運用生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)創(chuàng)新生物實驗教學

謝銘

廣西民族大學預科教育學院 南寧 530006

運用生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)創(chuàng)新生物實驗教學

謝銘

廣西民族大學預科教育學院 南寧 530006

運用生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)，創(chuàng)新生物實驗教學，在教學手段、教學方法上帶來全新變革，具有多方面優(yōu)勢，解決了傳統(tǒng)教學的諸多不足，顯著提高了教學質(zhì)量。

生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)；創(chuàng)新；生物實驗；教學質(zhì)量

生物實驗課是生物學課程不可或缺的部分。預科生物實驗課主要以學生在顯微鏡下觀察生物和人體各器官細胞組織微細結構為主。實驗不僅能驗證理論知識，加深理解和記憶，熟練掌握使用生物顯微鏡的基本技能，而且能培養(yǎng)學生耐心細致、嚴謹求實、用實踐檢驗真理的科學精神，對培養(yǎng)學生形象思維、空間思維和邏輯創(chuàng)新思維也很有幫助。生物實驗課教學質(zhì)量，直接影響和決定生物課程的教學質(zhì)量。

1 生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的組成概要和特點

生物數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)是將現(xiàn)代生物光學顯微鏡技術、光電轉換技術、數(shù)碼成像技術與計算機多媒體網(wǎng)絡技術結合在一起的高科技教學儀器設備。生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)主要由數(shù)碼生物顯微鏡系統(tǒng)、顯微互動教學控制軟件系統(tǒng)、數(shù)碼圖像分析處理系統(tǒng)、高速視頻采集與傳輸網(wǎng)絡、計算機局域網(wǎng)絡系統(tǒng)等共同構成。數(shù)碼生物顯微鏡系統(tǒng)分為教師數(shù)碼顯微鏡和學生數(shù)碼顯微鏡。學生數(shù)碼顯微鏡通過分配器和數(shù)據(jù)線分組連到教師端計算機上。數(shù)碼圖像系統(tǒng)可以實現(xiàn)對圖像進行對比、分析、測量、統(tǒng)計、標注、優(yōu)化等處理。教師端計算機能實時同步顯示多達64臺學生顯微鏡的圖像，也可任意設置分組顯示若干學生顯微鏡的圖像，或者任意顯示一臺顯微鏡的圖像。教師可選擇將這些圖像發(fā)送到電腦顯示屏上，或用投影儀投影到大屏幕上，以便組織教學，對學生進行講解、指導、提問、交流。每位學生不但在屏幕上可看到自己鏡下所觀察的圖像，還能觀察教師鏡下圖像，共享其他學生鏡下圖像。語音交流系統(tǒng)有全通話模式、學生示范模式、師生對講模式和分組討論模式等可供選擇。語音交流系統(tǒng)能實現(xiàn)教師與學生間以及學生與學生間的雙向或多項交流。顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的局域網(wǎng)絡還具備網(wǎng)絡課程、網(wǎng)絡實驗報告、網(wǎng)絡考試等功能。

2 傳統(tǒng)生物顯微實驗教學存在的不足

2.1 教師把握學生實驗狀況比較困難

以往用傳統(tǒng)的生物顯微鏡進行生物實驗，每個學生一臺顯微鏡觀察，一個教師面對50多個學生，50多臺顯微鏡，每次實驗每個學生所需觀察的標本種類少則三四種，多則六七種，全部加起來有上百片甚至更多，實驗過程中每個學生的實驗進展狀況如何，教師難以知道和把握。

2.2 教師的工作強度大

對于要求觀察掌握的生物細胞組織結構，如果教師不到學生座位對學生顯微鏡逐個目標進行檢查，那么每個學生是不是都看了、是不是都看懂了教師難以知道。如果一個一個檢查，又是不可能做到的。帶教教師再怎么不辭辛勞，也只能抽查一個最多二個目標，教師的工作強度很大。

2.3 教師教學效率低

如果學生提問題，教師就得到學生座位，看學生顯微鏡后，才能回答指導該生的問題。如果有許多學生提問尋求教師幫助，教師來回穿梭，往往顧此失彼。即使是相同的問題，教師也只能一臺顯微鏡一臺顯微鏡地看，重復回答問題，教學效率低。

2.4 教師的示教麻煩，并且是靜態(tài)的小范圍的

教師在講臺用顯微鏡找到典型細胞組織結構（往往是難度大的結構）后，固定好鏡頭焦距，學生一個一個輪流上講臺觀看，耗費時間，有些學生因為近視度數(shù)不一樣，看得模模糊糊或看不見，有的干脆不看。

2.5 教學資源難共享，互動不方便

某個學生鏡下發(fā)現(xiàn)了典型結構或特異結構，其他學生想共享很不方便。因為只有眼看目鏡手調(diào)物鏡后才可交流，師生間、學生間相互探討交流也很不方便。

2.6 實驗考試時教師過于忙碌

因為考試有時間的限制，學生找到目標后紛紛舉手要教師盡快評判，但教師只能大致按照舉手的先后順序到學生顯微鏡下評判，教師忙忙碌碌，學生心情也受到不同程度影響。

3 運用生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)創(chuàng)新生物實驗教學

自從生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)裝備預科生物實驗室并運用于實驗教學后，使得生物實驗教學手段有了質(zhì)的飛躍，教學方法有了全新改變，解決了傳統(tǒng)生物顯微觀察實驗難于解決的以上問題。

3.1 顯著提高學生的學習興趣、學習積極性和學習效率

與傳統(tǒng)實驗相比，運用生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)后，學生在實驗時有了全新感受。

1）生物微細結構奇妙完美。學生顯微鏡下真實奇妙的細胞組織微細結構目標直接在顯示器上放大顯示出來，這些細胞組織不再是紙上的圖像（圖畫），而是顯微鏡下千真萬確的真實存在，它們形態(tài)各異、色彩各異，奇妙精細完美，是如此具體生動。它們相互聯(lián)系，共同構成生物器官，與其功能高度統(tǒng)一。學生眼球一下子就被眼前的圖像深深吸引，產(chǎn)生好奇興趣。

2）系統(tǒng)的各種強大功能，大大方便了實驗的各環(huán)節(jié)，實驗不再是自己看自己的單調(diào)模式，學生一下子就對實驗儀器設備精密和高科技的強大功能所吸引，激發(fā)了求知欲。

3）圖像信息資源豐富。實驗過程中不僅可看到本人鏡下所觀察圖像，還可觀察教師顯微鏡的示教圖像，還能共享其他學生鏡下的圖像，圖像信息資源豐富。

4）師生互動直觀，便捷高效。學生在實驗過程中提出的問題，都能夠及時與教師交流，得到解答。師生間、學生間的互動交流看著屏幕就可進行。互動性的直觀、便捷、高效，活躍了實驗課的學習氣氛。

5）掌握生物顯微鏡使用技術觀察生物微細結構并不太難。以往連續(xù)看顯微鏡兩節(jié)課學生反映眼睛疲勞，有了系統(tǒng)的屏幕放大功能，學生看目鏡和看屏幕相結合，緩解了眼疲勞。

6）制作個性化的細胞組織顯微相冊。學生鏡下觀察到的圖像，可以隨時拍照并保存在計算機，制成個性化的組織細胞顯微相冊，不僅有趣而且實用，能拷到U盤帶走保留，便于以后復習。生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)極大地調(diào)動了學生學習積極性，激發(fā)他們探索生物微觀世界結構和功能的興趣，給他們帶來學習理念的全新變化，促使他們課前進行理論課的復習和實驗課的預習，他們實驗課上更加仔細觀察，積極思考，綜合分析，相互促進。

3.2 顯著提高教師的工作效率和教學質(zhì)量

以往教師也千方百計努力提高實驗教學質(zhì)量，但受實驗條件的限制，無法突破一些瓶頸問題。通過實際運用生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)開展實驗教學，筆者親身體會到系統(tǒng)的諸多優(yōu)勢。

1）教師能夠通盤掌握整個實驗過程。教師通過講臺上的計算機能實時同步顯示所有學生顯微鏡下圖像，所有顯微鏡的一舉一動都在教師的監(jiān)控之下，教師“穩(wěn)坐釣魚臺”，每個學生正在顯微觀察標本的狀況一目了然，進而知道每個學生實驗的進度、使用顯微鏡的熟練程度以及學習態(tài)度。

2）教師能主動及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。因為對每個學生正在進行實驗的狀況能一目了然，不等學生提問，教師就能主動及時發(fā)現(xiàn)學生的問題錯誤，根據(jù)需要對學生及時進行個性化的指導、督促。如果是帶普遍性的問題，教師立刻就能把具有代表性問題投影顯示出來，進行普遍的指導。

3）教師的工作強度有效降低，教學效率、教學質(zhì)量明顯提高。因為無需來回穿梭于學生實驗臺間，不管是一個學生提問還是多個學生提問，教師在自己的計算機上就能夠看見、看懂學生提出的問題，無需一個個去看學生顯微鏡就知道問題所在，教師就有更多時間從容地回答和指導學生，更有針對性地組織教學，教學效率顯著提高。

4）師生互動便捷，實現(xiàn)實驗資源廣泛共享。教師利用電腦屏幕或投影，利用語音系統(tǒng)多種模式，容易實現(xiàn)師生間的高效互動交流。教師把監(jiān)測到的學生做得好的圖像直接就可以投影到幕布，實現(xiàn)實驗資源共享、實驗過程共享，這在傳統(tǒng)的顯微實驗課是無法做到的。

5）樹立好的典型，培養(yǎng)濃厚學習氛圍。教師把學生做得好的典型圖像投影出來，當場給予表揚鼓勵；把具代表性的鏡下錯誤圖像投影出來，與好的進行對照，給予適當?shù)呐u指正，教師再稍加引導，學生間比學趕幫的濃厚學習氛圍就會很快被調(diào)動激發(fā)起來。

6）教師示教動態(tài)化。教師把示教的顯微鏡下的組織結構圖像，直接投影到屏幕上或熒屏上，全體學生觀察起來直接高效，比起以往學生輪流上教師講臺觀察教師顯微鏡下圖像省時省力，示教范圍和效率達到最大化。而且教師移動顯微鏡標本演示觀察的步驟方法，屏幕上的圖像也跟隨移動，使示教范圍由小變大，由靜態(tài)變?yōu)槿^程動態(tài)，由細胞組織孤立變成相互聯(lián)系，提升了演示的檔次和效果。

7）教師對學生實驗效果動態(tài)檢測。教師很方便就能夠檢查學生的實驗，可以隨時要求某位學生尋找某個微細結構，或者要求全班學生尋找某個微細結構作為測試，教師在電腦上即可對學生的結果進行檢測打分，作為批改本次實驗報告的依據(jù)之一，或作為平時成績。有了這樣的檢測監(jiān)督，學生偷懶應付的現(xiàn)象很少發(fā)生。

8）實驗考試的評判更及時公正。教師借助電腦監(jiān)考和評判，極大地方便了監(jiān)考工作，保證評判工作合理。

4 小結

生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)在生物顯微實驗教學中的應用，創(chuàng)新了傳統(tǒng)生物實驗的教學手段和教學方法，是一種全新的實驗教學模式，顯著提高了實驗教學質(zhì)量。應當指出，運用這一新的系統(tǒng)，并不意味著全盤否定傳統(tǒng)的面對面指導和互動。由于顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)功能的多樣性，對教師的業(yè)務素質(zhì)提出更高的要求，教師除了需不斷提高專業(yè)知識外，還必須懂得并做好顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)硬件、軟件的維護，必須熟悉掌握顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)各軟件的使用，進而開發(fā)其更多功能。教師使用這一系統(tǒng)，也會各有所好和特點。只有不斷探索，勤于思考總結，才能使生物顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)物盡其用，教學質(zhì)量的提高再上新的臺階。

[1]趙宏賢,周建勤,楊曉紅,等.MoticDigiLabII顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)在組織學實驗教學中的應用[J].四川解剖學雜志,2008,16(2):48-50.

G642.423

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10.3969 /j.issn.1671-489X.2012.15.120

作者：謝銘，學士，講師，主要從事生物學、生物農(nóng)業(yè)等教學和研究。