現(xiàn)代教育技術(shù)與生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合探索

龐海龍（西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

現(xiàn)代教育技術(shù)與生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合探索

龐海龍
（西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

從現(xiàn)代教育技術(shù)的內(nèi)涵及與學(xué)科課程整合理論出發(fā)，通過(guò)對(duì)現(xiàn)代教育技術(shù)與生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合實(shí)踐的探索和反思，論述現(xiàn)代教育技術(shù)對(duì)生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的促進(jìn)作用，分析制約現(xiàn)代教育技術(shù)與生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合的因素。

現(xiàn)代教育技術(shù)；生物顯微技術(shù)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；整合

生物顯微技術(shù)是從細(xì)胞乃至分子水平進(jìn)行生命科學(xué)研究的主要手段，在細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、遺傳學(xué)、動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、解剖學(xué)等生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和研究中發(fā)揮著無(wú)可替代的作用，已嵌入生命科學(xué)研究和教學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，學(xué)好這門課對(duì)其他課程的學(xué)習(xí)和研究具有重要促進(jìn)作用。因此，以顯微鏡在生命科學(xué)中的應(yīng)用技術(shù)為核心的生物顯微技術(shù)，就成為高校生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要組成部分，其教學(xué)內(nèi)容主要包括各種光學(xué)顯微鏡及電子顯微鏡的原理、結(jié)構(gòu)組成、使用方法和各類生物樣品的制備技術(shù)等，教學(xué)理論性、實(shí)踐性和技術(shù)性要求都較高。由于當(dāng)前學(xué)生人數(shù)多、課時(shí)有限、儀器設(shè)備尤其是高級(jí)光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡數(shù)量不足，而設(shè)備本身的精密性、復(fù)雜性及貴重性，決定了其數(shù)量不可能多，因此嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)課質(zhì)量?，F(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展及在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)思想、教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)策略等產(chǎn)生了深刻影響，其與生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行科學(xué)、合理地整合，能提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

1　現(xiàn)代教育技術(shù)的內(nèi)涵與學(xué)科課程的整合

現(xiàn)代教育技術(shù)一詞出現(xiàn)于20世紀(jì)，其內(nèi)涵經(jīng)歷了多次演變，目前世界上比較公認(rèn)的是美國(guó)教育傳播與技術(shù)學(xué)會(huì)1994年發(fā)布的有關(guān)教育技術(shù)的定義：“教育技術(shù)是對(duì)與促進(jìn)學(xué)習(xí)有關(guān)的過(guò)程、資源進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)、使用、管理和評(píng)價(jià)的理論與實(shí)踐?！保?］該定義的主旨就是以現(xiàn)代學(xué)習(xí)理論、教學(xué)理論、傳播理論為指導(dǎo)，以現(xiàn)代教育觀、現(xiàn)代學(xué)習(xí)觀、現(xiàn)代人才觀為總攬，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)、系統(tǒng)方法對(duì)教育信息資源進(jìn)行獲取、儲(chǔ)存、加工、創(chuàng)新、傳播，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行有效調(diào)控，使教師的主導(dǎo)性及學(xué)生的主體性都能得到充分體現(xiàn)，從而使教育效果達(dá)到最優(yōu)化。狹義的講，就是以計(jì)算機(jī)為核心，把文字、語(yǔ)音、圖像、視聽都集成在一起，具備對(duì)圖、文、聲音以及活動(dòng)影像獲取、儲(chǔ)存、加工、創(chuàng)新、傳播功能的多媒體集成系統(tǒng)，使其成為在先進(jìn)教育理論指導(dǎo)下所搭建的一種新型教學(xué)平臺(tái)，從根本上改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，構(gòu)建更優(yōu)化的教學(xué)模式，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力、自主探究和合作精神的學(xué)生。所以，現(xiàn)代教育技術(shù)不僅僅是教師利用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)，更不是簡(jiǎn)單意義上學(xué)生對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，而是要實(shí)現(xiàn)教育技術(shù)與學(xué)科教學(xué)的有機(jī)整合［2］。

2　現(xiàn)代教育技術(shù)與生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合

2.1現(xiàn)代教育技術(shù)與生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)課前準(zhǔn)備的整合

生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)前，學(xué)生只有普通光學(xué)顯微鏡及簡(jiǎn)單生物樣品制備知識(shí)，而對(duì)熒光、相差、暗視野、微分、干涉和電子顯微技術(shù)等了解較少。為了使學(xué)生實(shí)驗(yàn)前掌握有關(guān)特殊光學(xué)生物顯微技術(shù)和生物電子顯微技術(shù)知識(shí)，順利完成對(duì)知識(shí)的理解，教師要求學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)、電子圖書館等現(xiàn)代信息技術(shù)手段進(jìn)行課前準(zhǔn)備。學(xué)生根據(jù)教師要求，了解生物顯微技術(shù)的發(fā)展歷史、最新動(dòng)態(tài)、樣品制作新技術(shù)、在生物學(xué)科及其他領(lǐng)域的最新應(yīng)用等，這既節(jié)省了學(xué)生的學(xué)習(xí)時(shí)間，培養(yǎng)其自主獲取信息意識(shí)和能力，又避免了學(xué)生因相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)缺乏造成知識(shí)建構(gòu)障礙。同時(shí)教師將自己制作的CAI課件、電子教案、學(xué)習(xí)資料等通過(guò)E-mail、QQ、個(gè)人BBS、學(xué)院網(wǎng)頁(yè)等傳給學(xué)生，學(xué)生也可通過(guò)同樣的方式將自己獲得的學(xué)習(xí)資料、心得體會(huì)、疑難問(wèn)題等傳給教師，這既可以實(shí)現(xiàn)教育資源共享，又能使學(xué)生及時(shí)得到教師的指導(dǎo)和幫助。

傳統(tǒng)生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖然也要求學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，但由于學(xué)習(xí)信息來(lái)源單一，教材內(nèi)容更新慢，學(xué)生預(yù)習(xí)大多數(shù)都是抄實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，達(dá)不到理想效果。而現(xiàn)代教育技術(shù)以其信息量大、更新快、查詢方便等優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)課前準(zhǔn)備的不足。

2.2現(xiàn)代教育技術(shù)與生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的整合

2.2.1利用現(xiàn)代教育技術(shù)創(chuàng)設(shè)適宜的學(xué)習(xí)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)參與意識(shí) 建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)習(xí)是一種建構(gòu)的過(guò)程，知識(shí)的獲得是學(xué)習(xí)個(gè)體與外部環(huán)境交互作用的結(jié)果，“強(qiáng)調(diào)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的意義，并力圖在更接近、更符合實(shí)際情況的情境里學(xué)習(xí)，以個(gè)人原有的經(jīng)驗(yàn)、心理結(jié)構(gòu)和信念為基礎(chǔ)來(lái)建構(gòu)新知識(shí)，賦予新知識(shí)以個(gè)人理解的意義”［3］。

創(chuàng)設(shè)一種能使學(xué)生主動(dòng)參與、興趣濃厚的課堂教學(xué)氛圍，是喚起學(xué)生主動(dòng)參與意識(shí)的前提和保證?，F(xiàn)代教育技術(shù)具有形、聲、動(dòng)畫兼?zhèn)涞膬?yōu)點(diǎn)，在創(chuàng)設(shè)情境、營(yíng)造氛圍方面比傳統(tǒng)教學(xué)更直接、更有效。如在講授從光學(xué)顯微鏡到電子顯微鏡的發(fā)展演化過(guò)程時(shí)，把從網(wǎng)絡(luò)、央視科技博覽、科普書籍等方面獲得的信息資源，借助多媒體計(jì)算機(jī)編輯、整合在一起呈現(xiàn)給學(xué)生，不但能使學(xué)生系統(tǒng)了解對(duì)顯微鏡技術(shù)發(fā)展有重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家，還能了解他們的真實(shí)工作環(huán)境，學(xué)習(xí)其創(chuàng)新精神，認(rèn)識(shí)到光學(xué)顯微鏡及電子顯微鏡在細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的確立等過(guò)程中的重要作用。

2.2.2利用現(xiàn)代教育技術(shù)突破教學(xué)難點(diǎn)，提高教學(xué)效率利用現(xiàn)代教育技術(shù)中多媒體計(jì)算機(jī)的建模及動(dòng)畫功能，將教學(xué)過(guò)程中不易講清楚的抽象內(nèi)容直觀化、具體化、形象化。如在講授相差顯微鏡的原理時(shí)，其關(guān)鍵的光學(xué)元件聚光器及物鏡中的特殊相板，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但都內(nèi)置于聚光器和物鏡中，無(wú)法展示，僅靠口頭描述及板書示圖講解，學(xué)生理解起來(lái)較困難。利用3DMAX制作特殊相板、物鏡、目鏡及聚光器等光學(xué)元件的三維模型圖，然后將其編輯成動(dòng)畫，形象地模擬這些光學(xué)元件結(jié)構(gòu)、布局及其對(duì)通過(guò)的光線所產(chǎn)生的作用，使學(xué)生能夠從多方位、多角度觀察、分析相差顯微鏡的結(jié)構(gòu)，輕松理解其成像原理。在講授電子顯微鏡的原理時(shí)，由于電子束是不可見的，且電子束的傳播軌跡及電磁透鏡對(duì)電子束的作用與普通光學(xué)顯微鏡完全不同，傳統(tǒng)教學(xué)方式只能從平面角度進(jìn)行講解，對(duì)電子束傳播及電磁透鏡的動(dòng)態(tài)作用變化過(guò)程無(wú)法觀察。利用Flash二維動(dòng)畫功能及3DMAX三維動(dòng)畫功能制作課件，將電子束在電子顯微鏡鏡筒中螺旋線運(yùn)動(dòng)軌跡及電磁透鏡對(duì)電子束產(chǎn)生的會(huì)聚作用形象、直觀地展示給學(xué)生，教師只需略加引導(dǎo)，學(xué)生就可以通過(guò)觀察、分析很容易地理解其原理。

2.2.3利用現(xiàn)代教育技術(shù)提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范操作習(xí)慣 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能的重要環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)操作是學(xué)生實(shí)踐技能的主要表現(xiàn)形式。實(shí)驗(yàn)操作步驟、方法是否正確，動(dòng)作是否規(guī)范，直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與實(shí)驗(yàn)過(guò)程的安全性，所以規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵。如在生物電子顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，電鏡使用操作步驟繁瑣，操作過(guò)程要求嚴(yán)格，樣品制備中用到的藥品（如四氧化鋨）有劇毒，因此，標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的實(shí)驗(yàn)操作就成為實(shí)驗(yàn)課順利進(jìn)行的保證。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，通常是教師先講解或演示實(shí)驗(yàn)器材的操作方法與實(shí)驗(yàn)操作步驟，然后讓學(xué)生按示范去做，教師巡回指導(dǎo)。這種教學(xué)方式在人數(shù)少、操作過(guò)程簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)中比較適用，而在大班授課、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多、涉及的實(shí)驗(yàn)儀器精密復(fù)雜、操作過(guò)程要求極其嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有優(yōu)勢(shì)，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能的目的。利用現(xiàn)代教育技術(shù)將繁瑣的實(shí)驗(yàn)步驟、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的操作過(guò)程制成錄像或用Flash、3DMAX等軟件設(shè)計(jì)成動(dòng)畫在大屏幕上播放，學(xué)生還可以利用其快進(jìn)、快退、慢播、超級(jí)鏈接、局部放大等功能，隨時(shí)鞏固、反復(fù)練習(xí)，逐步完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程，培養(yǎng)規(guī)范操作習(xí)慣。

2.2.4利用現(xiàn)代教育技術(shù)突破時(shí)空、條件限制，拓展教學(xué)內(nèi)容生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)操作時(shí)間長(zhǎng)，不能在一次實(shí)驗(yàn)課內(nèi)完成；有些操作技術(shù)性要求很高，或者所用藥品有劇毒，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過(guò)程存在危險(xiǎn)性，通常由教師來(lái)做，不讓學(xué)生動(dòng)手。如電鏡樣品制備實(shí)驗(yàn)一般歷時(shí)較長(zhǎng)，從取材、固定到最后制成切片上電鏡觀察，大約需要一個(gè)星期時(shí)間，對(duì)于課時(shí)有限的學(xué)生來(lái)說(shuō)不可能完成。我們把實(shí)驗(yàn)過(guò)程制成動(dòng)畫或視頻，通過(guò)播放課件讓學(xué)生有身臨其境的感受，達(dá)到演示實(shí)驗(yàn)的效果。實(shí)驗(yàn)要求高、危險(xiǎn)性大、平時(shí)不能做的實(shí)驗(yàn)，如四氧化鋨溶液的配制、超薄切片的制作、臨界點(diǎn)干燥、電子顯微鏡的操作等，我們把具體操作過(guò)程做成交互式課件，讓學(xué)生參照實(shí)物在計(jì)算機(jī)上模擬操作達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。?duì)于涉及激光共聚焦顯微鏡、原子力顯微鏡、掃描隧道顯微鏡等大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室沒(méi)有的設(shè)備的實(shí)驗(yàn)，可利用網(wǎng)絡(luò)從專業(yè)期刊、專業(yè)網(wǎng)站等獲取相關(guān)信息資料并進(jìn)行二次加工，將其融入相應(yīng)的課件中展示給學(xué)生，同時(shí)提供相關(guān)網(wǎng)址，讓學(xué)生利用課余時(shí)間自己查閱，不但拓寬了學(xué)生的知識(shí)面，而且培養(yǎng)了其現(xiàn)代教育技術(shù)素養(yǎng)。

2.2.5利用現(xiàn)代教育技術(shù)輔助學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析 生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)的目的就是要學(xué)生通過(guò)正確、規(guī)范的操作制作出合格的樣品標(biāo)本，在光鏡或電鏡下觀察到清晰的細(xì)胞結(jié)構(gòu)像，并對(duì)觀察到的圖像做出準(zhǔn)確的解讀。在生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)中，無(wú)論在光鏡還是電鏡下，觀察到的圖像都是平面的，同時(shí)由于電鏡放大倍數(shù)大、分辨率高、視野小，在電鏡下觀察到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和光鏡下以及教材中的模式圖都相差很大。學(xué)生要正確識(shí)別電鏡下的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，必須要了解不同組織細(xì)胞的電鏡超微結(jié)構(gòu)圖，在大腦中構(gòu)建起細(xì)胞結(jié)構(gòu)的立體印象，再聯(lián)系各種細(xì)胞器的模式圖和細(xì)胞的光鏡圖，正確解讀在電鏡下觀察到的圖像的生物學(xué)意義。利用掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等手段，將教材中的模式圖、插圖、電鏡細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)圖譜進(jìn)行掃描、拍照，利用網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)圖片，然后用photoshop等圖形軟件進(jìn)行分解、合成，處理成適用于教學(xué)的圖片。利用CorlDraw、Freehand等繪圖軟件繪制一些簡(jiǎn)單的示意圖，利用3DMAX建構(gòu)細(xì)胞及細(xì)胞器的三維模型等，借助于Authorware等合成軟件，按照從點(diǎn)到線、從線到面、從二維到三維、從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、從宏觀到微觀、從微觀到整體的原則將其制成課件，并配以相應(yīng)的文字或音頻說(shuō)明。借助于這樣的課件，教師稍加指導(dǎo)，學(xué)生就能很容易識(shí)別在電鏡下觀察到的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，同時(shí)很快在大腦中建構(gòu)起細(xì)胞的立體結(jié)構(gòu)圖片，并和理論課相關(guān)知識(shí)相聯(lián)系，不但加深了記憶，而且降低了電鏡圖片的解讀難度。

3　現(xiàn)代教育技術(shù)與生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合的反思

3.1現(xiàn)代教育技術(shù)與生物顯微技術(shù)實(shí)驗(yàn)整合的效果

現(xiàn)代教育技術(shù)使傳統(tǒng)教學(xué)方式發(fā)生了改變，克服了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中遇到的困難，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教師教學(xué)效率，優(yōu)化了教學(xué)過(guò)程，豐富了教學(xué)內(nèi)容，節(jié)約了課堂時(shí)間，使學(xué)生主體性得以充分體現(xiàn)、教師的主導(dǎo)作用得以有效發(fā)揮、教學(xué)質(zhì)量得到提高，同時(shí)加深了學(xué)生對(duì)現(xiàn)代教育技術(shù)的認(rèn)識(shí)［4］。大多數(shù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上積極主動(dòng)，能夠運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)順利完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并提高了信息素養(yǎng)。

3.2現(xiàn)代教育技術(shù)與生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)整合存在的問(wèn)題

一是實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)代教育技術(shù)硬件設(shè)備相對(duì)滯后。隨著教育改革的不斷深入以及教育部對(duì)現(xiàn)代教育技術(shù)的重視，高等院校對(duì)現(xiàn)代教育技術(shù)的重視程度不斷提升，投資建設(shè)了校園網(wǎng)、數(shù)字圖書館、多媒體教室、多媒體語(yǔ)音室等，其在教學(xué)、科研中發(fā)揮了重要作用。但在多媒體實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方面投資明顯不足，如我校幾個(gè)理科院系均沒(méi)有多媒體實(shí)驗(yàn)室。這阻礙了現(xiàn)代教育技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革不能取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展的原因之一。

二是實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員及實(shí)驗(yàn)課教師缺乏系統(tǒng)的現(xiàn)代教育技術(shù)培訓(xùn)。實(shí)驗(yàn)課教師及實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員對(duì)利用現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)的目的、指導(dǎo)思想、設(shè)計(jì)原則、方法等缺乏系統(tǒng)學(xué)習(xí)，沒(méi)有掌握利用現(xiàn)代教育技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的手段，對(duì)現(xiàn)代教育技術(shù)認(rèn)識(shí)不高，導(dǎo)致現(xiàn)代教育技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用滯后。

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1671-1246（2016）15-0036-03