利用DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新實驗教學

劉長新

摘? 要 “觀察蚯蚓”是初中生物課程中的一個重要實驗，實驗中需要引導學生認真觀察蚯蚓的剛毛，從而幫助學生分析發(fā)現(xiàn)環(huán)節(jié)動物的特征。介紹利用DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新“觀察蚯蚓的剛毛”實驗教學的方法，以期為一線教學提供參考。

關(guān)鍵詞 DIY數(shù)碼放大鏡;初中生物;生物實驗;蚯蚓的剛毛

中圖分類號：G633.91? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）17-0128-03

0? 前言

在“觀察蚯蚓的剛毛”這個生物實驗中，以往主要是借助放大鏡這一觀察工具，但從實際教學效果來看并不是很理想，學生很難清楚地觀察到蚯蚓的剛毛體態(tài)。近些年有教師發(fā)現(xiàn)，可以利用微距照相機DIY數(shù)碼放大鏡，讓學生觀察蚯蚓，不僅可以觀察到蚯蚓的剛毛，還可以觀察到其他生物的結(jié)構(gòu)，值得研究探索。

1? 數(shù)碼放大鏡DIY方法及創(chuàng)新實驗教學方法

1.1? 數(shù)碼放大鏡DIY方法

DIY數(shù)碼放大鏡可實現(xiàn)放大鏡、照相機、攝像機和實物展示臺功能的有機結(jié)合，具體制作方法為：首先找到一種激光筆，擰開頭，把里面的凸透鏡拿出來，如圖1、圖2所示;然后將從激光筆上卸下的凸透鏡用一只發(fā)卡夾住，如圖3所示;最后用皮筋或者膠帶將黑色發(fā)夾與凸透鏡固定在微距相機背面，確保凸透鏡鏡片與照相機攝像頭處于同心圓中。該裝置可適應于任何智能拍照相機，本次實驗過程中使用的是Olympus相機。

1.2? DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新實驗教學方法

與普通放大鏡相比，DIY數(shù)碼放大鏡可觀看到更為清晰的景象，在“觀察蚯蚓的剛毛”這一實驗教學中應用價值突出，具有多種創(chuàng)新應用方法。

1.2.1? 成像清晰，便于交流評價? 應用DIY數(shù)碼放大鏡進行實驗觀察，只需要調(diào)整鏡頭與被觀察物體之間的距離，然后利用微距相機的自動對焦功能，在連接數(shù)據(jù)線后，就可以在投影的屏幕之中看見清晰、微小的細節(jié)物像，為學生細致入微地觀察提供了保障。此外，與普通放大鏡只能容納一人的實驗觀察相比，DIY數(shù)碼放大鏡在實驗教學中的創(chuàng)新應用便于多名學生同時交流觀察。同時，教師可以根據(jù)學生用相機記錄的圖片或視頻進行更為精準的評價，極大提升了生物實驗教學質(zhì)量[1]。

1.2.2? 鏡片可換，適用不同觀察? 普通放大鏡只能放大相應倍數(shù)的物像，DIY數(shù)碼放大鏡前方安置的凸透鏡是隨時都可以進行調(diào)換的（放大倍數(shù)=未放置凸透鏡微距相機拍攝的最小距離/使用凸透鏡鏡片微距相機拍攝的最小清晰距離）。通過這樣的調(diào)節(jié)，在進行“觀察蚯蚓的剛毛”實驗時可以調(diào)出普通放大鏡倍數(shù)的2～10倍，這樣就可以讓學生觀察到不同形態(tài)的蚯蚓剛毛。

1.2.3? 實時展示，增強互動成效? DIY數(shù)碼放大鏡在實驗教學中的創(chuàng)新應用還有普通放大鏡無法實現(xiàn)的一個功能，就是DIY數(shù)碼放大鏡可以與電腦、投影儀、電子白板等連用，從而實現(xiàn)更多的操作演示功能，這樣教師就可以與學生進行更為多維的互動。如可以將DIY數(shù)碼放大鏡與“魅色”軟件連用（通過電腦系統(tǒng)下載，通過USB數(shù)據(jù)線與多媒體計算機屏幕連接，或通過Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)投屏連接），這樣就可以充當教學中的計算機攝像頭，教師可以將觀察到的影像投放到班級講臺上方的多媒體屏幕上，從而將演示教學與展示教學合二為一，與學生進行實時課堂互動交流，使初中生物課堂別開生面。

2? 利用DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新“觀察蚯蚓的剛毛”實驗教學設(shè)計

“觀察蚯蚓的剛毛”是初中生物“線形動物和環(huán)節(jié)動物”課程所涉及的一個實驗活動，教學中需要引導學生通過自主實驗觀察的方式，通過觀察蚯蚓這一環(huán)節(jié)動物代表的身體構(gòu)造，了解環(huán)節(jié)動物的生理特征，從而對生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應的體現(xiàn)有所認識。具體的設(shè)計思路為：在課前組織學生在校園之中挖蚯蚓，讓學生對蚯蚓的生活環(huán)境有一定的認識與了解，并消除學生對蚯蚓的恐懼心理;在課上帶領(lǐng)學生自制數(shù)碼放大鏡，并對蚯蚓的外部結(jié)構(gòu)尤其是剛毛進行觀察，從而加深學生對蚯蚓生理功能和特點的認知;最后將蚯蚓送回土地之中，培養(yǎng)學生敬畏自然、珍愛生命的情感。具體的教學設(shè)計方式如下。

【實驗目的】觀察蚯蚓的剛毛。

【實驗材料與用具】活蚯蚓若干條，玻璃板，黑色發(fā)夾，鑷子，燒杯，小型凸透鏡（顯微鏡10倍目鏡上的小鏡片，主要是從激光筆上拆裝），皮筋或者膠帶，微距相機（Olympus）。

【實驗教學過程】

1）新課引入。教師使用多媒體屏幕為學生播放蚯蚓的圖片或者視頻，通過直觀生動的影像，吸引學生的注意力，讓學生了解蚯蚓不僅是優(yōu)質(zhì)的飼料，而且在疏松土壤方面具有很大的貢獻價值，以此消除學生對蚯蚓的恐懼，激起對蚯蚓的好奇。借此引導學生觀察蚯蚓的外形，向?qū)W生提出問題“蚯蚓為什么被稱為環(huán)節(jié)動物”，激起學生的好奇和疑問，為實驗教學奠定良好的開端。

2）觀察蚯蚓的外部形態(tài)。先不借助任何工具，用肉眼直接觀察蚯蚓的外部體型。實驗方法為取一條活的蚯蚓放在玻璃板上，引導學生觀察蚯蚓的體態(tài)，觀察蚯蚓身體是否分節(jié)，并讓學生數(shù)一數(shù)蚯蚓從頭部到尾部共有多數(shù)節(jié)。同時可以讓學生嘗試用手去觸摸蚯蚓的體壁，以及體節(jié)近腹部處，分享一下觸摸蚯蚓體壁的感覺。在這個初步的外觀實驗中，學生會發(fā)現(xiàn)蚯蚓的身體是呈圓筒狀的，顏色呈紅色，身體由多個體節(jié)所構(gòu)成，從頭部到環(huán)帶大致有13節(jié)，而從前端到后端有50～80節(jié)，這就是蚯蚓被稱之為環(huán)節(jié)動物的原因，如圖4所示。

此外，在觸摸蚯蚓體壁時，會有一種觸摸到表面黏液的感覺，而體節(jié)近腹部處摸著既光滑也粗糙。然后教師就可以趁熱打鐵，引導學生思考：“到底是什么東西在蚯蚓體節(jié)的近腹部處，讓人摸著既光滑也粗糙？這東西又有什么作用呢？”然后引導學生使用DIY數(shù)碼放大鏡進行觀察。

3）用DIY數(shù)碼放大鏡進行觀察。教師可以帶領(lǐng)學生按照上述步驟自制數(shù)碼放大鏡，然后利用自制的實驗器材，對蚯蚓體節(jié)近腹部處進行觀察。具體的觀察方式為用鑷子夾取一條蚯蚓，先放進玻璃燒杯中，將蚯蚓表面的泥土清理干凈，然后將蚯蚓放在玻璃板上;將DIY數(shù)碼放大鏡攝像頭功能打開，對微距相機的視野范圍和距離進行調(diào)節(jié)，直至可以清晰地觀察到蚯蚓的體節(jié)的近腹部處，如圖6所示[2]。需要注意的是，在這個觀察的過程中，考慮到蚯蚓的頭部一般運動幅度比較大，微距相機對焦可能比較困難，會對觀察效果造成影響，因此，在觀察過程中為更好地優(yōu)化實驗效果，教師可以引導學生將DIY數(shù)碼放大鏡對準蚯蚓的尾部，這樣可以更好地觀察到細節(jié)，清晰地看到蚯蚓身體縮短變粗時的凸起部位，從而對“剛毛”產(chǎn)生認識與了解。

在學生對蚯蚓的剛毛有一定的觀察認識后，教師可以向?qū)W生提出這樣一個問題：“蚯蚓運動時，哪一端最先移動？身體粗細長短有什么變化？”然后引導學生進一步使用DIY數(shù)碼放大鏡進行觀察。學生就會發(fā)現(xiàn)蚯蚓在運動過程中，當前端向前移動時，身體會伸長變細，而當前端錨定后，身體又會縮短變粗，這樣就會拉動后方的身體向前，從而實現(xiàn)向前移動。教師再將對剛毛的觀察聯(lián)系在一起，引導學生進行學習，學生就會了解蚯蚓是利用剛毛來輔助運動的，通過剛毛與肌肉之間的配合，從而在地底土壤下自由地鉆行伸縮。而通過對蚯蚓剛毛的觀察，學生會對環(huán)節(jié)動物的特征有更加清晰的認識，即環(huán)節(jié)動物的身體呈圓筒形，身體由很多相似的節(jié)體組成，借助剛毛這一特殊的身體結(jié)構(gòu)，從而輔助自身進行運動。

3? 利用DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新“觀察蚯蚓的剛毛”實驗教學反思

在初中生物課程中，“觀察蚯蚓的剛毛”是非常重要的實驗，只有讓學生清晰地觀察到蚯蚓剛毛的形態(tài)，學生才能對環(huán)節(jié)動物的特征有深入的認識與理解，而利用DIY數(shù)碼放大鏡具有傳統(tǒng)放大鏡實驗工具不可比擬的優(yōu)勢。通過實際實驗操作，筆者還有以下幾個方面的認識與反思。

3.1? 處理方法創(chuàng)新

依照教材，在“觀察蚯蚓的剛毛”這一實驗中通過沾水的棉花球濕潤蚯蚓，從而清潔蚯蚓表面，便于更加清晰地觀察，但是這種實驗方式容易出現(xiàn)下手過重的問題，導致蚯蚓被壓傷，違背了敬畏自然、珍愛生命的教學理念。因此，在本次實驗中采用鑷子夾蚯蚓在燒杯中清洗的方式，既能均勻濕潤蚯蚓，又不會對蚯蚓造成刺激傷害。

3.2? 實驗用具創(chuàng)新

用DIY數(shù)碼放大鏡“觀察蚯蚓的剛毛”，既可以增強觀察效果，還便于教師與學生之間的互動交流，同時在這個過程中可以促使學生的創(chuàng)新能力、觀察能力、動手能力得到更好的培養(yǎng)。DIY數(shù)碼放大鏡不只是在“觀察蚯蚓的剛毛”實驗中有突出價值，在其他的觀察實驗中也可以成為重要的實驗操作工具。因此，從實驗用具創(chuàng)新的角度，教師在今后的教學中可以對DIY數(shù)碼放大鏡進行更多的嘗試和探索。

3.3? 實驗方法創(chuàng)新

在傳統(tǒng)的初中生物課堂中，由于實驗器材工具的限制，以教師實驗演示為主，而這種教學方式難以使學生直接地參與課堂，因此不利于他們自主構(gòu)建知識。而利用DIY數(shù)碼放大鏡進行“觀察蚯蚓的剛毛”實驗教學，采用的是學生自主觀察探究、師生合作互動探究的實驗方式，對提升學生的參與興趣和構(gòu)建高效的生物實驗課堂無疑都是具有一定價值的。

3.4? 教學理念創(chuàng)新

以往在進行生物實驗時，教師只是一味地照本宣科，拘泥于教材和教綱，而從利用DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新“觀察蚯蚓的剛毛”這一實驗的教學成果來看，教師大膽突破傳統(tǒng)教學模式，可實現(xiàn)意想不到的教學效果。

4? 總結(jié)

綜上所述，在“觀察蚯蚓的剛毛”這個生物實驗中，利用DIY數(shù)碼放大鏡這一創(chuàng)新實驗器材進行觀察，學生不僅可以清晰觀察到蚯蚓的剛毛體態(tài)，還可以發(fā)現(xiàn)生物結(jié)構(gòu)的其他奧秘，這對學生的生物學習探索是大有幫助的，同時可以促進學生的創(chuàng)新能力、觀察能力、動手能力得到更好的培養(yǎng)，因此建議在今后的生物實驗教學中進一步加大對此種創(chuàng)新實驗工具的研究和探索。

參考文獻

[1]朱德華.利用DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新實驗教學：以“觀察蚯蚓的剛毛”為例[J].實驗教學與儀器，2014，31（2）：38.

[2]王延玲，張明宇.《觀察蚯蚓》實驗的分析與改進方法[J].中小學教學研究，2002（3）：59.