數碼互動顯微鏡系統在昆蟲實驗教學中的應用

李加慧

摘要：解剖顯微鏡是昆蟲實驗教學的必不可少的工具。隨著科學技術的發展，僅依賴解剖顯微鏡的傳統實驗教學方法已難以滿足當前實驗教學的要求。數碼互動顯微鏡系統實現了圖像、聲音、文字的同步傳輸和高效的課堂管理功能。海南大學引進該系統后，逐步創新了昆蟲實驗教學模式，明顯改善了實驗教學效果，對培養實踐型植保人才，服務當地農業經濟具有重要作用。

關鍵詞：昆蟲；實驗教學；互動顯微鏡；形態

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）35-0268-02

昆蟲學是植物保護、森林保護、農學、園藝等涉農學科的一項主要教學內容。對昆蟲形態學的認知是當前本科昆蟲實驗教學的重要組成部分，它主要是通過在解剖顯微鏡下觀察昆蟲標本（包括針插標本、酒精標本和玻片標本）來完成。數碼互動顯微鏡系統是近幾年興起的集數碼顯微系統、語言交流、視頻交流和應用軟件系統為一體的新型教學工具[1]，已廣泛應用于解剖學、組織胚胎學、病理學、中藥學、植物學等多個形態學分支科學的實驗教學中[2-5]。然而目前該系統在昆蟲實驗教學中的應用還比較少，為了適應當前多媒體教學和網絡教學的發展，培養動手能力強、具有創新思維的大學生，海南大學熱帶農林學院于2014年引進了數碼互動顯微鏡系統，并開始在昆蟲各個實驗教學中探索使用。經過幾個學期的不斷摸索，教師已經能夠熟練操作該系統，創新了昆蟲實驗教學，并取得了顯著的教學效果。

一、傳統昆蟲學實驗教學中存在的問題

海南大學熱帶農林學院共有植物保護、植物保護（農藥方向）、農產品質量安全、農學、園藝、設施農業等6個專業開設了昆蟲學課程，其中包括《普通昆蟲學》、《熱帶作物昆蟲學》、《作物害蟲防治》、《城市昆蟲學》、《森林昆蟲學》、《果蔬害蟲學》等多門昆蟲學開設的實驗均以昆蟲的形態識別為主。而傳統的昆蟲形態實驗教學模式主要是教師通過教學掛圖、板書、示教鏡等教學手段對實驗進行示教，然后每位學生在獨立解剖顯微鏡下觀察昆蟲的外部形態特征并繪圖，教師巡查并對有疑問的學生單獨指導。這種教學方式存在以下弊端：（1）教學形式較單一，教學內容較枯燥。板書、掛圖這些傳統的教學手段具有簡潔、直觀的優點，但是在當今網絡技術發達的今天，已經難以激發學生的學習興趣。（2）教師與學生分離，課堂管理功能差。教師完成示教后，學生獨自在顯微鏡下觀察標本特征，教師在巡回檢查中只能看到學生正在看昆蟲標本，而不知道學生在看標本的哪一部分，是否找到了需要觀察的各器官的特征，能否掌握和辨別各外部形態特點。由于學生顯微鏡為雙目顯微鏡，不設置教師觀察接口，學生遇到問題時，教師只能換位調整顯微鏡，找到相應特征并據此給予解答，此過程耗費大量時間，并且可能由于師生無法同時看到同一畫面，造成觀察和理解上的錯位。（3）教學效率低，教學效果差。一個教師要輔導40余名學生，即使對于存在共性的問題，教師仍然要逐個解決，無法集中示教。教師雖然疲于課堂上奔走解答，但是仍有時不能顧及每位學生，使學生的積極性受挫，降低學生對昆蟲專業課的學習興趣。

二、數碼互動顯微鏡系統昆蟲實驗教學中的實踐

2014年，海南大學熱帶農林學院引進了數碼互動解剖顯微實驗室，實驗室可容納40名學生同時上課。數碼互動教學系統由數碼解剖顯微鏡系統、語音問答系統、計算機軟件系統、圖像處理系統等部分組成，具有師生交流、學生示范、全通話、分組討論等多種交流模式。數碼顯微互動實驗室的建立，不僅改善了學校昆蟲實驗教學條件，更是極大催生了昆蟲實驗教學新的教學模式和教法創新。

1.產生了新的教學模式。數碼互動解剖鏡室改變了傳統的形態學實驗課的教學方式，將教師個別地、手把手地教學生用顯微鏡進行微觀形態觀察變為師生互動的圖像共享的高效率教學體系。主講教師通過顯微數碼互動系統的廣播教學，向學生就昆蟲特征、教師解剖過程等進行實時、準確、生動地講解，每一個學生都可以在自己面前的電腦顯示屏前實時看到。教師講授結束后，學生通過自己的顯微鏡觀察昆蟲標本。如果學生有問題，可以利用學生端的電子舉手功能向教師提問，通過顯微數碼互動系統，教師對學生進行一對一的指導；如果學生的問題比較典型，教師可以通過學生演示功能向全體學生進行講解，極大提高了教學效率。經過幾個學期在多門昆蟲實驗課程上的“實踐”，教學效果明顯改善。

2.“互動式教學，討論式教學”的應用，激發了學生學習興趣。數碼互動教學系統的運用，加強了學生與教師、學生與學生間多方位的互動。在實驗中，教師可隨時觀察到學生的實驗情況，實時加以指導。學生可以通過“呼叫”功能用解剖鏡下的光標指針對圖像中某一不懂的特征向教師進行提問。教師可對其單獨輔導，而針對普遍性問題，則可選擇“全通話”功能對全班學生進行重點難點講解。此外，教師可設計學生感興趣的問題，利用“分組討論模式”開展小組討論，并以小組為單位由小組成員利用自己的顯微鏡做示范并進行講解，提高了學生在課堂上的參與度和學習昆蟲的興趣。

3.創新學生課堂考核。該系統具有提交電子作業功能。教師可以要求學生提交自己在鏡下觀察、拍攝昆蟲特征的照片。由于一人一機，有效的避免了傳統教學中作業千篇一律，互相抄襲的現象。

三、數碼互動顯微鏡鏡室的社會服務功能

海南大學熱帶農林學院引進的數碼互動顯微鏡室是目前海南唯一的一個數碼互動顯微教學系統。目前在完成本校的實驗教學任務以外，該實驗室多次承擔海南省農業廳、海南省植?？傉踞槍鶎又脖＜夹g人員及農戶的害蟲識別相關的應用培訓。基層植保人員通過該系統獲得了不同以往的應用體驗和培訓效果。海南基層植保人員專業素質的提升，對于在農林害蟲準確鑒定的基礎上開展的害蟲綜合防治，以及海南農藥減施、生態建省、提供安全的農產品具有重要作用。此外，亞太森林入侵物種網絡北京辦公室（APFISN）在海南?？谥鬓k的“亞太地區棕櫚科植物病蟲害及林業入侵物種國際研討會暨培訓班”在海南大學熱帶農林學院的數碼互動顯微鏡室開展，這對于提高海南外來入侵生物研究的影響力，拓展國際合作交流渠道具有重要作用。我們深信，將來隨著對數碼互動顯微系統更深入的了解，該顯微鏡室必定可以為海南提供更優異的社會服務功能，讓更多基層植保人員及農戶受益。

四、討論

經過幾個學期的教學實踐，數碼互動顯微系統在昆蟲實驗教學中已經顯示出良好的教學效果。該系統在昆蟲實驗教學中的應用，尤其是在低年級的《普通昆蟲學》等專業基礎課實驗教學的應用，明顯改善了學生的昆蟲學專業基礎，提高了學生學習昆蟲的積極性。經初步調查，選擇昆蟲方向完成畢業論文及考研選擇昆蟲學相關專業的學生也較以往增多。

雖然數碼互動顯微鏡實驗室建立后，昆蟲學的實驗教學效果有了顯著提高，但該系統對教師和學生均提出了更高的要求，由于我們對這個系統的性能和功能的認識還不足，使用教師的操作能力還不熟練，因此在使用過程中也常會顯現出一些互動交流故障或畫面清晰度受影響的缺點。數碼互動顯微系統對教師的備課提出了更高的要求，教師需要準備更多的素材和更為吸引學生的實驗教學標本。此外，數碼互動顯微鏡室由電腦系統、顯微鏡系統、多媒體系統組成，這對實驗室的管理和維護提出了更高的要求。然而我們相信，隨著對教師和學生培訓的進一步加強，以及實驗教學實踐的不斷探索和總結，昆蟲學相關課程的實驗教學一定能展現出更加清晰、精彩的風貌，培養出更多的實踐型植物保護卓越人才。

參考文獻：

[1]徐輝，郭幕依.顯微鏡數碼互動實驗室的介紹[J].山西醫科大學學報（基礎醫學教育版），2004，6（4）：411-412.

[2]張霞，馮世欽，王敏.基于顯微數碼互動系統的病理學實驗教學新模式[J].中外醫療，2010，（26）：18，20.

[3]杜麗，高素芳，陳紅剛，等.顯微互動實驗教學的探索與實踐[J].中醫教育，2016，35（4）：51-53.

[4]程麗，張曉，黃瓊.數碼顯微鏡多媒體互動系統在實驗教學中的應用[J].實驗室研究與探索，2006，25（7）：832-834.

[5]高德民.數字互動顯微鏡系統在藥用植物學實驗教學中的初探[J].海峽藥學，2010，22（12）：294-295.