運(yùn)用智能手機(jī)實(shí)現(xiàn)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)顯微成像互動(dòng)教學(xué)研究

周立++盧晅++郭銘++包容

[摘 要]細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程是涵蓋植物學(xué)、動(dòng)物學(xué)、組織胚胎學(xué)、病理學(xué)、生物技術(shù)以及臨床應(yīng)用等專業(yè)的一門重要實(shí)踐教學(xué)課程。為了提高實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)的質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情和動(dòng)力，我們?cè)诩?xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入智能手機(jī)，在不使用價(jià)格昂貴的顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的情況下，研究利用光學(xué)顯微鏡和智能手機(jī)，使學(xué)生們可就觀察到的顯微圖像與教師在課堂上進(jìn)行實(shí)時(shí)雙向交流，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)的即時(shí)性，使學(xué)生出現(xiàn)的錯(cuò)誤能及時(shí)得到發(fā)現(xiàn)和糾正，促進(jìn)教師的進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)教學(xué)相長(zhǎng)。

[關(guān)鍵詞]智能手機(jī)；顯微成像；互動(dòng)教學(xué)；細(xì)胞生物學(xué)

[中圖分類號(hào)] G640 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2016）02-0103-02

隨著社會(huì)的進(jìn)步、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)科技的迅猛發(fā)展，智能設(shè)備和通訊、上網(wǎng)資費(fèi)的降低，智能手機(jī)早已不是一種單純的通訊工具，它已經(jīng)被賦予個(gè)人數(shù)字、信息終端的功能，是掌上電腦（平板）與手機(jī)的結(jié)合體，逐漸取代傳統(tǒng)手機(jī)成為市場(chǎng)的主流，且正朝著大容量、高分辨率、大屏幕、強(qiáng)交互性等方向發(fā)展，更成為新一代大學(xué)生校園常備的工具。將智能手機(jī)的高普及率和便利性的特點(diǎn)應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，構(gòu)建教學(xué)互動(dòng)系統(tǒng)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)水平和質(zhì)量，會(huì)是一個(gè)非常具有應(yīng)用價(jià)值的教研問題。

一、細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

細(xì)胞生物學(xué)是生命科學(xué)以及醫(yī)學(xué)專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要是由學(xué)生通過自己實(shí)踐操作顯微鏡進(jìn)行觀察，認(rèn)知生命體細(xì)胞的顯微、亞顯微結(jié)構(gòu)。顯微實(shí)驗(yàn)教學(xué)在整個(gè)細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中占有很大比重。傳統(tǒng)式教學(xué)過程中，學(xué)生使用的多是普通光學(xué)顯微鏡，教學(xué)手段常是教師示范，學(xué)生獨(dú)立觀察、繪圖的方式。學(xué)生通過目鏡鏡筒指針指示鏡下物象，舉手示意提醒教師前來觀察并核查觀察結(jié)果。因教師逐一走動(dòng)解答低效、耗時(shí)，師生無法便捷的同時(shí)觀察到顯微鏡下物象，因個(gè)體視覺差異需要微調(diào)成像層面，細(xì)微結(jié)構(gòu)難以定位區(qū)分，進(jìn)而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和教學(xué)的效果。此外，教學(xué)中依然延續(xù)查閱學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的做法，故無法遏制學(xué)生在課下相互之間抄襲實(shí)驗(yàn)報(bào)告的現(xiàn)象。

顯微數(shù)碼互動(dòng)教學(xué)是在高校多媒體教學(xué)改革中提出的概念，顯微數(shù)碼互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)是利用數(shù)碼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸，通過電腦將學(xué)生顯微鏡與教師顯微鏡連接在一起，構(gòu)成了整個(gè)課堂的交互網(wǎng)絡(luò)，有利于師生實(shí)時(shí)、雙向的互動(dòng)和溝通，教學(xué)效果較好。但該系統(tǒng)的終端數(shù)量固定，參與教學(xué)人數(shù)受到終端數(shù)量限制，且該系統(tǒng)價(jià)格非常昂貴，因而目前絕大多數(shù)高校并未普及這種教學(xué)系統(tǒng)。

二、智能手機(jī)在細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用和實(shí)踐

（一）加強(qiáng)師生之間的課下交流

與基礎(chǔ)教學(xué)不同，高校授課教師與學(xué)生之間的溝通和交流非常有限，僅靠課堂時(shí)間并不足以做到面面俱到、因材施教。武漢大學(xué)師資設(shè)置又有其特殊性，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院并沒有所屬本科生，醫(yī)學(xué)本科生皆屬于各個(gè)臨床學(xué)院，而基礎(chǔ)課程教學(xué)工作卻由基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院承擔(dān)。這會(huì)造成對(duì)學(xué)生的教學(xué)以及管理的相對(duì)脫節(jié)，院教學(xué)主管老師與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院各個(gè)教研室教學(xué)秘書之間的溝通和交流并不能實(shí)現(xiàn)全方位覆蓋；且缺乏移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的終端的支持，課下學(xué)生也沒有辦法與教師進(jìn)行有效的溝通。實(shí)驗(yàn)課程雖然更多的是發(fā)揮著理論課程的輔助作用，但鮮活的實(shí)驗(yàn)對(duì)象和活躍的課堂氣氛，更能感染并激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，這是理論課相對(duì)枯燥的教學(xué)手段不能替代的。無論是實(shí)驗(yàn)課上還是課下，一旦培養(yǎng)了學(xué)生們的興趣和愛好，學(xué)生就會(huì)有向授課教師探討專業(yè)問題的需求。如果師生能夠有條件的積極互動(dòng)，教師不但可以與學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)知識(shí)交流，也可以向?qū)W生傳承教師在教學(xué)中的心得體會(huì)和思想，將教師在科研上取得的成績(jī)與其寶貴的精神財(cái)富向?qū)W生傳遞。智能手機(jī)以及成熟的、應(yīng)用廣泛的社交軟件的普及，能夠?yàn)閹熒恼n下交流、傳播思想提供更便捷的手段，也為學(xué)生間的溝通交流提供一個(gè)頗具學(xué)術(shù)氣氛的平臺(tái)。

依托智能手機(jī)的三大操作系統(tǒng)——IOS（蘋果系統(tǒng)）、Android（安卓系統(tǒng)）以及Windows（視窗系統(tǒng)）提供的擴(kuò)展平臺(tái)，應(yīng)用時(shí)下流行的QQ、微信以及武漢大學(xué)同名移動(dòng)OA等社會(huì)性軟件，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)班級(jí)或?qū)W習(xí)小組的討論交流、信息推送，并且能夠以語音輸入甚至實(shí)時(shí)對(duì)講的方式，達(dá)到課堂討論的效果。此外，應(yīng)用校區(qū)全覆蓋的武漢大學(xué)WLAN的高速帶寬，利用智能手機(jī)自帶的前置攝像頭，借助于Skype強(qiáng)大的遠(yuǎn)程會(huì)議功能，也能為教師與學(xué)生通過視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)課堂輔導(dǎo)以及實(shí)現(xiàn)幻燈PPT放映屏幕的共享。

（二）改變學(xué)習(xí)的方式

教師板書、學(xué)生筆頭記錄是最傳統(tǒng)的教學(xué)方式。隨著時(shí)代的進(jìn)步，電子幻燈（Powerpoint，PPT）展示現(xiàn)在也成為教學(xué)的主流手段。近兩年，智能手機(jī)的拍照功能日益強(qiáng)大，學(xué)生使用手機(jī)拍照的方式代替課堂筆記以及照相機(jī)拍照已經(jīng)成為了常態(tài)。在學(xué)生看來，這種方式快捷環(huán)保，易于課堂知識(shí)的鞏固保存和傳閱，查閱便捷；從教師的角度看，這種記錄方式既能傳播教學(xué)思想，也能避免自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)受到侵犯。

此外，傳統(tǒng)的教學(xué)方式中，學(xué)生的疑惑大多通過當(dāng)堂向老師提問并強(qiáng)烈依賴著老師的當(dāng)面解惑，但這種以“問答”方式嚴(yán)重受到課堂教學(xué)時(shí)間的限制。智能手機(jī)普及后，學(xué)生對(duì)于不大熟悉的概念、理論以及事件等，第一時(shí)刻想到的都是拿起手機(jī)查詢，仍然不清楚時(shí)再詢問老師。由智能手機(jī)充當(dāng)課堂解惑的小助手，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情及求知的欲望，提升了教學(xué)的效率，更優(yōu)化了教學(xué)的質(zhì)量。

（三）為智能化教育做準(zhǔn)備

學(xué)生們已經(jīng)廣泛的配備智能手機(jī)，而智能手機(jī)是一種非常便攜的移動(dòng)終端，已經(jīng)被學(xué)生應(yīng)用于課堂教育，因而移動(dòng)教學(xué)已是高校教育的一種趨勢(shì)。在這樣一種大環(huán)境下，高校將與課堂有關(guān)的資源實(shí)時(shí)更新并放在校園網(wǎng)上，甚至高校間可以實(shí)現(xiàn)資源共享。學(xué)生們能根據(jù)自己的興趣進(jìn)行訪問和下載，同時(shí)，學(xué)生和教師的交流互動(dòng)也完全可以在這一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)，使教師和學(xué)生都可以感受到獲取資源的便捷性。

（四）智能手機(jī)在細(xì)胞生物學(xué)課程教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用舉例

顯微成像互動(dòng)教學(xué)應(yīng)用只需要學(xué)生自備一部具有800萬或者更高像素的后置單攝像頭智能手機(jī)即可實(shí)現(xiàn)操作。其關(guān)鍵點(diǎn)在于引導(dǎo)、訓(xùn)練學(xué)生能夠快捷、高效的拍攝出清晰的顯微鏡下圖像。具體操作方法為：

1.使用10倍目鏡以及100倍物鏡鏡頭，調(diào)節(jié)粗、細(xì)螺旋使目鏡端呈現(xiàn)出清晰度最佳的顯微圖像；

2.打開智能手機(jī)的攝像功能，雙手執(zhí)智能手機(jī)兩端的邊緣處，使用左手小指固定住目鏡其中一個(gè)鏡頭，穩(wěn)定智能手機(jī)攝像頭與目鏡處于光路軌跡上，避免機(jī)身抖動(dòng)；

3.當(dāng)手機(jī)屏幕中的圖像聚焦為最佳的狀態(tài)且布景良好時(shí)，用右手按攝像機(jī)鍵，拍攝最佳的顯微圖像；

4.教師收集學(xué)生的作業(yè)，根據(jù)成績(jī)完成情況，進(jìn)行公平公正的討論（圖1）。

5.在實(shí)驗(yàn)過程中，可能需要使用秒表，而智能手機(jī)的計(jì)時(shí)功能本身就很強(qiáng)大，其秒表功能在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中用于時(shí)間測(cè)量十分方便，且精度高，可測(cè)量到0.01S，特別適合學(xué)生在家庭、教室等不具備實(shí)驗(yàn)室停表的場(chǎng)合使用。此外，借助多功能測(cè)量工具Smart tools這樣一個(gè)集合了多個(gè)測(cè)量工具的應(yīng)用工具，教師可分別測(cè)量長(zhǎng)度、角度、坡度、距離、高度、寬度、面積、方向等。

圖1 智能手機(jī)的拍照功能應(yīng)用于細(xì)胞生物學(xué)教學(xué)的例實(shí)

三、結(jié)語

作為高校教師，應(yīng)該緊跟時(shí)代潮流，注重將新科技帶給人們的便利應(yīng)用于教學(xué)實(shí)踐。使用智能手機(jī)已經(jīng)成為現(xiàn)代人的一種生活方式，改變了人們工作、學(xué)習(xí)、娛樂等方方面面的習(xí)慣。誠(chéng)然，利用智能手機(jī)能夠改進(jìn)我們高校的教學(xué)，但智能手機(jī)在學(xué)生中的廣泛使用的現(xiàn)狀，也對(duì)我們高校教師授課的質(zhì)量提出更高的要求。在課堂上，學(xué)生能夠方便的利用智能手機(jī)在短時(shí)間內(nèi)查詢到豐富的與授課內(nèi)容相關(guān)的信息，如果高校教師不能提高課堂的教學(xué)質(zhì)量，無法提供足夠的素材吸引學(xué)生的關(guān)注，依然以照本宣科的方式教授，導(dǎo)致課堂教學(xué)內(nèi)容枯燥無味，又缺乏與學(xué)生的互動(dòng)，那么智能手機(jī)反而會(huì)成為學(xué)生課堂上打發(fā)時(shí)間的游戲工具。

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]