數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與研究*

孫陽 吳勃巖* 遲曲 徐放 李明珠 梁穎 王艷杰

（1、黑龍江中醫(yī)藥大學(xué) 生物教研室，黑龍江 哈爾濱 150040 2、黑龍江信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與研究*

孫陽1吳勃巖1*遲曲2徐放1李明珠1梁穎1王艷杰1

（1、黑龍江中醫(yī)藥大學(xué) 生物教研室，黑龍江 哈爾濱 150040 2、黑龍江信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150040）

生物學(xué)是一門知識性及實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科。數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在形態(tài)學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢日益凸顯。黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)生物教研室通過幾年的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，促進(jìn)了師生互動，提高了教學(xué)效率。該教學(xué)模式將推動教學(xué)改革的進(jìn)程，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

生物學(xué)；數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；應(yīng)用；研究

隨著計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)被應(yīng)用于醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，取得了較好的教學(xué)效果[1-3]。我校建立了數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，將該系統(tǒng)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)教學(xué)中，應(yīng)用的課程包括：組織學(xué)與胚胎學(xué)、醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)、醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)、病理學(xué)、微生物與免疫學(xué)及寄生蟲學(xué)等。我們生物教研室基于數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)，將其應(yīng)用于生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段的改革，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，具有推廣應(yīng)用的意義。

一、數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)概述

數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)主要包括數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)包括光學(xué)顯微鏡及圖像采集硬件，既可進(jìn)行普通顯微鏡操作，也可對圖像進(jìn)行采集；計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)主要是在計(jì)算機(jī)硬件的基礎(chǔ)上安裝圖像處理軟件和語音互動系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對鏡下圖像進(jìn)行觀察處理以及師生間的互動交流；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)則將教室中所有單套設(shè)備連接起來，實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。該系統(tǒng)具有多畫面實(shí)時顯示、選擇式語音交流等交互功能，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)演示、師生交流等教學(xué)過程。

二、傳統(tǒng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及存在的問題

傳統(tǒng)的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是教師利用電視播放錄像、黑板掛圖或繪圖講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[4]。鏡下觀察時，教師在鏡下找到典型的形態(tài)結(jié)構(gòu)，然后學(xué)生再按順序依次觀察。最后，學(xué)生各自使用普通光學(xué)顯微鏡觀察，有問題再向老師提問。這種傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式常存在以下幾個弊端：1.教學(xué)效率低，學(xué)生的問題通常是共性的，教師要觀察其顯微鏡下的圖像后才能一對一地解答其問題，因此教學(xué)效率低；2.實(shí)驗(yàn)教師工作量大，通常一個實(shí)驗(yàn)班學(xué)生限制30人以下，實(shí)驗(yàn)班級輪回次數(shù)多，教師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作、批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告等工作繁重；3.師生之間及學(xué)生間互動交流障礙，并且教師不能隨時監(jiān)控學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課的狀態(tài)。

三、數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用顯微互動系統(tǒng)作為教學(xué)輔助手段，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足。顯微互動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間點(diǎn)對點(diǎn)、一對多的指導(dǎo)和交流，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式發(fā)生了巨大地改變，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，為推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革奠定了基礎(chǔ)。

（一）促進(jìn)教學(xué)互動，提高教學(xué)效率

顯微互動教學(xué)有利于師生之間的交互。這種信息交流的教學(xué)方式，可以及時反映出實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題及學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。例如：學(xué)生在微核試驗(yàn)時，不能清楚辨別嗜多染紅細(xì)胞，教師通過顯微攝像演示系統(tǒng)將該同學(xué)所見視野展示出來，在電腦屏幕上幫助學(xué)生清楚鑒別各種血細(xì)胞，以利于實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行。遇到共性問題時，教師可將該生的鏡下視野切換為共享圖像，就此問題進(jìn)行集體討論，這種多人互動的教學(xué)，將有助于從不同的角度去探討一個問題，將會全面剖析教學(xué)難點(diǎn)和問題，同時避免一對一回答相同的問題，提高了教學(xué)效率。

（二）開展教學(xué)方法改革，提高教學(xué)質(zhì)量

通過應(yīng)用顯微互動系統(tǒng)，我們在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中應(yīng)用了多種教學(xué)方法，如PBL教學(xué)法、對比式教學(xué)法、參與式教學(xué)法等。

以我校2012級七年制中醫(yī)學(xué)（針灸推拿學(xué)方向）為研究對象，教師將學(xué)生隨機(jī)分7組，每組5人。課前，每小組根據(jù)教師所提出的實(shí)驗(yàn)題目，上網(wǎng)查資料或圖書館借閱圖書，收集整理相關(guān)的資料，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，制作課件。實(shí)驗(yàn)課上，利用顯微互動系統(tǒng)將實(shí)驗(yàn)方案通過“提交作業(yè)”方式發(fā)送給教師，教師審核后將調(diào)整后的方案發(fā)給學(xué)生，學(xué)生按照該實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。最后由每組同學(xué)代表中心發(fā)言，演示幻燈片展示實(shí)驗(yàn)方案，并通過數(shù)碼攝像、圖像傳輸及圖像轉(zhuǎn)播等功能，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示給全班同學(xué)。整個實(shí)驗(yàn)過程以學(xué)生為主體，教師給予適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。這種教學(xué)模式既促進(jìn)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作熱情，也培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作意識。

（三）創(chuàng)新教學(xué)效果評價，改革考核方式

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)考核方式為實(shí)驗(yàn)報(bào)告和筆試[5]。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的準(zhǔn)確性、真實(shí)性及其保存均存在一定困難。筆試考核，學(xué)生直接辨認(rèn)顯微鏡下的結(jié)構(gòu)常會因焦距不準(zhǔn)、指針移位等問題影響考試結(jié)果。顯微互動系統(tǒng)彌補(bǔ)了上述考核方式的不足，實(shí)驗(yàn)考核方式可包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)過程中“形成性評價”、虛擬實(shí)驗(yàn)考核及網(wǎng)絡(luò)考核等。實(shí)驗(yàn)報(bào)告由原有的紙質(zhì)報(bào)告變?yōu)楝F(xiàn)有的電子版實(shí)驗(yàn)報(bào)告，既節(jié)約了紙張，又方便保存，并且每份實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果皆為學(xué)生鏡下所見，確保了真實(shí)性。實(shí)驗(yàn)過程中，根據(jù)學(xué)生圖片辨識情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性及實(shí)驗(yàn)相關(guān)問題測驗(yàn)結(jié)果，精確掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，進(jìn)而有針對性地指導(dǎo)，建立形成性評價體系。虛擬考核是通過互動系統(tǒng)讓學(xué)生在自己電腦上觀察到結(jié)構(gòu)清晰的圖片，使考試方便、高效，提高了學(xué)生的考試成績。

四、結(jié)束語

數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)能利于教學(xué)過程中的師生互動，推動了生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，提高了讓學(xué)生由被動學(xué)習(xí)向主動參與式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，使學(xué)生真正成了教學(xué)的主體。基于該系統(tǒng)的形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，推動教學(xué)模式改革的進(jìn)程，有助于促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。今后，我們將在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中繼續(xù)實(shí)踐與應(yīng)用該教學(xué)模式，研究及探索其優(yōu)缺點(diǎn)。

[1]楊力，郭澤云，吳春云，等.數(shù)碼顯微互動教學(xué)在組織胚胎學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].解剖學(xué)研究，2011，33（5）：394-397.

[2]遲曲，王麗娜，孫陽.論述Motic數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在動物醫(yī)學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用[J].科學(xué)中國人，2015，17：193.

[3]Yang SUN，F(xiàn)ang XU，Yanjie WANG，it al.The Application of Information Technology and CBS teaching method in Medical Genetics[J].Frontier and Future Development of Information Technology in Medicine and Educationo，2013：2535-2539.

[4]張健，徐文岳，黃復(fù)生.淺談數(shù)碼互動系統(tǒng)在人體寄生蟲學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用體會[J].熱帶醫(yī)學(xué)雜志，2010，10（8）：1029-1030.

[5]杜坤，張彪，韋存虛.數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)用于細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2015，13（2）：128-130.

Biology is a practical subject.The advantages of digital microscope interactive system in morphology teaching have become more obvious.Through several years'experimental teaching practices on biology,the teaching and research office on biology of Heilongjiang University of Chinese Medicine found that digital microscope interactive system could make up for the deficiency of traditional experimental teaching,promote the interaction between teachers and students and improve the teaching efficiency.The teaching mode will promote teaching reform and teaching quality.

biology;digital microscope interactive system;experimental teaching;application;study

G642

A

2096-000X（2016）23-0070-02

黑龍江省高等教育教學(xué)改革項(xiàng)目（JG2014011014）；黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)教育教學(xué)研究基金（XJJ2013011，XJJ2011033）

孫陽（1979-），女，醫(yī)學(xué)博士，副教授，從事醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)及寄生蟲學(xué)教學(xué)和科研工作。

*通訊作者：吳勃巖（1958-），女，教授，生物學(xué)教研室主任，主要從事醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)及細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)與科研工作。