淺談信息技術(shù)環(huán)境下現(xiàn)代化生物實(shí)驗(yàn)儀器的使用

陳宏冬

【摘 要】目前，許多中學(xué)實(shí)驗(yàn)室里都購(gòu)置了一些現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)儀器，然而這些儀器往往是被束之高閣，很少發(fā)揮其應(yīng)有的作用。本文以數(shù)碼生物顯微鏡在高中生物實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用為例，談?wù)勗谛畔⒓夹g(shù)環(huán)境下，如何最大限度地發(fā)揮現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)儀器的作用，從而實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與中學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的有效整合。

【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；數(shù)碼生物顯微鏡；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，各級(jí)政府對(duì)教育的投入也在不斷增加，辦學(xué)條件有了明顯改善。目前，許多中學(xué)實(shí)驗(yàn)室里都添置了一些現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)儀器，然而這些儀器大多數(shù)是長(zhǎng)期擺放在櫥窗里，只是在有人參觀、考察時(shí)才得以體現(xiàn)其“價(jià)值”。這些價(jià)值不菲的儀器有著強(qiáng)大的功能，如果利用的好，能很好地彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。本文以數(shù)碼生物顯微鏡在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用為例，談?wù)勗谛畔⒓夹g(shù)環(huán)境下，如何最大限度地發(fā)揮現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)儀器的作用，從而實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)與中學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的有效整合。

一、數(shù)碼生物顯微鏡簡(jiǎn)介

數(shù)碼生物顯微鏡是由生物顯微鏡主機(jī)+顯微鏡攝像頭+數(shù)碼顯微鏡接口+計(jì)算機(jī)組合而成的。數(shù)碼生物顯微鏡主要用來(lái)觀察生物切片、生物細(xì)胞、細(xì)菌以及活體組織培養(yǎng)等的觀察和研究，同時(shí)可以觀察其他透明或者半透明物體以及粉末、細(xì)小顆粒等物體。在顯微鏡中看到的實(shí)物圖像通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，使其成像在計(jì)算機(jī)上。數(shù)碼生物顯微鏡是將精銳的光學(xué)顯微鏡技術(shù)、先進(jìn)的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、液晶屏幕技術(shù)完美地結(jié)合在一起而開發(fā)研制成功的一種高科技產(chǎn)品。

二、數(shù)碼生物顯微鏡在高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用

1.觀察多種多樣的細(xì)胞

用顯微鏡觀察細(xì)胞的結(jié)構(gòu)是中學(xué)階段需要掌握的重要實(shí)驗(yàn)操作技能。在實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生的積極性很高，但由于動(dòng)手能力較差，再加上普通的光學(xué)顯微鏡成像質(zhì)量不高，最終學(xué)生觀察的圖像往往是模糊不清。數(shù)碼生物顯微鏡通過(guò)“光電圖像轉(zhuǎn)換裝置”獲得的圖像可達(dá)到35萬(wàn)/130萬(wàn)/300萬(wàn)像素，圖像清晰、線條細(xì)膩、色彩逼真，更便于學(xué)生觀察。

數(shù)碼生物顯微鏡不僅能更清楚地觀察物體，還具有十字定位測(cè)量功能。十字線還可隨觀察物體顏色的變換而更改線條的顏色，這不僅便于教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)，還可對(duì)微觀物體大小進(jìn)行測(cè)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微觀物體量化呈現(xiàn)。

2.探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的變化

高中生物學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)“穩(wěn)態(tài)與環(huán)境”模塊將“探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化”列為活動(dòng)建議。人教版和蘇教版教材都安排了這一活動(dòng)，但是在一些細(xì)節(jié)問(wèn)題上，如酵母菌的抽樣檢測(cè)中的觀察和計(jì)數(shù)，兩個(gè)版本教材中的描述都不太具體，且缺乏直觀的圖解。如果利用好數(shù)碼生物顯微鏡，就可以為學(xué)生增加一些直觀的素材。教師可以在班級(jí)同學(xué)分組做這個(gè)實(shí)驗(yàn)前，親自帶領(lǐng)幾位實(shí)驗(yàn)技能較好的同學(xué)先做一下。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每隔24小時(shí)利用血球計(jì)數(shù)板和數(shù)碼生物顯微鏡進(jìn)行抽樣檢測(cè)，調(diào)查酵母菌的種群數(shù)量。每次調(diào)查時(shí)在顯微鏡下找到一個(gè)理想的目標(biāo)位置后進(jìn)行拍攝，并對(duì)拍攝圖片進(jìn)行儲(chǔ)存及處理，這不僅可以作為實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，還能永久的保存下來(lái)作為一份有價(jià)值的教學(xué)資源，將來(lái)需要時(shí)可很方便地實(shí)現(xiàn)再現(xiàn)與共享。

3.觀察黑藻細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)

活細(xì)胞中的細(xì)胞質(zhì)處于不斷流動(dòng)的狀態(tài)，觀察這一生命現(xiàn)象，可讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到生命是運(yùn)動(dòng)的。觀察細(xì)胞質(zhì)的流動(dòng)常以新鮮的黑藻為材料，用細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的葉綠體的運(yùn)動(dòng)作為標(biāo)志。在實(shí)驗(yàn)課上，我們可以用普通的光學(xué)顯微鏡觀察黑藻的細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)。然而，實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，效果往往不太理想，很多同學(xué)觀察不到細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)，特別是陰天、低溫時(shí)做實(shí)驗(yàn)。針對(duì)這種情況，教師可以事先準(zhǔn)備典型的示范裝片，使用數(shù)碼生物顯微鏡的錄像功能來(lái)彌補(bǔ)。這種教師演示的視頻資源可以重復(fù)使用，既可以讓學(xué)生能看到細(xì)胞質(zhì)快速流動(dòng)的真實(shí)狀況，也減輕了教師在不同教學(xué)班重復(fù)演示的負(fù)擔(dān)。教師還可以增加錄制不同條件下黑藻細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)視頻讓學(xué)生觀看、比較。這一做法，可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到細(xì)胞質(zhì)流動(dòng)不僅是客觀存在的，流動(dòng)速度還是可變的。

4.構(gòu)建互動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)

傳統(tǒng)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一些問(wèn)題，大致有以下幾點(diǎn)：師生之間、同學(xué)之間缺乏交流與互動(dòng)；現(xiàn)有的光學(xué)顯微鏡功能單一，教學(xué)內(nèi)容局限性大；教師的指導(dǎo)都是個(gè)別的，也無(wú)法同時(shí)觀察到全班同學(xué)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展與現(xiàn)象等。

將普通生物實(shí)驗(yàn)室（或機(jī)房、語(yǔ)音室）重新改造，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)布線，把計(jì)算機(jī)、數(shù)碼生物顯微鏡、光電圖像轉(zhuǎn)換裝置等設(shè)備進(jìn)行組網(wǎng)。然后，在教師機(jī)、學(xué)生機(jī)上安裝各種應(yīng)用軟件（顯微圖像處理分析軟件、互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)軟件等） 即可構(gòu)建起互動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。教師只需通過(guò)自己的教師電腦就可以查看全班學(xué)生的顯微鏡畫面，學(xué)生也可以通過(guò)自己的學(xué)生電腦觀察老師的演示操作，這使教學(xué)更直觀、更方便。師生之間借助多向多媒體互動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行隨意交流，教師與學(xué)生實(shí)現(xiàn)全面互動(dòng)，使溝通更快捷、有效。如配上投影機(jī)，增加一些多媒體中控設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)。

總之，信息技術(shù)引發(fā)的新的教學(xué)模式正在改變傳統(tǒng)的教學(xué)觀念。現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，為中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展提供了廣闊空間，亦為我們解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的許多難題提供了技術(shù)條件。充分利用現(xiàn)代教學(xué)手段，把多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有機(jī)地整合到中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中去，可以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，拓寬實(shí)驗(yàn)教學(xué)渠道，大大提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)課程的整合是一項(xiàng)很有意義的工作，需要更多的老師積極參與，并真誠(chéng)的投身到這場(chǎng)探索之中。

（作者單位：江蘇省宿遷中學(xué)）