依托技術創新 提高實驗效能

王水英

隨著新課程改革的深入發展，生物學科的課程結構、課程內容都發生了重大的變化，在倡導師生課堂互動式教學的前提下，更加突出創新，強調學生的動手能力，尤其生物實驗在生物課教學中所占的比重正在逐步加大，對學生實驗技能的要求也日益提高。學生進行生物實驗必須掌握的基礎技能之一的“顯微鏡的使用”歷來是生物實驗教學的重點與難點，新課改后，利用顯微鏡的生物實驗內容初中增加到了15個，高中則增加到了11個。

如何才能保質保量地完成這些實驗內容呢？幫助學生快速掌握顯微鏡的使用技能是教師迫切要實現的首要的教學目標。

一、傳統顯微教學活動的弊端與不足

反思傳統的教學手段，由于多方面的原因，總是很難達到教師期望的教學效果，主要體現在：

1．顯微鏡的操作要求顯微鏡使用者“手、眼”高度協調，但教師在演示時只能將操作的一般過程演示給學生，而教師看到的顯微鏡下的圖像卻不能展示給學生，這就使得教學效果大打折扣。如在講授光線調節時，教師只是告訴學生該怎樣調，但具體該調到什么效果，教師只能是簡單地描述為“明亮”，那么何為“明亮”？如何才是“明亮”的適中?教師無法展示給學生看；又如，由于蓋玻片上時常粘附著一些灰塵，時常有學生將灰塵誤認作就是所要觀察的顯微圖像，如果教師在演示時能將圖像同時展示給學生，就可在學生實驗前明確告訴學生哪些是“假像”，哪些才是我們要觀察的“真像”。

2．缺乏生生之間和師生之間的交流。學生各自使用顯微鏡，進行孤立地觀察，教師則忙于對學生進行個別指導，應付提出問題的那些學生，無法觀察全班學生的實驗情況。在短短的一節課中，很難解決多數學生存在的問題，更難以實現對學生實驗過程的評價。

3．資源缺乏共享。在傳統生物顯微實驗中，不能實現圖像的儲存或傳送，一些好的材料、好的實驗現象或好的結果，只能局限于某一次實驗，無法在其它場合或別的時間再現，無法實現資源的共享。

4．無法形成結果評價。由于學生在顯微鏡下所觀察到的圖像無法保存，教師又不可能在短短的一節課上對學生所看到的圖像逐一察看，因此學生到底有沒有真正看到實驗要求的圖像，事實上教師是不知道的，就更不能形成對學生實驗結果的客觀評價。

如何從根本上解決上述不足呢？“數碼互動生物顯微實驗系統”是生物顯微鏡數字化的有益嘗試，能夠較好地滿足新課標下生物課程的實驗教學。

二、“數碼互動生物顯微實驗系統”的先進性

“數碼互動生物顯微實驗系統”是為生物顯微形態下的教學專門設計的互動式實驗教學系統。該系統采用了高速音視頻傳輸與計算機控制技術，應用普通的光學生物顯微鏡，配上“光電圖像轉換裝置”。教師只需一臺電腦就可以監控全班學生的顯微鏡畫面，師生之間還可以通過多向語音互動系統進行交流，教師與學生之間實現全面互動。

一部“數碼互動生物顯微鏡”需要一臺電腦和一架顯微鏡搭配使用，如果裝備29臺全新的數碼互動生物顯微鏡需要30萬元左右。我校作為浙江省中小學教育裝備工作先進集體、浙江省現代教育技術實驗學校，在省、市、縣教育裝備中心的指導下，僅投入不到4萬元，便將現有生物顯微鏡與接近淘汰尚有使用價值的29臺計算機重新組合，成功改建了我市第一個數碼互動生物顯微鏡實驗室。這個數碼互動生物顯微鏡實驗室的改建，既節省預算資金26萬余元，減輕了市教體局的財政負擔，又做到了廢舊物資的循環利用，實現了充分利用現有資源的目的，促進了“節能型學校”的創建。

與以往相比，利用“數碼互動生物顯微實驗系統”進行顯微教學表現出了以下幾大優勢：

1．有利于教師的實時動態演示。教師在利用顯微鏡尋找和觀察細胞的過程中，圖像實時地顯示在學生的電腦屏幕上，也就是說，教師在操作顯微鏡的同時，顯微鏡下看到的圖像實時地顯示在學生的電腦屏幕上，學生可借助圖像理解教師操作的每一個步驟的結果，這無疑對正確掌握顯微鏡的使用方法具有很大的幫助。

2．有利于學生實驗過程的及時反饋。在新系統的支持下，教師的電腦上能及時地反映所有學生的顯微圖像，學生看到的圖像正確與否、清淅與否、光線調節到位與否都能非常清晰地呈現在教師的電腦屏幕上，這有助于教師及時地發現學生操作過程中的問題，從而有針對性地幫助學生及時地解決問題。

3．有利于形成過程和結果的準確評價。傳統教學手段下，教師無法看到所有學生的實驗結果，因而無法對學生的實驗結果形成有效的評價。使用新系統后，學生實驗的過程和結果（不管是好的還是不理想的）都能及時地反映在教師電腦上，而且可以通過圖像捕捉系統將其及時地保存下來，因此，有助于教師對學生實驗的過程和結果形成準確的評價。

4．有利于提高學生實驗的積極性。在新系統下，學生實驗成功后，教師可以通過系統的廣播功能，及時向所有學生電腦展示某學生的成功圖像，這無疑能極大地激發學生的實驗熱情，提高實驗教學的效果。

5．有利于學生研究性實驗的開展。由于新系統具有圖像保存的功能，開展研究性實驗的學生可以將實驗過程中所看到的圖像作為資料保存并打印出來，也可以在下一次實驗時提取出來，加以比較，深入探究，以便開展系列化的生物學實驗研究。

當然，任何一項新事物的出現都不可能是完美無缺的，“數碼互動生物顯微實驗系統”也不例外，盡管有些并不是該系統本身的問題，我們這里還是指出來，以便給予其它學校一些參考。

三、需要改進的地方和存在的問題

1．實驗室的硬件設施對實驗開展的限制。數碼互動生物顯微鏡實驗室是在原有生物實驗室的基礎上改建的，因此難免存在一些不足，比如由于實驗室面積和學生人數的限制，原有實驗室的操作平臺本來面積就小，現在多了一臺顯示器后就顯得更為擁擠了，操作平臺面積太小導致一些相對大的實驗較難展開。又如，生物實驗室配有水槽，水易濺開來，所以必須給電器設備做好必要的防護措施，以免發生安全事故。

2．由于使用的是接近淘汰的舊電腦，配置很低，導致系統反應較慢，出現明顯的延時現象，影響了系統某些功能的發揮。如在調節光線的時候，當計算機圖像顯示光線正好的時候，調節卻已經過了頭，很快地圖像又變暗了。教師電腦和學生電腦之間的傳輸也較慢，影響教師對學生實驗問題的及時發現和指導。

3．目前學校使用的學生顯微鏡自身存在許多問題，嚴重影響了學生實驗的成功。建議最好能對學生顯微鏡進行改造，加上自帶光源，這樣可以在很大程度上節省時間，提高實驗成功率。

但不管怎樣，這種新的實驗室改造模式有效地將學校的有限資源加以整合，實現了生物顯微鏡數字化，并充分發揮了現有教育裝備的潛能，大大提高了設備的利用率，還是值得嘗試的。

（責任編輯 劉 紅）