标本。标本其实就是从动植物身体上取下的样本,将样本装在载玻片上,便制成了实验标本。我们一起来观察这些标本,做好记录,结束后我们来交流。

生:(分组轮流观察三种生物标本)

师:时间到了,先请第一小组来说说。

生:我们观察到洋葱表皮里面有一个一个长条形的小格子,有的小格子里面还有一个个小黑点。

师:还有发现吗?

生:我们发现人体表皮的细胞是由一个个大一些的不规则方格子组成,每一个方格子里面都有一个大大的黑点。

师:紫丁香叶子里面能观察到什么呢?

生:我们观察到紫丁香叶子里面有各种颜色,还有一些大小不等的圆圈。

师:这些圆圈是什么形状的呢?

生:是长条形和圆形的。

师:你们是否观察到三种不同的生物内部有一些共同的特征呢?

生:它们都是由形状组成。

师:对,我们把组成生物体的一个个不同形状的结构叫作细胞,一个圈子就是一个细胞,生物体就是由若干个细胞组成的。现在我们来集中比较一下几种生物的细胞外形和结构特征。

生:(观察动物脂肪细胞、人体骨骼细胞、人体心脏肌肉细胞等生物细胞)

师:在观察的过程中,请大家注意做好完善的观察记录。接下来,我们一起重点观察洋葱表皮细胞。

生:(比较全班同学的观察记录)

师:比较了全班的洋葱表皮观察记录,有什么相同之处,又有什么不同之处?

生:相同的是都有长条形的结构,不同的是有的长条形结构大,有的小,有的中间有小黑点,有的中间没有。

师:我们一起来看看科学家的记录是怎样的(展示PPT,引导学生把自己的观察记录和科学家的观察记录进行比较)。在科学记录中要遵循实事求是的原则,看到什么就记录什么,不要添加想象成分,也不漏缺记录。

案例评析
案例1微生物的观察,侧重于发现微生物是有生命的。这是学生从宏观世界向微观世界观察迈出的第一步,主要通过观察微生物,理解微生物虽然肉眼看不见、手指摸不着,但可以通过显微镜找到踪迹。通过不同微生物的观察,发现微生物具有运动变化的特征。

案例2则是在案例1的基础上进行生物学专业知识的学习和消化。通过使用显微镜的观察活动,比较不同生物细胞形状和结构的特征,从而建立起“细胞”这一科学概念。案例2的教学重点是在借助仪器观察的基础性上进行观察比较活动,观察不同生物的细胞形状,比较不同生物细胞的相同特征,让学生经历从具象现象向抽象概念提炼的学习过程。

微距观察课是在一个微观的空间内发现生命奥秘的实践活动,旨在发现肉眼不能观察到的微观世界也是一个有规律的世界。微距观察课教学效果的好坏主要取决于以下几个因素:

1.学会使用工具是决定教学成败的首要因素
要依靠显微镜的中介作用,才能看到微观的现象。显微镜是精密仪器,也是具有一定操作难度的器材。在日常课堂学习中,第一次使用显微镜观察,下课时能做到正确使用的学生不超过班级人数的一半,这就说明显微镜的使用教学还是存在着一定问题的,关键问题有两个:一是学生对显微镜的使用细节关注不够,如粗调旋钮和细调旋钮的使用顺序问题、双眼的分工问题等;二是学生在使用实践中,经常不能在短时间内观察到标本。实验技能的培养需要一次一次的实践,才能有所进步。这里最难的就是反光镜的调整和焦距的调整,两者有一个出现问题,都难以快速观察到标本,教学中需要特别关注上述问题。
2.标本的制作是决定观察活动成败的次要因素
微距观察的标本有实验室已经制作好的永久性标本,也有课堂上制作的临时性标本。制作临时性标本需要用到载玻片和盖玻片,还会用到解剖刀、解剖针、染色溶液等专业工具。一般来说,在小学阶段,标本主要由教师进行制作发放,但是对于学生自主探究的活动,如探究牙垢里是否有微生物,则可以由学生在教师指导下进行制作,也可以由小组之间互相交流制作标本经验,顺利完成观察任务。
3.观察的结果影响着科学观察认识的提升
微观世界的观察与宏观世界的观察最大的区别在于,宏观世界的观察直接呈现于学生面前,他们可以进行观察交流和讨论;而微观世界的观察只能由学生一个一个依次进行,不容易形成有效的观察讨论,从而使观察的整体性、全面性、细致性都有所缺失。而观察结果的获得又是科学概念建构的基础性工作,所以教师要特别重视对基础性的微观现象世界的指导和提炼,让学生对一个个具体的微观世界进行有效的讨论,形成一定的认识,逐步朝着科学概念的高度进发。