依托顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)，提高生物實驗教學(xué)有效性

高中生物教材中有16個實驗，其中有9個實驗要使用顯微鏡，因此掌握好顯微鏡的使用方法，對學(xué)好生物學(xué)相當(dāng)重要。但是傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡，使用時有諸多缺陷。如學(xué)生不易操作，難以激發(fā)興趣；教師不易示范，難以及時指導(dǎo)；好的圖像無法保存，難以共享等。數(shù)碼顯微鏡的誕生，很好地解決了以上問題，且因為易學(xué)易教，所以應(yīng)用于高中生物實驗課堂而深受學(xué)生的歡迎。

一、顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)簡介

數(shù)碼顯微鏡是將普通的光學(xué)顯微鏡配上數(shù)字?jǐn)z像頭，使顯微鏡看到的圖像通過數(shù)模轉(zhuǎn)換，成像在與顯微鏡相連的計算機(jī)屏幕上。它操作方便、直觀，可以將圖片保存、打印，配備測量軟件后可以測量各種數(shù)據(jù)；它簡單易學(xué)，學(xué)生很快便能獨立操作使用數(shù)碼顯微鏡來觀察植物細(xì)胞、單細(xì)胞動物等自然物體，并自行拍照、保存、錄像、提交生物作業(yè)，學(xué)習(xí)熱情空前高漲。

顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)是將單個的數(shù)碼顯微鏡通過計算機(jī)與教師機(jī)聯(lián)系在一起，通過計算機(jī)軟件的有機(jī)整合，形成師生互動、生生互動、圖像共享的教學(xué)系統(tǒng)。顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)一般包括數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)、計算機(jī)軟件系統(tǒng)、投影系統(tǒng)等。通過這個系統(tǒng)，能將學(xué)生視野中的典型圖像及時顯示給大家觀察，同時還可進(jìn)一步將實時圖像投影到大屏幕上，以便教師講解、點評，使全體學(xué)生都能共享圖像，還可作為資料查閱。由此可見，使用顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)有效解決了傳統(tǒng)顯微實驗設(shè)備的種種弊端，對提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率都起到了很大的推動作用。

二、顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)在高中生物實驗教學(xué)中的作用

1.變革生物課堂教學(xué)方式，提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)

進(jìn)入高中后的第一堂生物課，就在顯微數(shù)碼互動教室教學(xué)“走進(jìn)細(xì)胞”一課。學(xué)生通過很短時間的學(xué)習(xí)，就初步學(xué)會了數(shù)碼顯微鏡的使用方法。如在教師提供的霉菌、顫藻、人口腔上皮細(xì)胞等多種材料中，任選幾種細(xì)胞制作成臨時裝片，在顯微鏡下觀察比較不同細(xì)胞的異同點。學(xué)生很快沉浸在觀察微觀生物世界的歡樂海洋里，流連忘返。觀察結(jié)束后，學(xué)生紛紛挑選最佳圖片保存，并上傳至教師機(jī)。下課后，有不少學(xué)生要求加入生物興趣小組，課后采集各種生物材料進(jìn)行自主實驗，開展研究性學(xué)習(xí)。這樣的生物課堂教學(xué)，不僅創(chuàng)新了教學(xué)方法，還豐富了教學(xué)內(nèi)容，極大地調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)生物學(xué)的積極性，提高了學(xué)生的生物科學(xué)素養(yǎng)。

2.優(yōu)化實驗教學(xué)過程，提高實驗課堂效率

人教版高中生物必修一中有一個經(jīng)典的顯微實驗教學(xué)課——《觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂》。在使用傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡做實驗時主要有三個問題：一是成功率低，只有少數(shù)學(xué)生能夠成功觀察到特定時期的分裂圖像。原因主要是由于普通光學(xué)顯微鏡的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，學(xué)生操作有一定的困難，而教師的指導(dǎo)只能落實在少數(shù)人身上。二是教師不能實時看到大多數(shù)學(xué)生顯微鏡下的圖像，對學(xué)生的實驗情況不了解，許多問題不能得到及時的發(fā)現(xiàn)和糾正。三是通過目鏡觀察計數(shù)不同時期的細(xì)胞時，學(xué)生眼睛易疲勞，常應(yīng)付了事，失去興趣。而使用數(shù)碼顯微鏡則能很好地解決上述三個問題。當(dāng)學(xué)生在觀察中找不到洋蔥根尖有絲分裂所需時期的圖像時，可以按一下電子舉手按鈕，教師就能通過電腦屏幕發(fā)現(xiàn)該學(xué)生，隨即打開該學(xué)生的顯微鏡觀察畫面，與其單獨進(jìn)行討論交流。如果是共性問題，教師也可以利用投影屏幕，與全體學(xué)生一起進(jìn)行分析解答。學(xué)生之間也可以通過計算機(jī)屏幕或投影屏幕互相看到對方所觀察到的有絲分裂圖像，即時進(jìn)行互動交流。同時，學(xué)生通過計算機(jī)屏幕對每個視野里的細(xì)胞計數(shù)也方便快捷，易發(fā)現(xiàn)各個時期的細(xì)胞圖像，成功率大大提高。更重要的是，在實驗過程中對不容易見到的典型畫面及某些特殊現(xiàn)象能及時拍攝保存，豐富教學(xué)資料，便于教師應(yīng)用于以后的教學(xué)。

3.拓寬課本實驗，開展研究性學(xué)習(xí)

利用數(shù)碼顯微鏡的定時拍照、錄像等功能，一些學(xué)生進(jìn)行了草履蟲在不同環(huán)境中生活狀態(tài)的研究性學(xué)習(xí)。在整個研究性學(xué)習(xí)過程中，教師只負(fù)責(zé)提供實驗材料——草履蟲，學(xué)生分組討論、設(shè)計了不同的實驗課題。如有一組學(xué)生設(shè)計了“探究常見飲料對草履蟲生活的影響”的課題，他們將草履蟲培養(yǎng)液滴在有棉纖維的載玻片上制作成臨時裝片，先觀察正常狀態(tài)下草履蟲的數(shù)量、活動狀態(tài)，然后用引流法使草履蟲處在不同飲料中，利用數(shù)碼顯微鏡的攝像功能，把滴加飲料前后的草履蟲生活狀態(tài)拍攝下來，留作為視頻資料，參與形成課題報告。這樣的研究性學(xué)習(xí)例子還有很多，有效培養(yǎng)了學(xué)生合作研究和實驗設(shè)計的能力。

綜上所述，顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)在實驗教學(xué)中的優(yōu)勢是顯而易見的，它將微觀世界通過圖片、錄像等形式展現(xiàn)在學(xué)生面前，增強(qiáng)了教學(xué)的直觀性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，教師可及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生實驗中存在的問題，并作出指導(dǎo)與較為客觀的評價，提高了生物實驗教學(xué)的有效性。

（責(zé)任編輯杜華）