利用DIY數碼放大鏡創(chuàng)新實驗教學

劉長新

摘? 要 “觀察蚯蚓”是初中生物課程中的一個重要實驗，實驗中需要引導學生認真觀察蚯蚓的剛毛，從而幫助學生分析發(fā)現環(huán)節(jié)動物的特征。介紹利用DIY數碼放大鏡創(chuàng)新“觀察蚯蚓的剛毛”實驗教學的方法，以期為一線教學提供參考。

關鍵詞 DIY數碼放大鏡;初中生物;生物實驗;蚯蚓的剛毛

中圖分類號：G633.91? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）17-0128-03

0? 前言

在“觀察蚯蚓的剛毛”這個生物實驗中，以往主要是借助放大鏡這一觀察工具，但從實際教學效果來看并不是很理想，學生很難清楚地觀察到蚯蚓的剛毛體態(tài)。近些年有教師發(fā)現，可以利用微距照相機DIY數碼放大鏡，讓學生觀察蚯蚓，不僅可以觀察到蚯蚓的剛毛，還可以觀察到其他生物的結構，值得研究探索。

1? 數碼放大鏡DIY方法及創(chuàng)新實驗教學方法

1.1? 數碼放大鏡DIY方法

DIY數碼放大鏡可實現放大鏡、照相機、攝像機和實物展示臺功能的有機結合，具體制作方法為：首先找到一種激光筆，擰開頭，把里面的凸透鏡拿出來，如圖1、圖2所示;然后將從激光筆上卸下的凸透鏡用一只發(fā)卡夾住，如圖3所示;最后用皮筋或者膠帶將黑色發(fā)夾與凸透鏡固定在微距相機背面，確保凸透鏡鏡片與照相機攝像頭處于同心圓中。該裝置可適應于任何智能拍照相機，本次實驗過程中使用的是Olympus相機。

1.2? DIY數碼放大鏡創(chuàng)新實驗教學方法

與普通放大鏡相比，DIY數碼放大鏡可觀看到更為清晰的景象，在“觀察蚯蚓的剛毛”這一實驗教學中應用價值突出，具有多種創(chuàng)新應用方法。

1.2.1? 成像清晰，便于交流評價? 應用DIY數碼放大鏡進行實驗觀察，只需要調整鏡頭與被觀察物體之間的距離，然后利用微距相機的自動對焦功能，在連接數據線后，就可以在投影的屏幕之中看見清晰、微小的細節(jié)物像，為學生細致入微地觀察提供了保障。此外，與普通放大鏡只能容納一人的實驗觀察相比，DIY數碼放大鏡在實驗教學中的創(chuàng)新應用便于多名學生同時交流觀察。同時，教師可以根據學生用相機記錄的圖片或視頻進行更為精準的評價，極大提升了生物實驗教學質量[1]。

1.2.2? 鏡片可換，適用不同觀察? 普通放大鏡只能放大相應倍數的物像，DIY數碼放大鏡前方安置的凸透鏡是隨時都可以進行調換的（放大倍數=未放置凸透鏡微距相機拍攝的最小距離/使用凸透鏡鏡片微距相機拍攝的最小清晰距離）。通過這樣的調節(jié)，在進行“觀察蚯蚓的剛毛”實驗時可以調出普通放大鏡倍數的2～10倍，這樣就可以讓學生觀察到不同形態(tài)的蚯蚓剛毛。

1.2.3? 實時展示，增強互動成效? DIY數碼放大鏡在實驗教學中的創(chuàng)新應用還有普通放大鏡無法實現的一個功能，就是DIY數碼放大鏡可以與電腦、投影儀、電子白板等連用，從而實現更多的操作演示功能，這樣教師就可以與學生進行更為多維的互動。如可以將DIY數碼放大鏡與“魅色”軟件連用（通過電腦系統(tǒng)下載，通過USB數據線與多媒體計算機屏幕連接，或通過Wi-Fi無線網絡投屏連接），這樣就可以充當教學中的計算機攝像頭，教師可以將觀察到的影像投放到班級講臺上方的多媒體屏幕上，從而將演示教學與展示教學合二為一，與學生進行實時課堂互動交流，使初中生物課堂別開生面。

2? 利用DIY數碼放大鏡創(chuàng)新“觀察蚯蚓的剛毛”實驗教學設計

“觀察蚯蚓的剛毛”是初中生物“線形動物和環(huán)節(jié)動物”課程所涉及的一個實驗活動，教學中需要引導學生通過自主實驗觀察的方式，通過觀察蚯蚓這一環(huán)節(jié)動物代表的身體構造，了解環(huán)節(jié)動物的生理特征，從而對生物體結構與功能相適應的體現有所認識。具體的設計思路為：在課前組織學生在校園之中挖蚯蚓，讓學生對蚯蚓的生活環(huán)境有一定的認識與了解，并消除學生對蚯蚓的恐懼心理;在課上帶領學生自制數碼放大鏡，并對蚯蚓的外部結構尤其是剛毛進行觀察，從而加深學生對蚯蚓生理功能和特點的認知;最后將蚯蚓送回土地之中，培養(yǎng)學生敬畏自然、珍愛生命的情感。具體的教學設計方式如下。

【實驗目的】觀察蚯蚓的剛毛。

【實驗材料與用具】活蚯蚓若干條，玻璃板，黑色發(fā)夾，鑷子，燒杯，小型凸透鏡（顯微鏡10倍目鏡上的小鏡片，主要是從激光筆上拆裝），皮筋或者膠帶，微距相機（Olympus）。

【實驗教學過程】

1）新課引入。教師使用多媒體屏幕為學生播放蚯蚓的圖片或者視頻，通過直觀生動的影像，吸引學生的注意力，讓學生了解蚯蚓不僅是優(yōu)質的飼料，而且在疏松土壤方面具有很大的貢獻價值，以此消除學生對蚯蚓的恐懼，激起對蚯蚓的好奇。借此引導學生觀察蚯蚓的外形，向學生提出問題“蚯蚓為什么被稱為環(huán)節(jié)動物”，激起學生的好奇和疑問，為實驗教學奠定良好的開端。

2）觀察蚯蚓的外部形態(tài)。先不借助任何工具，用肉眼直接觀察蚯蚓的外部體型。實驗方法為取一條活的蚯蚓放在玻璃板上，引導學生觀察蚯蚓的體態(tài)，觀察蚯蚓身體是否分節(jié)，并讓學生數一數蚯蚓從頭部到尾部共有多數節(jié)。同時可以讓學生嘗試用手去觸摸蚯蚓的體壁，以及體節(jié)近腹部處，分享一下觸摸蚯蚓體壁的感覺。在這個初步的外觀實驗中，學生會發(fā)現蚯蚓的身體是呈圓筒狀的，顏色呈紅色，身體由多個體節(jié)所構成，從頭部到環(huán)帶大致有13節(jié)，而從前端到后端有50～80節(jié)，這就是蚯蚓被稱之為環(huán)節(jié)動物的原因，如圖4所示。

此外，在觸摸蚯蚓體壁時，會有一種觸摸到表面黏液的感覺，而體節(jié)近腹部處摸著既光滑也粗糙。然后教師就可以趁熱打鐵，引導學生思考：“到底是什么東西在蚯蚓體節(jié)的近腹部處，讓人摸著既光滑也粗糙？這東西又有什么作用呢？”然后引導學生使用DIY數碼放大鏡進行觀察。

3）用DIY數碼放大鏡進行觀察。教師可以帶領學生按照上述步驟自制數碼放大鏡，然后利用自制的實驗器材，對蚯蚓體節(jié)近腹部處進行觀察。具體的觀察方式為用鑷子夾取一條蚯蚓，先放進玻璃燒杯中，將蚯蚓表面的泥土清理干凈，然后將蚯蚓放在玻璃板上;將DIY數碼放大鏡攝像頭功能打開，對微距相機的視野范圍和距離進行調節(jié)，直至可以清晰地觀察到蚯蚓的體節(jié)的近腹部處，如圖6所示[2]。需要注意的是，在這個觀察的過程中，考慮到蚯蚓的頭部一般運動幅度比較大，微距相機對焦可能比較困難，會對觀察效果造成影響，因此，在觀察過程中為更好地優(yōu)化實驗效果，教師可以引導學生將DIY數碼放大鏡對準蚯蚓的尾部，這樣可以更好地觀察到細節(jié)，清晰地看到蚯蚓身體縮短變粗時的凸起部位，從而對“剛毛”產生認識與了解。

在學生對蚯蚓的剛毛有一定的觀察認識后，教師可以向學生提出這樣一個問題：“蚯蚓運動時，哪一端最先移動？身體粗細長短有什么變化？”然后引導學生進一步使用DIY數碼放大鏡進行觀察。學生就會發(fā)現蚯蚓在運動過程中，當前端向前移動時，身體會伸長變細，而當前端錨定后，身體又會縮短變粗，這樣就會拉動后方的身體向前，從而實現向前移動。教師再將對剛毛的觀察聯系在一起，引導學生進行學習，學生就會了解蚯蚓是利用剛毛來輔助運動的，通過剛毛與肌肉之間的配合，從而在地底土壤下自由地鉆行伸縮。而通過對蚯蚓剛毛的觀察，學生會對環(huán)節(jié)動物的特征有更加清晰的認識，即環(huán)節(jié)動物的身體呈圓筒形，身體由很多相似的節(jié)體組成，借助剛毛這一特殊的身體結構，從而輔助自身進行運動。

3? 利用DIY數碼放大鏡創(chuàng)新“觀察蚯蚓的剛毛”實驗教學反思

在初中生物課程中，“觀察蚯蚓的剛毛”是非常重要的實驗，只有讓學生清晰地觀察到蚯蚓剛毛的形態(tài)，學生才能對環(huán)節(jié)動物的特征有深入的認識與理解，而利用DIY數碼放大鏡具有傳統(tǒng)放大鏡實驗工具不可比擬的優(yōu)勢。通過實際實驗操作，筆者還有以下幾個方面的認識與反思。

3.1? 處理方法創(chuàng)新

依照教材，在“觀察蚯蚓的剛毛”這一實驗中通過沾水的棉花球濕潤蚯蚓，從而清潔蚯蚓表面，便于更加清晰地觀察，但是這種實驗方式容易出現下手過重的問題，導致蚯蚓被壓傷，違背了敬畏自然、珍愛生命的教學理念。因此，在本次實驗中采用鑷子夾蚯蚓在燒杯中清洗的方式，既能均勻濕潤蚯蚓，又不會對蚯蚓造成刺激傷害。

3.2? 實驗用具創(chuàng)新

用DIY數碼放大鏡“觀察蚯蚓的剛毛”，既可以增強觀察效果，還便于教師與學生之間的互動交流，同時在這個過程中可以促使學生的創(chuàng)新能力、觀察能力、動手能力得到更好的培養(yǎng)。DIY數碼放大鏡不只是在“觀察蚯蚓的剛毛”實驗中有突出價值，在其他的觀察實驗中也可以成為重要的實驗操作工具。因此，從實驗用具創(chuàng)新的角度，教師在今后的教學中可以對DIY數碼放大鏡進行更多的嘗試和探索。

3.3? 實驗方法創(chuàng)新

在傳統(tǒng)的初中生物課堂中，由于實驗器材工具的限制，以教師實驗演示為主，而這種教學方式難以使學生直接地參與課堂，因此不利于他們自主構建知識。而利用DIY數碼放大鏡進行“觀察蚯蚓的剛毛”實驗教學，采用的是學生自主觀察探究、師生合作互動探究的實驗方式，對提升學生的參與興趣和構建高效的生物實驗課堂無疑都是具有一定價值的。

3.4? 教學理念創(chuàng)新

以往在進行生物實驗時，教師只是一味地照本宣科，拘泥于教材和教綱，而從利用DIY數碼放大鏡創(chuàng)新“觀察蚯蚓的剛毛”這一實驗的教學成果來看，教師大膽突破傳統(tǒng)教學模式，可實現意想不到的教學效果。

4? 總結

綜上所述，在“觀察蚯蚓的剛毛”這個生物實驗中，利用DIY數碼放大鏡這一創(chuàng)新實驗器材進行觀察，學生不僅可以清晰觀察到蚯蚓的剛毛體態(tài)，還可以發(fā)現生物結構的其他奧秘，這對學生的生物學習探索是大有幫助的，同時可以促進學生的創(chuàng)新能力、觀察能力、動手能力得到更好的培養(yǎng)，因此建議在今后的生物實驗教學中進一步加大對此種創(chuàng)新實驗工具的研究和探索。

參考文獻

[1]朱德華.利用DIY數碼放大鏡創(chuàng)新實驗教學：以“觀察蚯蚓的剛毛”為例[J].實驗教學與儀器，2014，31（2）：38.

[2]王延玲，張明宇.《觀察蚯蚓》實驗的分析與改進方法[J].中小學教學研究，2002（3）：59.