江西省信丰县黄泥中学中考生物实验汇总复习 数码互动实验室应用于观察植物叶表皮气孔的实验教学设计.doc

数码互动实验室应用于观察植物叶表皮气孔的实验
一、实验教学目标
1、通过实验观察和了解气孔的结构
2、培养学生制作叶表皮临时装片的能力
3、学会使用数码显微镜和相关软件的操作

二、实验内容
1、实验名称：观察植物叶表皮的气孔
2、实验器材、装置：
青菜叶片、镊子、解剖针、载玻片、盖玻片、滴瓶、数码显微镜、计算机
3、主要实验材料的准备：
（1）实验材料的准备：
课本上的实验材料是蚕豆叶片，可是上本节内容的时候是11月底，这个季节已经没有蚕豆叶了，于是我选择了容易获得的实验材料，青菜叶片。
在选择实验材料的时候，由于青菜分为大青菜、小青菜和鸡毛菜，选择哪一种材料更有利于撕取叶的下表皮，必须通过实验才有发言权。
a、大青菜：
我选用的大青菜品种是矮脚苏州青。在做实验的时候，感到大青菜的肉太厚，学生反映叶片不易折断。

b、鸡毛菜
我又用鸡毛菜来做实验。可是鸡毛菜的叶片太嫩，不容易剥除上表皮和叶肉，因此学生反映不容易撕取叶的下表皮。

c、小青菜
小青菜没有大青菜肉那么厚，也没有鸡毛菜的叶片那么柔嫩，容易折断，也容易剥除上表皮和叶肉，撕取的表皮效果比较好。所以，最后我选择用小青菜作为实验材料。

（2）实验器材的准备：
数码互动实验室系统主要包括主控台教师端显微镜、学生端显微镜和计算机等。

教师端显微镜 学生端显微镜 数码互动实验室

数码显微镜能将普通的光学显微镜看到的实物图像通过数字摄像头使其成像在计算机上。利用这一系统，我们对微观领域的研究可以从传统的双眼观察到通过显示器再现，并可以用信息采集软件，将结果保存下来，还可以对结果进行一定的编辑与分析。
数码互动实验室的基本原理就是将多台数码显微镜与计算机系统连接成局域网，以方便师生互动、图像传输与共享。在中学教学中可以用于课堂演示、实验结果的记录、数据处理等。这一系统可以便于学生进行合作学习、自主学习，能极大地发挥学生的学习主动性，形成一个师生互动良好，高效率的教学体系。

三、实验教学设计思路
1、教学重点：制作并观察叶表皮的临时装片
2、教学难点：制作并观察叶表皮的临时装片，通过实验能描述气孔的结构
3、实验对教学目标的作用：
（1）通过实验观察植物叶表皮的气孔，为学习气孔的结构，开闭原理等内容打好基础。
（2）通过数码互动实验室实现结果的互动与展示，有效促进学生完成实验。
4、主要教学策略：多媒体展示，教师示范操作与学生小组实验相结合
5、实验类型：学生实验

四、实验教学过程
1、教学过程：
（一）导入：
【展示资料】：
一株玉米从出苗到结果实的一生中，大约要消耗200 kg以上的水，这些水的用途大致情况如下表所示：
生长期中总吸水量
204.3kg
100%
作为组成成分的水量
1.9kg
0.9%
维持生理过程的水量
0.3kg
0.1%
？
202.1kg
99%
从而引发学生的学习兴趣，思考99%植物吸水量的用途是什么。

（二）测定植物的蒸腾作用
通过展示实验前和实验后的图片，让学生通过观察总结出实验现象：1、锥形瓶内液面下降2、塑料袋上有小水珠。继而引发学生思考实验现象的原因。这样学生就能初步讲述什么是植物的蒸腾作用，并能总结出植物进行蒸腾作用的主要器官是叶片。
在此基础上，引导学生思考“水分是从叶片的什么结构散失的？”，通过复习叶片的结构，（叶片的结构包括表皮、叶肉、叶脉），让学生分析出植物可能通过表皮散失水分，所以我们要对植物的叶表皮进行观察，这样就进入了本课的实验教学。

（三）观察植物叶表皮的气孔
【实验步骤讲解】
1、制作叶表皮的临时装片
教师讲授和演示制作青菜叶下表皮临时装片的方法。
（一边讲授，一边在实物投影仪下进行实验操作演示）
（1）在载玻片的中央滴一滴清水，放在一旁。
（2）取一片青菜叶片，将叶片的背面向里对折。
（3）在折断处，用左手拇指的指肚轻轻剥除上表皮和叶肉，可以看到无色透明的薄膜，这个薄膜就是下表皮，这一过程要注意的是不要撕取叶脉处的表皮。
（4）用镊子夹取一小片下表皮，放在载玻片的水滴中，用镊子和解剖针把下表皮展平，盖上盖玻片。
这样就完成了青菜叶下表皮临时装片的制作。
2、用低倍镜观察叶表皮
取镜、对光，将制好的临时装片放在低倍镜下观察，通过调节粗准焦螺旋和细准焦螺旋找到清晰的视野。
3、拍照并注释
用数码互动实验室中的信息采集功能，将数码显微镜下的视野图像显示到显示器上，并对清晰的视野进行照相，然后用编辑软件对照片中的细胞结构进行注释。保存后上传照片至教师端计算机。(教师一边讲授软件的使用方法,一边用系统的“屏幕广播”功能,向所有学生演示软件的操作步骤。)

【学生分组实验】
2位学生相互合作，在教师指导下完成本实验。
在学生进行分组实验的时候，教师通过实验室的数码互动功能可以通过教师端计算机，看到学生机显示器上的图像。
教师通过对所有学生的关注，可以及时提醒有问题的学生进行一定的改进。有的学生的视野偏暗，教师可以提醒学生调节视野亮度。有的学生图像不够清晰，教师可以提醒学生调节准焦螺旋。有的学生取的是靠近叶脉的表皮，在视野中很难找到气孔，教师可以对实验的选材作出提醒，让学生重新制作叶表皮临时装片。
教师在关注学生视野的时候，也可以将比较理想的视野向所有学生进行展示。特别是那些还没有找到正确视野的同学，让他们明白自己的差距，进而促进他们找到正确的视野。
教师在关注学生所上交照片的时候，也能对好的照片和不理想的照片进行比较和讲解，促进学生实验的完成。

【实验结果展示】
视野中除可以看到许多形状不规则的表皮细胞外，还可以看到成对的半月形的保卫细胞，以及由保卫细胞间隙所形成的气孔。

10倍镜下看到的视野：

40倍镜下看到的视野

【气孔】
学生通过实验，观察到了叶片下表皮的结构，了解到下表皮除了有表皮细胞之外，还有由保卫细胞构成的气孔，从而知道气孔的构成。再通过气孔开闭的动画，让学生了解气孔开闭的原理。最后让学生了解气孔的作用。

2、对实验过程的预测
在实验过程中学生可能遇到的问题主要有2方面：
（1）学生不会制作叶表皮的临时装片
有的学生不会撕取叶的下表皮，有的学生不熟悉临时装片的制作过程。对于这些学生，教师要及时再次给与他们实验要点的介绍。并且可以对这些学生进行个别辅导，再次近距离地向他们展示植物叶下表皮临时装片的制作过程。
（2）学生在使用数码显微镜以及相关软件时可能会遇到问题
打开信息采集软件后，有的学生的屏幕会出现黑屏现象，教师可以让学生将采集软件先关闭，把显微镜上的USB接头重新插拔一下，再打开软件。有的学生屏幕偏绿色或者黄色，教师可以指导学生调节屏幕的白平衡。有的学生打不开学生端的软件，教师可以指导学生进行计算机重启。

五、说明
本实验在传统实验的基础上，运用了数码互动实验室进行实验教学。
传统实验教学的作用是不容忽视的，但是将传统实验教学与在数码互动实验室中进行的实验教学相比较，不难发现传统实验教学中的局限性。
1、缺乏实时监控
实验课的课堂时间和教师的精力有限，教师不可能顾及每一位学生的问题。在实验课堂中，教师往往只能指导个别学生，解决某几位学生的困难，无法同时观察到全部同学的实验进展与现象，不能很好地体现面向全体学生的新课程理念。
2、缺乏及时交流与反馈
师生之间，生生之间缺乏交流与互动。学生在传统实验室中往往只能观察到自己显微镜下的图像，无法同时观察到其他同学实验成果和进展状况。
3、缺乏成果保存与共享
传统实验教学中,学生的作业常常是完成实验报告册，实验现象、实验过程无法保存，不能形成生动的图像和视频作为保留。学生之间也无法进行真实成果的展示与比较，不能更好的激发学生的潜在兴趣和成就感。
与传统实验教学相比，数码互动实验室教学有着明显的优势。
1、及时关注，互动交流
教师可以随时关注学生的显微观察图像。学生有问题时，可以点击电子举手按钮，教师发现该学生的电子举手,便可打开该学生的显微镜观察画面,与其单独进行解答讨论。这样就实现了教师和学生之间的“点对点”的图像传输和讲解。如果学生遇到的问题都差不多，教师可以利用投影屏幕集中一起回答，从而实现教师和学生之间“点对面”的图像传输和讲解。
2、适时记录，成果共享
教师可以指导学生运用信息采集系统记录自己的植物叶下表皮视野图像。教师可以把学生较好的实验成果展示出来，以促进学生学习的积极性。同时也能促进实验教学评价，对于评价学生的实验水平也更为清晰、直观。
3、省时省力，提高效率
当学生进行实验时，教师坐在自己的电脑前就可以观察到每一位学生的显微观察图像，并且针对学生的观察,可以及时准确地指导学生。教师也可以针对不同学生因材施教，提高实验课的效率。
数码互动实验室融合了信息技术、网络技术等多种手段的优势，提供了一种更为直观、生动、互动的教学环境。通过使用数码互动实验室，可以推行一种先进的教学理念。这一系统将传统的由教师个别地手把手教学生用显微镜进行微观形态观察，变为师生互动、生生互动、资源共享的合作学习，自主探究的个性化学习。其充分体现了面向全体学生，提高学生生物科学素养的新课程理念。
数码互动实验室一方面消除了师生之间在显微图像上的沟通障碍,使师生之间的交流直观而有效；另一方面也可使教师迅速而有效地对全体或个别学生给予指导或帮助；还可发挥计算机强大的图像处理和保存功能，并与网络系统连接,实现图像和资讯的实时共享。这些都为生物实验教学方式带来了革命性的变化。
当然，这套实验室设备毕竟是新生事物，将来能否总结出更加合理运用这套设备的教学经验，能否拓展出更多的使用途径，这些问题还有待于教师的不断探究与摸索。