高清攝像頭應(yīng)用于顯微鏡實(shí)驗(yàn)教學(xué)

占晨達(dá)+朱建木

演示實(shí)驗(yàn)中，教師需要讓每個(gè)學(xué)生都能清晰地觀察到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而保證演示實(shí)驗(yàn)的有效性。然而，顯微鏡演示實(shí)驗(yàn)存在著可視性差，顯微鏡視野難以被展示等先天缺陷。這些缺陷會(huì)嚴(yán)重影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。高清攝像頭是一種視頻輸入設(shè)備，它可以通過(guò)USB接口和電腦相連，利用攝像頭的放大作用，讓畫(huà)面通過(guò)同步直播的方式呈現(xiàn)給學(xué)生，可以避免這些缺陷帶給教學(xué)的負(fù)面影響。下面，筆者從多個(gè)角度進(jìn)行說(shuō)明論證。

1高清攝像頭的優(yōu)點(diǎn)

1.1靈活方便

首先，數(shù)字?jǐn)z像頭購(gòu)買(mǎi)途徑廣泛，市面上出售的大多數(shù)攝像頭都不需要安裝驅(qū)動(dòng)軟件，即插即用；其次，數(shù)字?jǐn)z像頭外形小巧，攜帶方便，教師可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)的需要，安放在教室任何位置。投影儀雖然也能起到類(lèi)似的效果，但是投影儀都被固定了，只能通過(guò)單個(gè)角度進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，活動(dòng)空間狹小，不能滿足教學(xué)需要。

1.2畫(huà)面清晰

市售的數(shù)字?jǐn)z像頭像素在30 ～1 800 W之間，選用像素較大、可自動(dòng)調(diào)焦的高清攝像頭，畫(huà)質(zhì)清晰，可以滿足學(xué)生觀察的需要。

1.3價(jià)格低廉

客觀地說(shuō)，顯微攝像技術(shù)早已成熟，高等院校乃至條件好的高級(jí)中學(xué)都有配備，但這些設(shè)備價(jià)格昂貴，很多學(xué)校沒(méi)有條件配備使用。數(shù)字?jǐn)z像頭價(jià)格低廉，百余元就能買(mǎi)到畫(huà)面較為清晰的攝像頭，如果能和顯微鏡配合起來(lái)使用，也能達(dá)到相同的效果。

1.4現(xiàn)場(chǎng)感強(qiáng)

有些教師通過(guò)下載網(wǎng)上視頻，向?qū)W生展示操作細(xì)節(jié)及細(xì)微的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，但這樣的展示并不是教師實(shí)際動(dòng)手操作的，教師的講述也不能和視頻播放同步，學(xué)生興趣性不高。具體操作層面上難度較大。

2高清攝像頭的使用方式

2.1獨(dú)立式

獨(dú)立式就是讓攝像頭與實(shí)驗(yàn)儀器分離，攝像頭只作為旁觀者（而不是參與者）出現(xiàn)，負(fù)責(zé)把實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行傳遞。使用時(shí)，教師把攝像頭固定在講臺(tái)周?chē)?，通過(guò)不同角度的特寫(xiě)鏡頭，將放大后的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象通過(guò)投影儀熒幕展現(xiàn)給學(xué)生。

2.2組合式

組合式是將數(shù)字?jǐn)z像頭和顯微鏡捆綁起來(lái)使用，此時(shí)，攝像頭相當(dāng)于學(xué)生的眼睛，教師通過(guò)電視機(jī)或者投影儀熒幕將顯微鏡內(nèi)的視野展示給學(xué)生，即顯微攝影技術(shù)在初中課堂生物教學(xué)的實(shí)現(xiàn)。3高清攝像頭在顯微鏡教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用3.1高清攝像頭應(yīng)用于顯微鏡實(shí)際操作教學(xué)

顯微鏡教學(xué)中，教師有時(shí)需要放大自己操作的細(xì)節(jié)，有時(shí)又需要展示視野內(nèi)的圖像，這就要求教師在教學(xué)中不停地調(diào)節(jié)攝像頭攝像的位置，課堂教學(xué)的連貫性會(huì)受到很大的影響。此外，某些特殊情況下，教師既要展示操作，又要展示視野，一個(gè)攝像頭顯然已經(jīng)不能滿足正常的教學(xué)需要了。筆者多次實(shí)踐總結(jié)出一套較為實(shí)用的方案：實(shí)際教學(xué)中需要2個(gè)攝像頭，攝像頭1固定在講臺(tái)上，用于展示教師操作；攝像頭2一直和顯微鏡捆綁，用于展示視野（如圖1所示）。教師可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行畫(huà)面切換或者采用分窗方式同時(shí)展示（見(jiàn)表1），這就免去了不停調(diào)節(jié)攝像頭的位置的煩惱，提高了課堂效率。

圖1雙高清攝像頭的使用3.2高清攝像頭應(yīng)用于學(xué)生共性錯(cuò)誤的分析

“用顯微鏡觀察洋蔥表皮細(xì)胞”一課的教學(xué)中，學(xué)生會(huì)出現(xiàn)一些共性的錯(cuò)誤，如出現(xiàn)視野內(nèi)有氣泡、細(xì)胞重疊、染色不完全等錯(cuò)誤現(xiàn)象。但教師卻很難進(jìn)行有針對(duì)性地分析，其原因在于無(wú)法還原學(xué)生的錯(cuò)誤操作。利用高清攝像頭的錄像和拍攝功能，錄制學(xué)生的錯(cuò)誤的物像（如圖2所示），可以幫助教師有針對(duì)性地分析錯(cuò)誤產(chǎn)生的現(xiàn)象與原因，讓教師走出教學(xué)困境。

表1顯微鏡實(shí)驗(yàn)教學(xué)操作步驟展示

操作步驟畫(huà)面類(lèi)型攝像頭畫(huà)面內(nèi)容安放獨(dú)立1顯微鏡的安放位置對(duì)光

分窗

1教師對(duì)光的操作過(guò)程

（先調(diào)物鏡轉(zhuǎn)換器，接著調(diào)遮光器，最后調(diào)反光鏡）2什么是明亮的視野放片獨(dú)立1放片的操作過(guò)程調(diào)焦

獨(dú)立

1

調(diào)焦的操作過(guò)程

（先下降鏡筒，后上升鏡筒；下降鏡筒時(shí)注視物鏡，上升鏡筒時(shí)注視視野；左眼觀察視野，右眼睜開(kāi)）觀察

分窗

1

現(xiàn)實(shí)中“上”字玻片的朝向以及移動(dòng)方向2

視野中“上”字玻片的朝向以及移動(dòng)方向圖2高清攝像頭錄拍的物像以上大量事實(shí)表明，利用攝像頭能進(jìn)行促進(jìn)和提高顯微鏡實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)代多媒體技術(shù)有機(jī)融合，可以突出教學(xué)重點(diǎn)、突破教學(xué)難點(diǎn)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)的缺陷，提高了實(shí)驗(yàn)效果，增強(qiáng)了教學(xué)效率。

4高清攝像頭使用的注意事項(xiàng)

4.1教師要充分掌握操作要領(lǐng)

在顯微鏡實(shí)際操作的教學(xué)中，教師需要不停地切換畫(huà)面，而錯(cuò)誤切換會(huì)擾亂正常的教學(xué)秩序，需要教師熟練掌握操作技巧。

4.2使用時(shí)應(yīng)排除光線因素的干擾

高清攝像頭主要采用CCD成像技術(shù)，光線的強(qiáng)弱會(huì)直接影響到畫(huà)面的效果。但攝像頭本身是一個(gè)凸透鏡，有聚光的效果，容易出現(xiàn)視野內(nèi)過(guò)亮的情況，使用時(shí)建議使用最小的光圈和平面反光鏡，以保證畫(huà)面的柔和度，避免失真現(xiàn)象的出現(xiàn)。