數碼互動顯微鏡在生物教學中的應用

魯麗玉

摘? 要 以“制作和觀察植物細胞有絲分裂臨時裝片”為例，對數碼互動顯微鏡在生物教學中的應用進行分析，以供參考。

關鍵詞 數碼互動顯微鏡;高中生物;植物細胞;有絲分裂;臨時裝片

1 前言

在制作和觀察植物細胞有絲分裂的臨時裝片實驗教學環節，引入數碼互動顯微鏡進行教學，較傳統的顯微鏡教學具有明顯優勢，可以提高觀察的清晰度，使學生對完整、成功的有絲分裂實驗全過程進行觀察，從而使本實驗的教學過程得以完善。

2 數碼互動顯微鏡在生物教學中的優勢

從傳統教學角度來說，在制作和觀察植物細胞有絲分裂臨時裝片的實驗過程中，由于通常都是完成上一個實驗現象后才可以進行下一步的實驗操作，這樣就會出現中間一個環節出錯，其余的實驗過程就較難繼續的情況。同時，利用傳統顯微鏡進行實驗，由于師生之間無法同時對物像進行觀察，因此，學生只能單方面傾聽教師的描述，容易出現認知偏差。而運用數碼互動顯微鏡進行教學，則有效解決了這一問題。它具有較強的針對性，具有顯微和攝像的功能，可以將觀察到的現象利用顯微效果進行保存，從而形成圖片和文字文件，展示預設實驗的成功案例，使學生有所參考。

此外，數碼互動顯微鏡的操作難度較傳統顯微鏡要低，降低了顯微鏡的調試難度，使學生都可以參與顯微鏡的運用調試。同時，數碼互動顯微鏡具有多人同時觀看功能，因此可以使清晰的物像呈現在所有學生面前。此外，也便于師生之間的互動，使教師可以及時對學生出現的問題進行指導。而且，數碼互動顯微鏡的存儲功能也可以對學生實驗的內容進行捕捉，學生可以根據自身意愿，選擇保存自己的實驗成果，提高實驗興趣。

3 數碼互動顯微鏡在生物教學中的應用

實驗目標及實驗原理? 制作和觀察植物細胞有絲分裂臨時裝片的目標有三個：其一，培養學生的知識目標;其二，培養學生的能力目標;其三，培養學生的情感目標[1]。知識目標是引導學生掌握植物細胞臨時裝片的基本方法，并且要學會對植物細胞的基本結構進行觀察。能力目標是讓學生嘗試對臨時裝片進行制作，學會利用數碼互動顯微鏡對生物細胞進行觀察，培養繪制植物細胞結構圖的能力。情感目標是使學生體會到觀察和交流的樂趣，養成觀察的習慣，同時可以培養實事求是的作風。

本實驗的原理在于，由于高等植物的有絲分裂較為旺盛，對各個時期有絲分裂染色體的變化進行觀察，從而對細胞處于哪個有絲細胞的分裂時期進行識別。此外，還可以觀察植物細胞之間的果膠質會因為鹽酸的作用而出現果膠質層松散的情況，所以在對植物的根尖進行處理的過程中，鹽酸的運用可以使根尖細胞更容易分開。同時，將鹽酸洗去后，再使用堿性染色劑將其制作成臨時裝片，則可以更加清晰地對細胞的內部結構進行觀察，包括觀察裝片中細胞的差異（詳見圖1）。

以實物導入實驗課程? 在高中生物課堂教學環節，對于植物細胞有絲分裂實驗教學來說，首先應準備實驗的儀器、材料、試劑：實驗儀器為數碼互動顯微鏡;實驗材料包括洋蔥鱗片葉、載玻片、蓋玻片、吸水紙、紗布、吸管、鑷子、刀片;實驗試劑包括稀碘液、90%的酒精和70%的酒精、無水酒精、1%龍膽紫染液和醋酸洋紅染液、15%的鹽酸。然后引入實驗器材以及實驗實物，并由課代表為學生演示數碼互動顯微鏡的使用步驟。

教師可以通過提問的形式引導學生對上節課所學的知識進行回憶。接下來，教師可以將制作洋蔥鱗片葉片內表皮細胞臨時裝片的七個步驟對學生進行介紹，使學生對這一過程形成清晰認知，分別是擦、滴、撕、展、蓋、染、吸：擦指的是用紗布擦拭蓋玻片和載玻片;滴指的是在實驗操作臺上放好載玻片，然后用滴管滴一滴清水在載玻片上;撕指的是在洋蔥鱗片葉內側用鑷子輕撕下一小塊內表皮;展指的是用鑷子將浸入載玻片的內表皮展平;蓋是指將蓋玻片用鑷子夾起，使其一邊先與載玻片的水底接觸，然后將其緩慢放下，并在需要觀察的洋蔥內表皮上將其蓋好;染是指用一滴碘液在蓋玻片的一側滴好;吸指的是在蓋玻片的另一側放好吸紙，使碘液將全部標本浸潤。

分組觀察，發現并解決問題? 首先，本實驗應分兩個步驟，分別是制作植物細胞有絲分裂臨時裝片和觀察植物細胞有絲分裂臨時裝片[2]。教師在對學生進行分組后，還應在各組內選擇一名組長。然后，各組學生就可以在組長的帶領下，進行植物細胞有絲分裂臨時裝片的制作。對于洋蔥根尖的培養來說，應提前對其進行準備，可以在實驗課前三天，在一個盛滿水的廣口瓶上放上洋蔥，并注意洋蔥底部應接觸水面，將其放置于溫暖干燥處，每間隔12小時進行一次換水;待到根須長到6 cm的時候，可以對其進行取根，取根應注意只取±3 mm。這樣做的目的在于僅需對分生區進行選取，因為只有分生區具有分裂功能，如選取過長，則會使細胞占比較小而不易對其進行觀察。對于裝片的制作來說，具體分為解離、漂洗、染色、制片四個階段。在小組實驗過程中，組長可以對組員進行明確分工，成員各司其職，對自己所做的實驗步驟進行總結，從而有效提高學生的責任意識以及協作意識。

首先，解離的過程應用10%的HCl溶液分離出組織細胞，通常解離時間為12 min，解離程度通常達到根尖酥軟即可;其次，對于漂洗過程來說，應用清水進行12 min以上的漂洗，旨在將多余的HCl溶液洗去，以此防止過度解離的情況出現，并且還可以確保染色的效果;再次，對于染色來說，應用0.03 g/ml的醋酸洋紅液和0.02 g/ml的龍膽紫溶液對其進行2 min的著色;最后，對于制作臨時裝片的過程來說，應用鑷子取下根尖并在載玻片上蓋好，用鑷子將洋蔥根尖弄碎后在上面加一滴清水，然后蓋好蓋玻片后再加一片載玻片在蓋玻片上，用拇指按壓載玻片后，取下蓋玻片上的載玻片（詳見圖2）。

對于植物細胞有絲分裂裝片的觀察來說，應在組內利用數碼互動顯微鏡對植物細胞有絲分裂臨時裝片進行觀察，并確定分生區細胞，對物像進行觀察，包括對細胞分裂的前、中、后、末四個階段的觀察。

由于數碼互動顯微鏡的優勢在于師生、生生之間可以共同對物像進行觀察，進而可以共同對某一問題進行切磋，比如確定細胞分裂的四個階段。學生也可以對自己認知較為模糊的內容向本組組長或者教師請教，以此提高實驗學習的效率和質量。

教師巡視指導實驗過程? 在利用數碼互動顯微鏡進行植物細胞有絲分裂實驗教學時，教師應對學生的實驗過程進行巡視和指導，并在此過程中對學生提出相應問題，從而使學生帶著問題觀察，這樣會提高學生對知識的理解，提升學生的思考能力[3]。同時，教師還應在這一過程中為學生講解相關實驗的知識點，從而強化學生對本知識內容的內化，包括利用數碼互動顯微鏡對不同分裂期的細胞進行觀察，同時在不同視野中，差異化的細胞染色體數目有不相等的可能。此外，在對洋蔥根尖臨時裝片進行觀察的時候，在觀察細胞有絲分裂的情況下，不會用到的是0.3%/ml的蔗糖溶液，這是因為本試劑的作用在于對洋蔥表皮進行質壁分離。在實驗觀察后，還應繪制出植物細胞的分裂圖形。

筆者在對每組學生進行巡視指導時提出兩個問題。

1）甲組學生在做根尖有絲分裂的實驗環節，在數碼互動顯微鏡中觀察到如圖3所示的情景，形成這種情況的原因是什么？通過對圖片進行觀察，發現細胞大部分處于未分裂的狀態，可判斷取材時間有問題，因此導致細胞分裂并不旺盛;同時，由于細胞都為長方形，因此判斷取到的細胞為伸長區的細胞，取材的位置選擇有問題;并且由于沒有找到合適的觀察位置，從而導致上述問題的發生。

2）丙組學生在對植物細胞有絲分裂的物像進行觀察后，進行了細胞分裂圖形的繪制，繪制圖片如圖4所示，其中哪個選項是錯誤的？

4 結語

綜上所述，在高中生物實驗教學中，可以通過數碼互動顯微鏡對學生進行植物細胞有絲分裂的教學引導，以此提高學生對實驗教學的參與程度，進而促進學生的生物學核心素養全面提升。

參考文獻

[1]林建春.情境設置在高中生物學實驗教學中的應用研究：以“制作和觀察根尖細胞有絲分裂臨時裝片”為例[J].生物學教學，2019（12）：35-37.

[2]楊正.數碼互動顯微鏡在生物教學中的應用：以“制作和觀察植物細胞有絲分裂臨時裝片”為例[J].實驗教學與儀器，2017（12）：24-25.

[3]陳敏.“制作并觀察植物細胞有絲分裂臨時裝片”拓展課的教學案例[J].中學生物學，2016（12）：45-47，65.