數碼互動實驗室在植物學實驗教學中的應用

何 林，張仁波

（遵義師范學院，貴州 遵義 563002）

數碼互動實驗室在植物學實驗教學中的應用

何 林，張仁波

（遵義師范學院，貴州 遵義 563002）

筆者通過對數碼互動實驗室在植物學實驗教學中的應用進行探索，找出了數碼互動實驗室在教學中與常規教學相比的系列優勢，并希望數碼互動實驗室在生物學實驗教學中發揮更大的作用。

數碼互動實驗室；植物學實驗教學

數碼互動實驗室是基于數碼顯微互動教學設備系統而建立的實驗室。數碼顯微互動系統由學生用數碼顯微鏡、教師用數字化多功能顯微鏡、軟件教學平臺、雙向語音交流系統、圖像處理與分析模塊等組成，形成由電腦控制的互動實驗系統，該系統具有下列多種功能：可進行顯微圖像的數字化實時傳輸；進行便捷的顯微圖像分析及處理；進行生物多媒體視頻互動教學。該系統具有強大的顯微圖像處理與分析軟件，可快捷地實現數字圖像的快速捕獲、效果處理、剪裁、合并、融合及測量等功能，實現對圖像的定量分析與資料的長期保存和隨時再現。

植物學實驗教學是高等師范院校生物科學專業教學過程中不可缺少的重要組成部分，是復習、鞏固和驗證理論知識、培養學生動手能力及創新實踐的極其重要的環節。傳統的實驗教學模式存在如下問題：以教師課堂板書、掛圖講解、實驗操作演示為主；每輪實驗，教師只能對少數學生的指導收到效果，大部分學生對實驗內容難以迅速掌握；實驗考核時，學生難以重溫和復習實驗內容等等。

充分利用現代科學技術，將需要教師花大量心血才能讓學生明白的內容通過數碼顯微互動系統同時對學生進行展示，增加教學的直觀性和知識的完整性，符合社會發展的需要，也是落實我院“留得住、下得去、用得上”的本科應用性人才的需要。把課堂實驗教學內容通過音頻、視頻仿真模擬等技術圖文并茂地展現出來，以真實生動、典型直觀的顯微攝像畫面激發學生的學習興趣，學生可以充分利用網絡進行預習、復習以及開展科研創新活動等。通過該平臺，可以有效解決傳統實驗教學過程中的集中講授效果差、個別輔導工作量大和“教、學、練”過程不連貫等諸多問題，切實有效地提高實驗教學效率和教學效果。

1 數碼互動實驗室簡介

我院生物系數碼互動實驗室技術實驗室擁有目前在國內處于領先地位的 Motic第二代數碼顯微互動系統，該系統由教師端顯微圖像單元、學生端顯微圖像單元和網絡單元三部分組成。教師端顯微圖像單元和學生端顯微圖像單元均由顯微鏡、微機、數碼攝像頭、圖像處理軟件組成；網絡單元主要由網絡交換機、網絡軟件等組成。該系統的優點是純數字傳輸，圖像清晰，能實現師生雙向信息互動。

2 利用數碼互動實驗室改進植物學實驗教學

2.1 應用條件

由于植物學實驗在大一開設，大多數學生中學時對顯微鏡的操作不夠熟悉，因此前期的實驗不能在數碼互動實驗室授課，只有在學生掌握了相當的實驗技能，而且有一定的熟練程度以后才能進行數碼互動教學，因此植物學實驗主要在后半期進行數碼互動教學，而且由于數碼互動實驗室的特殊環境要求，學生在數碼互動實驗室主要以觀察永久制片為主，如觀察莖的次生結構、花藥的形態、子房的形態等。

2.2 操作方法

在學生對普通的實驗操作較熟悉的基礎上，首次到數碼互動實驗室對學生進行初步操作培訓，培訓首先教會學生對雙目顯微鏡的使用，然后說明電腦的主要操作步驟，之后介紹實驗中的操作過程及操作后的注意事項。

2.3 教學改進之處

2.3.1 使用幻燈片，讓學生接觸更多的圖片，化抽象為具體

數碼顯微互動實驗室的一大優點是能夠向所有學生展示需要觀察的植物形態結構，將比較抽象的結構進行直觀展示，避免學生聽講時一頭霧水、操作時不知所措的情況發生，使學生對即將要觀察的結構有先入為主的感覺，從而提高學習效率。另外，使用其他數碼技術，比如Flash，可以向學生展示一些動態過程，更直觀地表現植物的變化情況。另外，使用幻燈片，可以節約板書時間，也降低了“吃粉筆灰”、患職業病的風險。

2.3.2 有利于向所有學生展示鏡下圖像，克服電視屏幕太小的弱點

在普通教學中，電視顯微鏡是教師常用的實驗儀器，但該儀器有一大局限是屏幕太小，后面的學生很難看清楚屏幕上的結構，其清晰度也不能滿足對細微結構的觀察，且一旦前面學生擋住視線就沒辦法。而數碼互動系統同時向所有學生展示鏡下圖像，不受別人的干擾，使聽課自然更有興趣。

2.3.3 對不同學生的裝片，進行全班演示，突破“瞎子摸象”的情況

植物學實驗中采用的裝片，大多是由專門的廠家生產的，但是由于取材部位的差異，學生只能了解自己所觀察的裝片的情況，比如觀察百合花藥結構，有的同學拿到的裝片中央為花絲、有的為子房部分橫切，上課時盡管教師一再強調，許多學生還是不明白，但通過數碼互動系統實現資源共享，學生就能了解更多的信息，可以同時了解到其他同學觀看的裝片的情況。

2.3.4 對學生進行一對一輔導，使學生更易接受知識

數碼顯微互動系統的又一優點是可以對學生進行語音或文字上的單獨交流，對有疑問的同學，可以通過電子舉手的方式向老師提問，老師根據提問的情況，將自己的電腦屏幕切換到提問學生的電腦屏幕，根據學生的問題單獨進行輔導，這樣既提高了輔導的效率，又可以真正達到“因材施教”的目的。另外，對一些典型性問題，可以直接通過教學示范把該生屏幕向全班同學展示并進行講解。

2.3.5 應用拍照技術，使學生能隨時進行復習

數碼顯微互動系統有拍攝功能，可以代替以往的照相顯微鏡。學生通過該操作，可以把觀察的結構存入自己的文件夾，隨時進行復習。此功能克服傳統實驗教學課堂結束后，裝片一旦取下，就不能再現觀察結構的情況。

2.3.6 利用圖像對比技術，加深學生的印象

數碼顯微互動系統還有圖像對比功能，學生可以把那些需要區別的結構調到同一顯示屏上，仔細進行觀察對比，使區別更直觀，以加深記憶。

2.3.7 拍照作為實驗報告，克服抄書的情況，且認識更清楚

傳統的實驗，學生往往是實驗結束，找參考書上的圖繪成實驗報告完事，“千篇一律”的現象時有發生，教師也無法甄別哪些同學觀察到了，哪些同學沒觀察到。但通過數碼互動平臺，教師可以要求學生對自己觀察的圖像進行拍照、標注，然后提交給老師，這樣學生就不會為完成實驗而抄書，而是真正通過自己的觀察，對相關的知識了解后再提交實驗報告，更能反映學生的真實水平。

2.3.8 全體監控，培養過硬的專業技能

數碼互動平臺可以同時顯示學生屏幕，了解學生的學習狀態，發現學生顯微鏡未調好的，可以針對性的指導，對于圖像處理不到位的情況，教師可以直接通過教師機，對該生的圖像進行調整。由于教師對所有學生同時監控，對不遵守紀律的同學可實現“黑屏肅靜”，因此學生可以更投入地進行學習。

2.3.9 學生通過電腦屏幕觀察，視野更廣

學生通過顯微鏡目鏡鏡頭進行觀察，視野有限，對于一些想放大的區域，必須通過更換鏡頭才能實現，而使用電腦觀察，可以使視野更廣，個別區域需要放大的可以直接通過軟件操作系統實現部分放大，操作更簡易。

3 效果

由于本院生物系數碼互動實驗室2007年才投入使用，因此05、06級學生植物學實驗采用的都是普通教學模式，而07、08級學生采用數碼互動系統進行教學，為了了解該系統使用情況，筆者統計了05、06、07、08級學生的植物學實驗成績，并進行比較，結果見表1。

表1 遵義師范學院生物系05－08級學生植物學成績

由表1可見，08級學生的實驗操作成績遠遠高于其他3個年級，達82.19分。而06級學生未使用數碼互動實驗室，成績與07級學生相差不大，略高0.1分，分析原因是07級為首次使用數碼互動實驗室進行教學，教師和學生的操作水平均有限，而對08級，因為有了一定的積累，教師充分利用數碼互動實驗室的優勢，因而成績明顯提高。

4 建議

數碼互動實驗室的使用可以提高學生的實驗操作能力，與普通實驗室相比具有很多優點，不僅植物學實驗可以應用，其他有關形態學觀察的實驗也可以應用，這對學生綜合素質的提高是大有益處的。在以后的生物教學中，數碼互動實驗室將發揮越來越大的作用。

Digital inter dynamic laboratory in botany experimental teaching of application

He Lin，Zhang Renbo

This article through to digital inter dynamic laboratory in botany experimental teaching, and find out the application explores a digital inter dynamic laboratory in the teaching with routine teaching compared series advantage, and hope digital inter dynamic laboratory in biology experiment teaching plays a more important role.

digital interactive laboratory; botany experimental teaching

G642

A

1000－8136（2010）36－0104－02