數(shù)碼互動實驗室在植物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

何 林，張仁波

（遵義師范學(xué)院，貴州 遵義 563002）

數(shù)碼互動實驗室在植物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

何 林，張仁波

（遵義師范學(xué)院，貴州 遵義 563002）

筆者通過對數(shù)碼互動實驗室在植物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行探索，找出了數(shù)碼互動實驗室在教學(xué)中與常規(guī)教學(xué)相比的系列優(yōu)勢，并希望數(shù)碼互動實驗室在生物學(xué)實驗教學(xué)中發(fā)揮更大的作用。

數(shù)碼互動實驗室；植物學(xué)實驗教學(xué)

數(shù)碼互動實驗室是基于數(shù)碼顯微互動教學(xué)設(shè)備系統(tǒng)而建立的實驗室。數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)由學(xué)生用數(shù)碼顯微鏡、教師用數(shù)字化多功能顯微鏡、軟件教學(xué)平臺、雙向語音交流系統(tǒng)、圖像處理與分析模塊等組成，形成由電腦控制的互動實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有下列多種功能：可進(jìn)行顯微圖像的數(shù)字化實時傳輸；進(jìn)行便捷的顯微圖像分析及處理；進(jìn)行生物多媒體視頻互動教學(xué)。該系統(tǒng)具有強大的顯微圖像處理與分析軟件，可快捷地實現(xiàn)數(shù)字圖像的快速捕獲、效果處理、剪裁、合并、融合及測量等功能，實現(xiàn)對圖像的定量分析與資料的長期保存和隨時再現(xiàn)。

植物學(xué)實驗教學(xué)是高等師范院校生物科學(xué)專業(yè)教學(xué)過程中不可缺少的重要組成部分，是復(fù)習(xí)、鞏固和驗證理論知識、培養(yǎng)學(xué)生動手能力及創(chuàng)新實踐的極其重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式存在如下問題：以教師課堂板書、掛圖講解、實驗操作演示為主；每輪實驗，教師只能對少數(shù)學(xué)生的指導(dǎo)收到效果，大部分學(xué)生對實驗內(nèi)容難以迅速掌握；實驗考核時，學(xué)生難以重溫和復(fù)習(xí)實驗內(nèi)容等等。

充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，將需要教師花大量心血才能讓學(xué)生明白的內(nèi)容通過數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)同時對學(xué)生進(jìn)行展示，增加教學(xué)的直觀性和知識的完整性，符合社會發(fā)展的需要，也是落實我院“留得住、下得去、用得上”的本科應(yīng)用性人才的需要。把課堂實驗教學(xué)內(nèi)容通過音頻、視頻仿真模擬等技術(shù)圖文并茂地展現(xiàn)出來，以真實生動、典型直觀的顯微攝像畫面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生可以充分利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)以及開展科研創(chuàng)新活動等。通過該平臺，可以有效解決傳統(tǒng)實驗教學(xué)過程中的集中講授效果差、個別輔導(dǎo)工作量大和“教、學(xué)、練”過程不連貫等諸多問題，切實有效地提高實驗教學(xué)效率和教學(xué)效果。

1 數(shù)碼互動實驗室簡介

我院生物系數(shù)碼互動實驗室技術(shù)實驗室擁有目前在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位的 Motic第二代數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)，該系統(tǒng)由教師端顯微圖像單元、學(xué)生端顯微圖像單元和網(wǎng)絡(luò)單元三部分組成。教師端顯微圖像單元和學(xué)生端顯微圖像單元均由顯微鏡、微機、數(shù)碼攝像頭、圖像處理軟件組成；網(wǎng)絡(luò)單元主要由網(wǎng)絡(luò)交換機、網(wǎng)絡(luò)軟件等組成。該系統(tǒng)的優(yōu)點是純數(shù)字傳輸，圖像清晰，能實現(xiàn)師生雙向信息互動。

2 利用數(shù)碼互動實驗室改進(jìn)植物學(xué)實驗教學(xué)

2.1 應(yīng)用條件

由于植物學(xué)實驗在大一開設(shè)，大多數(shù)學(xué)生中學(xué)時對顯微鏡的操作不夠熟悉，因此前期的實驗不能在數(shù)碼互動實驗室授課，只有在學(xué)生掌握了相當(dāng)?shù)膶嶒灱寄?，而且有一定的熟練程度以后才能進(jìn)行數(shù)碼互動教學(xué)，因此植物學(xué)實驗主要在后半期進(jìn)行數(shù)碼互動教學(xué)，而且由于數(shù)碼互動實驗室的特殊環(huán)境要求，學(xué)生在數(shù)碼互動實驗室主要以觀察永久制片為主，如觀察莖的次生結(jié)構(gòu)、花藥的形態(tài)、子房的形態(tài)等。

2.2 操作方法

在學(xué)生對普通的實驗操作較熟悉的基礎(chǔ)上，首次到數(shù)碼互動實驗室對學(xué)生進(jìn)行初步操作培訓(xùn)，培訓(xùn)首先教會學(xué)生對雙目顯微鏡的使用，然后說明電腦的主要操作步驟，之后介紹實驗中的操作過程及操作后的注意事項。

2.3 教學(xué)改進(jìn)之處

2.3.1 使用幻燈片，讓學(xué)生接觸更多的圖片，化抽象為具體

數(shù)碼顯微互動實驗室的一大優(yōu)點是能夠向所有學(xué)生展示需要觀察的植物形態(tài)結(jié)構(gòu)，將比較抽象的結(jié)構(gòu)進(jìn)行直觀展示，避免學(xué)生聽講時一頭霧水、操作時不知所措的情況發(fā)生，使學(xué)生對即將要觀察的結(jié)構(gòu)有先入為主的感覺，從而提高學(xué)習(xí)效率。另外，使用其他數(shù)碼技術(shù)，比如Flash，可以向?qū)W生展示一些動態(tài)過程，更直觀地表現(xiàn)植物的變化情況。另外，使用幻燈片，可以節(jié)約板書時間，也降低了“吃粉筆灰”、患職業(yè)病的風(fēng)險。

2.3.2 有利于向所有學(xué)生展示鏡下圖像，克服電視屏幕太小的弱點

在普通教學(xué)中，電視顯微鏡是教師常用的實驗儀器，但該儀器有一大局限是屏幕太小，后面的學(xué)生很難看清楚屏幕上的結(jié)構(gòu)，其清晰度也不能滿足對細(xì)微結(jié)構(gòu)的觀察，且一旦前面學(xué)生擋住視線就沒辦法。而數(shù)碼互動系統(tǒng)同時向所有學(xué)生展示鏡下圖像，不受別人的干擾，使聽課自然更有興趣。

2.3.3 對不同學(xué)生的裝片，進(jìn)行全班演示，突破“瞎子摸象”的情況

植物學(xué)實驗中采用的裝片，大多是由專門的廠家生產(chǎn)的，但是由于取材部位的差異，學(xué)生只能了解自己所觀察的裝片的情況，比如觀察百合花藥結(jié)構(gòu)，有的同學(xué)拿到的裝片中央為花絲、有的為子房部分橫切，上課時盡管教師一再強調(diào)，許多學(xué)生還是不明白，但通過數(shù)碼互動系統(tǒng)實現(xiàn)資源共享，學(xué)生就能了解更多的信息，可以同時了解到其他同學(xué)觀看的裝片的情況。

2.3.4 對學(xué)生進(jìn)行一對一輔導(dǎo)，使學(xué)生更易接受知識

數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)的又一優(yōu)點是可以對學(xué)生進(jìn)行語音或文字上的單獨交流，對有疑問的同學(xué)，可以通過電子舉手的方式向老師提問，老師根據(jù)提問的情況，將自己的電腦屏幕切換到提問學(xué)生的電腦屏幕，根據(jù)學(xué)生的問題單獨進(jìn)行輔導(dǎo)，這樣既提高了輔導(dǎo)的效率，又可以真正達(dá)到“因材施教”的目的。另外，對一些典型性問題，可以直接通過教學(xué)示范把該生屏幕向全班同學(xué)展示并進(jìn)行講解。

2.3.5 應(yīng)用拍照技術(shù)，使學(xué)生能隨時進(jìn)行復(fù)習(xí)

數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)有拍攝功能，可以代替以往的照相顯微鏡。學(xué)生通過該操作，可以把觀察的結(jié)構(gòu)存入自己的文件夾，隨時進(jìn)行復(fù)習(xí)。此功能克服傳統(tǒng)實驗教學(xué)課堂結(jié)束后，裝片一旦取下，就不能再現(xiàn)觀察結(jié)構(gòu)的情況。

2.3.6 利用圖像對比技術(shù)，加深學(xué)生的印象

數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)還有圖像對比功能，學(xué)生可以把那些需要區(qū)別的結(jié)構(gòu)調(diào)到同一顯示屏上，仔細(xì)進(jìn)行觀察對比，使區(qū)別更直觀，以加深記憶。

2.3.7 拍照作為實驗報告，克服抄書的情況，且認(rèn)識更清楚

傳統(tǒng)的實驗，學(xué)生往往是實驗結(jié)束，找參考書上的圖繪成實驗報告完事，“千篇一律”的現(xiàn)象時有發(fā)生，教師也無法甄別哪些同學(xué)觀察到了，哪些同學(xué)沒觀察到。但通過數(shù)碼互動平臺，教師可以要求學(xué)生對自己觀察的圖像進(jìn)行拍照、標(biāo)注，然后提交給老師，這樣學(xué)生就不會為完成實驗而抄書，而是真正通過自己的觀察，對相關(guān)的知識了解后再提交實驗報告，更能反映學(xué)生的真實水平。

2.3.8 全體監(jiān)控，培養(yǎng)過硬的專業(yè)技能

數(shù)碼互動平臺可以同時顯示學(xué)生屏幕，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生顯微鏡未調(diào)好的，可以針對性的指導(dǎo)，對于圖像處理不到位的情況，教師可以直接通過教師機，對該生的圖像進(jìn)行調(diào)整。由于教師對所有學(xué)生同時監(jiān)控，對不遵守紀(jì)律的同學(xué)可實現(xiàn)“黑屏肅靜”，因此學(xué)生可以更投入地進(jìn)行學(xué)習(xí)。

2.3.9 學(xué)生通過電腦屏幕觀察，視野更廣

學(xué)生通過顯微鏡目鏡鏡頭進(jìn)行觀察，視野有限，對于一些想放大的區(qū)域，必須通過更換鏡頭才能實現(xiàn)，而使用電腦觀察，可以使視野更廣，個別區(qū)域需要放大的可以直接通過軟件操作系統(tǒng)實現(xiàn)部分放大，操作更簡易。

3 效果

由于本院生物系數(shù)碼互動實驗室2007年才投入使用，因此05、06級學(xué)生植物學(xué)實驗采用的都是普通教學(xué)模式，而07、08級學(xué)生采用數(shù)碼互動系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)，為了了解該系統(tǒng)使用情況，筆者統(tǒng)計了05、06、07、08級學(xué)生的植物學(xué)實驗成績，并進(jìn)行比較，結(jié)果見表1。

表1 遵義師范學(xué)院生物系05－08級學(xué)生植物學(xué)成績

由表1可見，08級學(xué)生的實驗操作成績遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他3個年級，達(dá)82.19分。而06級學(xué)生未使用數(shù)碼互動實驗室，成績與07級學(xué)生相差不大，略高0.1分，分析原因是07級為首次使用數(shù)碼互動實驗室進(jìn)行教學(xué)，教師和學(xué)生的操作水平均有限，而對08級，因為有了一定的積累，教師充分利用數(shù)碼互動實驗室的優(yōu)勢，因而成績明顯提高。

4 建議

數(shù)碼互動實驗室的使用可以提高學(xué)生的實驗操作能力，與普通實驗室相比具有很多優(yōu)點，不僅植物學(xué)實驗可以應(yīng)用，其他有關(guān)形態(tài)學(xué)觀察的實驗也可以應(yīng)用，這對學(xué)生綜合素質(zhì)的提高是大有益處的。在以后的生物教學(xué)中，數(shù)碼互動實驗室將發(fā)揮越來越大的作用。

Digital inter dynamic laboratory in botany experimental teaching of application

He Lin，Zhang Renbo

This article through to digital inter dynamic laboratory in botany experimental teaching, and find out the application explores a digital inter dynamic laboratory in the teaching with routine teaching compared series advantage, and hope digital inter dynamic laboratory in biology experiment teaching plays a more important role.

digital interactive laboratory; botany experimental teaching

G642

A

1000－8136（2010）36－0104－02