顯微鏡室升級改造后的數(shù)碼互動系統(tǒng)在形態(tài)學實驗教學中的應用

宋卉 劉華珍 彭克美

摘要：數(shù)碼互動教學系統(tǒng)是近幾年興起的一種新型實驗教學手段，為適應教育教學改革發(fā)展的新形勢和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求，華中農(nóng)業(yè)大學動醫(yī)學院形態(tài)學實驗室在原有設備條件基礎上改裝的顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)，不僅改善了教學條件，同時大大提高了教學質量和效果，增強了學生的學習積極性。

關鍵詞：顯微鏡室；升級改造；數(shù)碼互動系統(tǒng)；實驗教學；教學效果

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）52-0243-02

動物解剖學、組織學、胚胎學、病理解剖學、寄生蟲學等均屬于形態(tài)學，這些課程中約50%的內容為實驗課。實驗教學是鍛煉學生實際操作技能的重要環(huán)節(jié)，多視角全方位地強化形態(tài)學的直觀性，有效地綜合運用現(xiàn)代教育設備和手段，如顯微攝像、數(shù)碼投影等多媒體教學，既可提高教學效率，收到很好的教學效果，又能節(jié)約實驗動物的經(jīng)費開支。隨著教學改革的深入和發(fā)展，華中農(nóng)業(yè)大學動物科技——動物醫(yī)學院顯微鏡室原有的儀器設備和條件已不能滿足新形勢下教學的需要，為適應教育教學改革發(fā)展和創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求，深化實驗教學改革，加強實驗教學條件建設，切實提高實驗教學質量和人才培養(yǎng)質量，按照“功能強勁、結構合理、通用綜合、先進高效”的教學實驗平臺和專業(yè)基礎實驗室的建設目標，及“統(tǒng)一管理、優(yōu)化配置、資源共享、對外開放”的要求，我們將形態(tài)學實驗教學平臺中的顯微鏡改裝為顯微形態(tài)實驗課數(shù)碼互動系統(tǒng)，經(jīng)過幾個學期的教學實踐，效果良好，表明這一系統(tǒng)給實驗教學帶來了全新的理念，不僅改善提高了教學條件，同時大大提高了學生的學習積極性。

一、傳統(tǒng)形態(tài)學實驗教學的弊端

本學院以往的形態(tài)學實驗課教學模式主要是老師先對實驗內容通過黑板繪圖、教學掛圖、示教鏡、錄像片等教學手段作示教，然后由學生在顯微鏡下觀察并完成繪圖作業(yè)。實驗過程中由于設備限制，形成教師和學生分離式的教學模式。學生分別獨自觀察，通過舉手發(fā)問請老師指導切片觀察中的問題，而教師則采取自由巡回方式解答學生觀察中所出現(xiàn)的問題，教師只能知道學生正在看什么切片，不知道學生在切片上看到什么內容，是否找到了所要觀察的組織結構，并掌握和辨別各個組織器官的顯微結構特點。此外，由于學生顯微鏡不設置教師觀察接口，學生提出問題，教師只能換位觀察并據(jù)此給予解答，這種方法不僅效率低，更可能由于切片移位造成目的物丟失，甚至因移位造成師生在觀察和理解上的錯位，以致給出錯誤的解答。而且由于師生不能同時在同一畫面上觀察，只能在固定切片位點上的較為粗糙和模糊的層面上進行討論，因此，難以準確和詳盡地解答。而數(shù)碼互動系統(tǒng)則改變了傳統(tǒng)的形態(tài)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(tài)觀察變?yōu)閹熒拥膱D像共享的高效率教學體系。

二、顯微數(shù)碼互動實驗室在形態(tài)學實驗教學中的先進性和使用學科

顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)是近幾年興起的集數(shù)碼顯微系統(tǒng)、語言交流、視頻交流和應用軟件系統(tǒng)為一體的新型教學工具，已廣泛應用于解剖學、組織胚胎學、病理學及植物學等多個形態(tài)學分支科學的實驗教學中。我們經(jīng)過充分的調研后，將原有七十多臺雙目顯微鏡的形態(tài)學教學實驗室升級改造，建立了一套完整的顯微數(shù)碼互動教學系統(tǒng)。該系統(tǒng)中教師用和學生用顯微鏡內置有數(shù)碼顯像鏡頭，所有學生鏡下結構可在教師端的計算機及屏幕上同步顯示，也可有選擇地顯示任何一臺顯微鏡的圖像。實踐證明，該系統(tǒng)具有明顯提高教學質量和教學效率的優(yōu)勢。

1.實時監(jiān)控，加強教學指導性。教師可以利用數(shù)碼互動系統(tǒng)的學生通道，隨時觀察每個學生顯微鏡下的組織結構，及時發(fā)現(xiàn)實驗中存在的問題并對學生進行指導。以往教師要求學生找切片中的特定結構時，總有學生在錯誤的位置上找，有的看過切片后還沒找到，有的直到問老師才發(fā)現(xiàn)位置不對。學習效率低，學習效果差，而采用數(shù)碼互動系統(tǒng)的瀏覽和監(jiān)控功能，教師便能快速發(fā)現(xiàn)問題，及時糾正錯誤，隨時掌握學生的學習情況，切實提高教學效率和效果。

2.互動多樣，豐富教學形式。目前的教學模式中總有學生因為內向或怕他人取笑問題太幼稚而羞于提問，現(xiàn)在學生可隨時通過“提問按鈕”向老師提問。老師可以選擇“師生對講模式”對其進行單個輔導。如果同一問題提問的人較多，具有代表性，老師則可以選擇“全通話模式”，對全體同學進行重點難點示教。利用“學生示范模式”功能，教師便可以有效進行課堂提問和小測驗，此時教師與一位學生對話時，所有學生可以收聽但不能發(fā)言。而“分組討論模式”組內學生可互相通話，教師可隨時加入。主要用于復習和小測驗，促進學生自學，培養(yǎng)學生互相學習、團結協(xié)作的精神。

3.資源共享，提高教學質量。由于組織切片的多樣性和切片制作水平等原因，每個學生觀察的同一種器官切片的組織結構不盡相同。在以往我們的實驗教學模式下，如有學生在觀察切片時找到特殊或典型的結構，教師往往需要組織周邊的同學換位輪流觀察該切片，這樣雖充實了課堂的實踐內容，卻極大地影響了課堂教學進程和課堂正常紀律。而數(shù)碼互動系統(tǒng)則可將該學生觀察的鏡下結構投影到大屏幕上，讓全體學生隨著教師的講解進行觀察。通過這種即時動態(tài)示教，激發(fā)了學生的積極性，實現(xiàn)了資源共享，切實提高教學質量。

三、形態(tài)學實驗教學平臺中顯微鏡的升級改造

目前，我院改造后的顯微數(shù)碼互動實驗室可容納72名學生與教師同時上課，教室內除配備1臺數(shù)碼投影機外，每人均配置1臺計算機及1臺光學雙目顯微鏡，每套數(shù)碼互動教學系統(tǒng)由數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)、語音問答系統(tǒng)、計算機軟件系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)等部分組成，包括師生交流、學生示范、全通話、分組討論等多種交流模式，具備多畫面實時顯示、可選擇式多向語音回答及交談式顯微鏡LED指示等功能。教師端主顯微鏡和主計算機同時連接72臺學生端顯微鏡和計算機，教師端和學生端顯微鏡下圖像均可經(jīng)圖像處理系統(tǒng)實時傳輸?shù)礁髯缘娘@示器上，達到與計算機同步切換的效果，因而教師可以在主顯示器上有選擇地顯示學生端的任何一臺顯微鏡下拍攝到的組織切片顯微圖像，使學生能實時動態(tài)觀察典型的組織形態(tài)結構，有利于教師向全體同學講授。學生端計算機也具有攝像功能，可將需要的顯微鏡下圖像拍攝并保存在計算機內以備以后復習時再用。

顯微數(shù)碼互動式教學系統(tǒng)包含：工作臺本體，其中央位置設有一辨識區(qū)；計算機，包含一屏幕，該計算機連接該工作臺本體；教具，用以置放于工作臺本體的辨識區(qū)；識別系統(tǒng)，電性連接該工作臺本體及該計算機，用以辨別該教具。所以，只要具備多媒體設備和一定數(shù)量的顯微鏡，有固定的安裝場地，環(huán)境良好，另有音響、無線接收器等配套設施的教室均可在原有設備條件基礎上進行改裝，使之能夠與原有設備有機配合，形成一套完整的互動多媒體系統(tǒng)，真正實現(xiàn)“統(tǒng)一管理、優(yōu)化配置、資源共享”。

參考文獻：

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[3]李麗，李樹蕾.數(shù)碼互動教室在組織學與胚胎學實踐教學中的應用[J].長春中醫(yī)藥大學學報，2009，25（1）：157.

基金項目：國家精品課程建設項目，華中農(nóng)業(yè)大學教學條件建設項目

作者簡介：宋卉（1975-），女，華中農(nóng)業(yè)大學動醫(yī)學院講師，博士，研究方向為組織胚胎學、神經(jīng)免疫學。

通訊作者：彭克美（1953-），男，華中農(nóng)業(yè)大學動醫(yī)學院教授，碩士，研究方向為組織胚胎學、神經(jīng)生物學。