數碼顯微互動系統在藥用植物病理學實驗教學中的應用與探索

薛彩云　周如軍　李自博　郝寧　樸靜子　李天亞

摘要 為提高藥用植物病理學實驗課程教學水平、創新教育教學方法、實現實驗教學信息化，沈陽農業大學植物保護實驗教學中心將數碼顯微互動系統引入實驗教學過程中，不斷探索與實踐藥用植物病理學實驗教學新模式。本文介紹了藥用植物病理學實驗課程的基本情況，分析了傳統實驗教學現狀與不足，探討了數碼顯微互動系統的優勢及其應用于該課程的模式構建，并分享了取得的教學效果，以期為數碼顯微互動與農林院校實驗教學融合的教育教學方法研究提供參考借鑒。

關鍵詞 藥用植物病理學；實驗教學；數碼顯微互動

中圖分類號 G642.3? ?文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2023）08-0184-03

創新以學生發展為中心的教育教學方法，推進農林教育教學與信息技術深度融合，提升農林課程的高階性、創新性和挑戰度，是新農科建設對高等農林教育教學的要求，也是我國教育發展的必由之路[1]。數碼顯微互動技術是近年興起的一種集合數碼顯微技術與網絡信息技術的綜合性信息技術[2]?；谠摷夹g的數碼互動系統是一種新型的教學工具，已廣泛應用于高等農林院校生命科學領域的形態學分支科學實驗教學中，推動了實驗教學模式改革與信息化建設，提升了實驗課的教學效率和質量[3-5]。沈陽農業大學植物保護實驗教學中心于2019年建成了數碼顯微互動實驗室，將數碼顯微互動系統融入到植物保護實驗教學中，不斷探索與實踐現代化信息技術與實驗教學相結合的新模式。藥用植物病理學實驗課程應用數碼顯微互動系統開展實驗教學，實現了教學方法和教學模式的改革與創新，有效提高了實驗教學效果和質量?；诖耍疚膶乃幱弥参锊±韺W實驗課程的基本情況、傳統藥用植物病理學實驗教學的現狀與不足、數碼顯微互動系統的優勢及其應用于藥用植物病理學實驗課程的模式構建及取得的教學效果等方面展開闡述，以期為數碼顯微互動與農林院校實驗教學融合的教育教學方法研究提供參考借鑒。

1 藥用植物病理學實驗課程基本情況

藥用植物病理學是沈陽農業大學中草藥栽培與鑒定專業重要的專業基礎課，也是植物保護專業熱門選修課[6]。藥用植物病理學實驗課程是同藥用植物病理學理論課程并行的實踐教學環節。目的是在講授藥用植物病理學理論知識的基礎上，引導學生對植物病理學的實踐技能進行學習，對生產中發生較重的藥用植物病害進行識別和鑒定。通過實驗教學使學生掌握重要、常見的藥用植物病害的癥狀特點及病原特性。同時，使其掌握植物病害鑒定中癥狀診斷、病原鑒別的綜合技術和方法，進而提高學生的實踐能力和綜合分析能力。課程的主要內容包括藥用植物病害癥狀觀察和藥用植物病原菌主要類群形態觀察等內容。實驗課上不僅涉及藥用植物典型病害實體標本癥狀觀察，還涉及引起藥用植物病害的病原菌顯微形態特征觀察。其中，病原菌顯微形態觀察是藥用植物病理學實驗課上重要的學習內容，能夠使學生了解藥用植物病害病原的多樣性和復雜性，掌握主要病原菌的形態特征和鑒別方法。經過多年的實踐教學積累，藥用植物病理學實驗已經形成了一套完整的實驗課程體系，為中草藥栽培與鑒定和植物保護專業本科生的實驗教學和實踐創新能力培養提供了可靠的前提和保障。

2 傳統藥用植物病理學實驗教學的現狀

傳統的藥用植物病理學實驗課的教學模式為教師采用板書或幻燈片等先講解實驗目的和實驗內容，布置實驗任務和作業；之后，學生進行觀察操作，學生如果有問題，舉手示意，教師巡回指導；最后，學生完成作業。藥用植物病害癥狀觀察主要用到藥用植物病害盒制標本和液浸標本等實體標本，通過肉眼即可觀察到病部癥狀特點，一般無需其他設備輔助，教師可以手持標本樣本，同時為多名學生示范指導。而在病原菌形態顯微觀察實驗課上，學生人手一臺傳統光學顯微鏡，獨立進行鏡下觀察與操作。由于傳統顯微設備設計上的個體性和封閉性的特點，基于傳統顯微設備的實驗教學模式的弊端逐漸顯現。首先，學生在觀察的過程中遇到問題，需要教師親自操作“一對一”示范指導。通常一名教師要巡回輔導幾十名學生，無法實現對學生的充分監督和及時有效指導。其次，學生只能看到自己鏡下的結構特征，教師或學生在顯微鏡下觀察到的典型的形態特征不能作為示教示范給其他學生，導致共性問題重復講解。如學生在初次觀察殼針孢屬或莖點霉屬病原真菌的分生孢子器時，難以識別顯微鏡視野下的特征結構，教師通常需要在視野下調試出典型結構，給學生輪流示范講解，增加了教師勞動強度。再次，課上教師分身乏術和師生無法共享鏡下圖像，教師難以及時發現學生鏡下問題，教師與學生、學生與學生間也無法實現及時交流互動。因此，基于傳統顯微觀察實驗室的藥用植物病理學實驗課程存在教學效率不高、示教效果不理想、教師與學生互動性差等問題，直接影響了教學效果。

3 數碼顯微互動在藥用植物病理學實驗教學中的優勢

數碼顯微互動系統主要由數碼顯微鏡、圖象系統、計算機軟件系統和語音系統4個部分構成，還可以加設多媒體投影系統，具有強大的顯微觀察、圖像采集分析、圖像和語音傳輸等功能[4]?；谝陨瞎δ埽瑪荡a顯微互動系統在藥用植物病理學實驗教學中發揮了較大優勢。

3.1 圖像實時傳輸與共享

數碼顯微互動系統的教師端和學生端都有專用的顯微鏡和電腦，通過網絡信息技術將教師端和學生端聯絡在一起。教師端鏡下圖像可傳給學生端，學生端圖像也可傳給教師端，教師端與學生端圖像可雙向傳送和共享。

3.2 實現實時監控和互動

教師端電腦可實時監控每位學生鏡下畫面，掌握學生實際操作和觀察的情況，及時發現問題并快速、直觀地進行講解和操作演示指導。例如，學生第一次進行顯微鏡使用和顯微觀察，有時會將視野下的氣泡或其他雜質當成病原物的目標結構，利用數碼顯微互動系統，教師可在教師端電腦上及時發現問題并指正。同樣，學生觀察中發現問題，也可通過提問功能和語音傳輸及時向教師提問。對于共性的問題，教師可同時面向全部學生解答。

3.3 圖像采集功能

學生在課堂上觀察到的典型特征的結構，可利用圖像采集、編輯和存儲功能拍攝圖像留存，用于放大觀察和繪圖使用；采集的圖像還可用于教師教學演示或制作多媒體課件使用；另外，還可建立專門的電子圖像庫，作為實驗課程教學專用或用于建立數字標本庫。

4 基于數碼顯微互動的藥用植物病理學實驗教學模式構建

針對傳統的顯微觀察實驗課中存在的問題，筆者所在學校植物保護實驗教學中心發揮數碼顯微互動系統的優勢，將數碼顯微互動系統引入藥用植物病理學實驗并積極探索構建了實驗教學新模式。利用數碼顯微互動系統的藥用植物病理學實驗課程教學模式：首先，教師通過多媒體課件授課，講解實驗目的、實驗內容和實驗方法，利用課件中的圖片向學生展示和講解藥用植物病害的病癥與病狀、病原物的形態特征等，并布置課堂實驗任務；接著，學生進行顯微鏡操作和切片觀察。教師在這個時段全程監控學生鏡下畫面和具體操作，發現問題及時指正，學生有問題也可向教師提問，師生及時互動和溝通。在此期間，學生還可對觀察到的典型形態特征拍照留存；之后，教師根據掌握的學生的課上學習情況，針對課堂上的重點難點示范教學，將教師端鏡下的典型結構特征共享給學生，或將某位學生鏡下圖像共享給其他學生；最后，學生完成課堂布置的任務和作業。與傳統教學模式相比，基于數碼顯微互動的藥用植物病理學實驗的新型教學模式在提高課堂教學效果和培養學生創新創造能力等方面發揮了明顯的優勢。

5 基于數碼顯微互動系統的藥用植物病理學實驗教學效果

5.1 提高了實驗教學效率和質量

數碼顯微互動系統有教師對學生全程實時監控、師生實時交流互動、圖片資源共享、示范教學作用強等作用和優勢。教師可直觀有效地講解重點難點，還可將典型的形態結構圖像示教給學生，有利于建立良好課堂秩序，避免同一個問題重復講解，減輕教師勞動強度。學生及時提出問題并快速得到解答，能夠擴充課堂教學的信息量，激發學生的學習熱情和學習興趣，從而提高學生實踐創新能力和知識掌握效果，提升實驗教學的效率和質量。

5.2 提升了學生課堂參與度

數碼顯微互動系統具備的教師和學生、學生和學生實時雙向溝通、學生鏡下圖像共享和學生多人分組討論等功能和優勢，可使學生由“填鴨式”消極被動學習，轉變為發現問題和解決問題的主動式學習，提高學生創造能力和操作能力，調動學生的主觀能動性，使學生積極踴躍參與到課堂學習和討論中，提升學生的課堂參與度。

5.3 豐富了實驗教學內容

利用數碼顯微互動系統的圖片采集功能，教師可提前在備課時對典型的病原菌形態結構進行圖像采集和保存，還可在課堂上對任意一臺顯微鏡下的圖像進行捕捉拍照和保存。這些圖片不僅可以在課堂上作為示教，還可用于藥用植物病害病原物典型形態結構的實驗教學素材。在教學過程中，可逐漸建立病原物形態結構圖片庫，用于后續的理論和實驗教學，豐富和補充了教學內容和教學資源。

6 結語

數碼顯微互動系統作為一種全新的實驗教學用教具，應用于藥用植物病理學實驗課程中，發揮了現代信息化技術的優勢，促進了傳統實驗教學模式的改革與創新，建立了新型教學模式。數碼顯微互動與藥用植物病理學實驗相結合，有利于提高教學效率和質量，拓展和豐富實驗教學的內容，提升學生實踐創新能力和綜合素質。目前，數碼顯微互動系統功能仍有待充分開發和利用，實驗教學人員還需繼續深入研究和探索實踐，使信息技術更好地服務于實驗教學，為創新型人才培養提供支撐和保障。

7 參考文獻

[1] 安吉共識——中國新農科建設宣言[J]. 中國農業教育，2019，20（3）：105-106.

[2] 薛彩云，梁亞萍，董輝，等. 植物保護實驗教學中心數碼顯微互動系統建設構想[J]. 教育現代化，2019，6（61）：195-197.

[3] 周鑫鈺，任佐華，莫磊，等. Motic數碼顯微互動系統在普通植物病理學實驗教學中的應用[J].教育教學論壇，2020（34）：378-379.

[4] 薛彩云，董輝，周如軍，等. 數碼顯微互動系統助力創建線上實驗教學新模式[J]. 2021，8（10）：1-4.

[5] 傅欣蕾，張鑫，高曼莉，等. 信息技術與園林樹木學課程教學深度融合的路徑與方法[J].黃山學院學報，2022，24（3）：133-136.

[6] 周如軍，傅俊范，郝寧，等.藥用植物病理學課程建設與創新[J].高等農業教育，2011（7）：47-50.

（責編：王 菁）

基金項目 沈陽農業大學2022年度教育教學研究立項（2022-02）；沈陽農業大學2021年度教育教學研究立項（2021-112）。

作者簡介 薛彩云（1982—），女，山西臨汾人，博士，高級實驗師。研究方向：植物病理實驗室建設與管理。

收稿日期 2022-12-26