初探显微镜 教学设计广州市真光中学 郑思东一、设计背景《义务教育生物课程标准（2011年版）》（简称《初中课标》，下同）凸显了概念教学在生物学教学中的中重要意义和作用《普通高中生物学课程方案（2017年版）》（简称《高中新课标》，下同）延续了《初中课标》重视生物学概念的理念，以大概念的方式编排统整生物学知识同时，在课程基本理念方面作出了重大调整，即：“以核心素养为宗旨、内容聚焦大概念、教学过程重实践、学业评价促发展 相信《高中新课标》的这四大理念也将深刻的影响着下一阶段义务教育生物学教学改革研究的方向《高中新课标》明确了“学科核心素养”与“知识、能力、情感态度与价值观”之间的逻辑关系：“生物学学科核心素养是学生在生物学课程学习过程中逐渐发展起来的，在解决真实情境中的实际问题时所表现出来的价值观念、必备品格与关健能力，是学生知识、能力、情感态度与价值观的综合体现生物学学科核心素养的培养应贯穿于教材编写、课堂教学及考试评价中 这也意味着延用十余年的以达成“三维目标”为宗旨的课堂将要逐渐向以发展“学科核心素养”为宗旨的课堂过渡二、教材分析1.《课标》地位分析在《义务教育生物课程标准（2011年版）》，本课内容可归属如下：第三部分 课程内容二、生物体的结构层次（一级主题）1.细胞是生命活动的基本单位（二级主题）具体内容活动建议说出显微镜的基本构造和作用。
使用显微镜和制作临时装片用显微镜观察池塘水中的微小生物本课的教学内容实际上可以视为为完成本主题的第一个重要概念：“细胞是生物体结构和功能的基本单位”的建构而设计的一个必要的技能条件准备2.教材地位分析“显微镜的使用”内容归属如下：冀少版 七年级上册第一单元 我们身边的生命世界 第一章 开启生命科学之门第二节 学会观察这部分的内容编排，人教版教材与课标基本一致本课为本章乃至本单元的第二节按照教材的安排，学生首先学习“走进生物实验室”让学生初步了解显微镜、酒精灯、培养皿、载玻片、烧杯、滴瓶等生物实验室的实验器具，建立对生物实验室的一个初步印象本节则学习使用肉眼、放大镜、显微镜对材料进行观察的基本方法相当于将显微镜的结构和使用分别安排在两节中在实际教学中，由于显微镜的使用所需时间较长，往往独立一节课更为恰当因此，将使用肉眼和放大镜观察材料的内容合并到第一节“走进生物实验室”中，而将第一节中“显微镜结构”的相关内容合并到显微镜使用的实验中三、学情分析本课是初中生物学第一节使用显微镜的实验课，学生充满好奇，也兴奋异常好奇”是好事，使学习更有动力；但是，“兴奋”，又容易使课堂陷入混乱，难以组织教学。
因此，本课的教学组织形式、指令的明晰等就显得非常重要本课学生的前概念（前技能）差异性非常大有些学生在小学的科学课上曾经使用过显微镜进行观察，这部分学生在主观上容易出现麻痹情绪，不够重视；而对相当另一部分同学而言，显微镜仍然是一种极少接触的陌生工具因此，通过小组互助的方式，让有一定使用经验的同学帮助零基础的学生，可以较快的消除前概念（前技能）造成的差异为了让学生的学习时间和注意力更多集中到“显微镜使用”这个关键的技能上，本课选择让学生直接观察永久装片，将教材上“观察花粉粒”的实验推后到第二章第一节“观察细胞”时一并进行七年级的学生，没有学过物理，不理解实像、虚像的区别，在短时间内让学生准确理解显微镜的成像原理并不现实，也无必要但是，如果能够让学生有一个成像的大体直观印象，将对学生准确的理解对光、调焦等操作的意义有很大帮助四、设计意图使用显微镜是生物学研究的一项基本技能显微镜日新月异，自带光源、物镜倒置等等均已司空见惯，怎么使用手头的这台显微镜只是一个“死”知识，了解原理，看懂“说明书”，才是使用显微镜最有价值的“活”知识1、遵循技能形成的一般规律本课最重要的目标是让学生学会操作显微镜，可以说是一节技能训练课。
所谓“技能”就是：“个体运用已有的知识经验，通过练习而形成的一定的动作方式或智力活动方式 根据技能的性质和特点，可分为运动技能和心智技能使用显微镜观察复杂多样的材料，属于较复杂的活动，这两种技能都是需要的，但对于本课的任务而言，不需要考虑材料的选择、处理，不需要制片，也不需要观察特定的目标对象，主要就是“运动技能”的训练运动技能是通过练习逐渐形成的，显微镜的使用，一般要经过以下阶段：（1）认知定向阶段即学习显微镜有关知识和原理，并对正确的操作方式形成准确的视觉表象的过程，学生能对照完成各个动作，但机械、僵硬，不能形成连贯的系统此时，学生的注意力主要集中在显微镜本身上，课堂表现为：东摸摸西碰碰，看哪个配件可以拿出来，哪个结构可以旋转2）动作系统初步形成阶段通过练习，学生开始掌握连贯的动作，注意力从认知转向运动，从单个动作的完成转向动作之间的协调与组织此时，学生的注意力转移到怎样用显微镜观察到材料上，课堂表现为：反复尝试操作，以看到清晰的图像为乐趣，互相比较，大呼小叫3）协调完善阶段通过几节课的多次使用，学生显微镜操作动作已形成连贯稳定的动作系统，速度和准确性提高，紧张及多余动作消失更重要的，随着熟练程度的提高，动作的完成摆脱了对视觉及整个意识的依赖，学生有更好的条件去处理其它的信息。
此时，学生能更顺利地完成使用显微镜观察不同性质的材料观察的复杂的任务，也能够根据不断变化的情况灵活地运用技能，如根据需要调整光照的强弱，选择恰当的物镜、目镜等2、引入STEM教育理念STEM是科学(Science)，技术(Technology)，工程(Engineering)，数学(Mathematics)四门学科英文首字母的缩写，是由美国国家科学基金会教育和人力资源分会的前主席，朱迪思·A·朗姆雷发起的生活中发生的大多数问题需要应用多种学科的知识来共同解决，STEM教育理念，有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式STEM是一种重实践的超学科教育概念从内容属性上说，显微镜的构造、原理、使用等，并不是生物学范畴的内容这里有物理的光学知识，有把这个成像原理转变成一台可供使用的显微镜的工程学的问题，有显微镜使用的技巧问题因此，本课从教学内容上看，天然就是一节“STEM”课SETM”教育倡导在真实的情境中学习，基于项目的学习本课第一个活动：检查显微镜是否完整可用，把显微镜的配件配齐并正确的安装，使显微镜能用，其设计理念就是朝着“基于真实情境的学习”靠拢的真实情境下，解决实际的问题该策略主要解决技能形成的第一阶段“认知定向”中显微镜知识部分的问题。
3、运用先行组织者策略先行组织者（advance organizer）是美国教育心理学家奥苏伯尔（David Ausubel）提出的，是先于学习任务本身呈现的一种引导性材料，它要比原学习任务本身有更高的抽象、概括和包容水平，并且能清晰地与认知结构中原有的观念和新的学习任务关联学生面对显微镜原理这样的新的学习任务时，原有认知结构中是缺少同化新知识的适当的上位观念，如果说有点关联的那就是放大镜了因此，在理解显微镜成像原理之前有必要设计一个引导性材料，本课采用直观形象的具体模型：简易投影装置，让它成为一个使新旧知识发生联系的桥梁本课的先行组织者的任务是：让学生理解显微镜本质上就是一些凸透镜的组合，光通过物体通过凸透镜成倒立的放大的像；物体要薄而透明，要调节与镜的距离获得清晰的像必须说明的是，这个装置不是一个完美的先行组织者材料，它虽然符合“通俗易懂”“直观形象”的要求，很容易让学理解，但是其“概括性”和“包容性”稍弱毕竟这个投影装置学生看到的是一个倒置的实像，而我们透过显微镜观察到的是一个倒置的虚像理，严格来说两者只是有关，却不是相同的所幸，本课并非真的要介绍光学成像知识，该装置能将成像效果投影出来，让全体学生同时观察到，获得感性认知，瑕不掩瑜，应该也无伤大雅。
该策略主要解决技能形成的第一阶段“认知定向”中显微镜原理部分的问题4、组织小组合作学习合作学习（Cooperative Learning）早在18世纪初就被提及，但正式研究始于20世纪50年代的美国，其兴起以前苏联于上世纪80年代推出的“合作教育学”理论为标志，并被西方国家广泛重视和研究，形成多种合作学习模式本课是使用显微镜的第一课，由于学生的前概念（前技能）水平不同，学生之间的技能阶段可能存在差异因此，对于全体学生而言，基本目标是完成显微镜使用的“认知定向阶段”：学生能对照课本插图和说明完成各个动作，而对一些有使用经验或者技能习得能力较强的学生，目标可以是“动作系统初步形成阶段”，学生能够连贯、协调、流畅的使用显微镜，各步骤的动作之间组织合理、恰当要在统一的课堂上达成个性化的目标，小组合作学习是一个非常有效的组织形式和学习方式尤其是，将学习任务定为：“每个小组成员都有可能被抽到代表小组演示，其得分将是小组成员的共同得分”时，小组内的同学互助行为被激发先完成“认知定向阶段”的学生充当小老师，帮助其他同学达到这个阶段；而帮助同学的过程，对他们来说，实际上也是一个多次反复练习的过程，使他们能够顺利的进入到“动作系统初步形成阶段”。
五、教学目标教学目标核心素养素养水平及描述1通过“检查自己的显微镜”的小组活动，说出显微镜的基本构造科学探究水平二：能与他人合作完成探究，以口头或书面的形式与他人展开交流2通过简易投影装置的成像演示实验，理解成像原理，说出显微镜各配件的作用科学思维水平二：能够以事实为基础形成简单的概念，进而用其解释相应的现象3.通过“探索使用显微镜”的小组活动，学会使用显微镜观察到清晰的图像科学探究水平二：能够正确使用工具进行观察六、教学过程学生行为教师行为设计意图【课前准备】建立小组，推选学科组长分别拆除各小组显微镜上若干种不同的配件为本课的小组合作探究做必要的铺垫和预设制作简易投影设备：放大镜，2个固定在试管架上，应急灯1盏、幻灯片1张直观演示成像原理，让学生理解显微镜成像的关键引入】【演示】显微镜下观察的到的细胞图像观看细胞图像介绍学生本课的“终极任务”：自己利用显微镜观察到细胞激发兴趣：使用显微镜，可以看到微观的世界明确学习目标：要看什么，会看到什么样子，每个人都能操作完成规则约定】了解停止活动、讨论的信号介绍并演练停止活动、讨论的信号首次进入实验室，首次接触显微镜，会较为兴奋，预定规则，有利于课堂组织。
活动】检查自己的显微镜1.每位学生首先自查显微镜，然后相互检查，最后，由学科组长汇总本组的检查情况2.填写《显微镜配件领取清单》，分析、评估缺少的配件对观察会造成什么影响3.学科组长凭填妥的《显微镜配件领取清单》上讲台领取本组所需的配件4.把领回的配件安装到显微镜相应的部位组织各组的显微镜检查活动审核、判断学科组长提交的《显微镜配件领取清单》，指出不准确的地方，让组长回讨论修改，直到准确设置小组合作的任务知识目标是了解显微镜的结构，能力目标是培养观察能力，情感目标是同伴交流判断显微镜的缺失，需要了解显微镜的基本结构，知道哪个地方应该有什么样的配件，这就需要拿课本插图或同学的显微镜进行对比观察；填写《显微镜配件领取清单》，需要正确写出配件名称，这就需要参考教材逐一对照，完成从图画到实物的转化；一个小组只有一张领取清单，这就需要小组成员之间的信息汇总，达到互相交流的目的小结】判断配件的重要性说出各种配件的名称分析其在显微镜使用过程中的作用，判断其重要性被必要性。