細(xì)胞分子生物學(xué)實驗教學(xué)中顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的應(yīng)用

李艷利 王凱凱

摘要：在高校的實驗課堂中，通過顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的應(yīng)用，把光學(xué)顯微鏡、計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合，并在課堂中充分利用，實現(xiàn)了師生之間的直觀交流、充分互動以及資源共享，能明顯提高教學(xué)質(zhì)量和效率。

關(guān)鍵詞：顯微數(shù)碼互動系統(tǒng);細(xì)胞分子生物學(xué);實驗教學(xué)

中圖分類號：G642.0 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? 文章編號：1674-9324（2019）18-0277-02

伴隨著科技的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速，高等院校尤其是醫(yī)學(xué)院校普遍應(yīng)用了顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)，實現(xiàn)了實驗教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，構(gòu)建了高效的教學(xué)課堂。細(xì)胞生物學(xué)作為生命科學(xué)的前沿學(xué)科，是重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程，在細(xì)胞生物學(xué)的教學(xué)課程中，實驗教學(xué)有著重大的作用。

多數(shù)細(xì)胞分子生物學(xué)的實驗都需要使用顯微鏡，而普通的光學(xué)顯微鏡缺點明顯，師生交流不夠通暢，教學(xué)效率比較低下，而顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)克服了很多光學(xué)顯微鏡不能解決的問題，使學(xué)習(xí)效率得到了提高，加強(qiáng)了師生的溝通交流以及資源的共享。

一、顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的組成及其功能

顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)主要由教師用顯微鏡、學(xué)生端顯微鏡、顯微數(shù)碼圖像采集系統(tǒng)、語音系統(tǒng)和顯微數(shù)碼互動控制系統(tǒng)共同構(gòu)成。我們學(xué)校的醫(yī)學(xué)院在實驗室的規(guī)劃建設(shè)中，把顯微數(shù)碼互動實驗室的建設(shè)作為一個重要構(gòu)成部分。顯微數(shù)碼互動實驗室由1臺教師用顯微鏡和36臺學(xué)生用顯微鏡組成。通過局域網(wǎng)的設(shè)置，把每一臺學(xué)生用的顯微鏡與教師用顯微鏡連接在了一起，為實驗時的互動交流提供了便利。通過顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的圖像采集系統(tǒng)可以拍攝實驗照片，也可以進(jìn)行錄像，還可以調(diào)整圖像的顏色和質(zhì)量。通過局域網(wǎng)，每一位學(xué)生的顯微鏡圖像都可以連接到教師計算機(jī)上，并且36個實時圖像可以同時顯示。為了使圖像內(nèi)容更清楚地被老師和其他學(xué)生看到，可以對某一位學(xué)生的圖像放大，進(jìn)行更清楚直觀的講解和演示[1-2]。

顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的優(yōu)勢主要在于它的互動性強(qiáng)，更加直觀，也更加真實。通過顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)可以實現(xiàn)教師端與學(xué)生端的更好的交流與溝通，形成了師生間的互動式教學(xué)模式，如學(xué)生可以進(jìn)行演示，教師講解，也可以進(jìn)行屏幕的錄制，還可以廣播教學(xué)和語音教學(xué)等。

二、顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)在細(xì)胞分子生物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)作為細(xì)胞分子生物學(xué)中的教學(xué)輔助手段，實現(xiàn)了教師和學(xué)生之間、學(xué)生和學(xué)生之間的點對點、一對多的交流、指導(dǎo)與討論。傳統(tǒng)的細(xì)胞分子生物學(xué)的教學(xué)模式是學(xué)生觀摩和模仿，而顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)實現(xiàn)了以學(xué)生觀摩和自主探究并重的教學(xué)模式和方法。

1.實現(xiàn)圖像資源共享，豐富教學(xué)資源。在我們傳統(tǒng)的細(xì)胞分子生物學(xué)的實驗教學(xué)中，教師只能用每一位學(xué)生的顯微鏡來觀察到該生的實驗結(jié)果，而每一位學(xué)生也只能觀察到自己的實驗結(jié)果和實驗圖像。通過顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的使用，教師可以通過該系統(tǒng)在教師端電腦上隨時觀察每一位學(xué)生的顯微鏡視野，并且可以通過實驗室里的大屏幕將自己的實驗結(jié)果和圖像以及每一位學(xué)生的實驗結(jié)果和圖像顯示出來，供全班學(xué)生觀看，這樣學(xué)生就可以將老師和其他學(xué)生的實驗結(jié)果和圖像與自己的結(jié)果進(jìn)行比較，尋找自己的差距和不足，以便充分地對實驗結(jié)果進(jìn)行分析。同時，通過該系統(tǒng)也幫助了教師更好地進(jìn)行課堂教學(xué)，如教師在實驗過程中發(fā)現(xiàn)了某位學(xué)生的實驗結(jié)果和圖像非常特殊和典型，也可以通過屏幕展示給全班同學(xué)進(jìn)行觀察討論和學(xué)習(xí)，達(dá)到了資源共享的目的。另外，有了顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)，教師可以在教學(xué)過程中積累優(yōu)秀的教學(xué)資源，如優(yōu)秀的實驗結(jié)果、實驗過程的圖片、實驗過程的錄像，將它們保存起來，并可以通過該系統(tǒng)將這些結(jié)果展示給學(xué)生觀看。比如在“小鼠骨髓細(xì)胞染色體標(biāo)本的制備”實驗中，由于實驗過程復(fù)雜，學(xué)生不容易操作，教師就可以把優(yōu)秀的制作標(biāo)本的過程展示給學(xué)生看，并輔助進(jìn)行講解、點評，這樣學(xué)生就更容易掌握制作裝片的關(guān)鍵，獲得實驗的成功，從而提高了學(xué)習(xí)效率。

通過顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)，使得實驗結(jié)果得以共享，充分利用了教學(xué)資源，豐富了教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生能夠在有限的時間里獲取更多的知識，通過老師的輔助講解，又加深了理解，提高了學(xué)習(xí)效率，提高了實驗課的教學(xué)效果，并突破了傳統(tǒng)實驗課的觀察方式。

2.加強(qiáng)師生互動，增強(qiáng)實驗效果。在傳統(tǒng)的實驗課上，教師只能對學(xué)生進(jìn)行一對一的輔導(dǎo)，而使用了顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)后，實驗課上，老師在教師機(jī)（主機(jī)）上可以同一時刻看到每一位學(xué)生的顯微鏡圖像，這樣就能夠及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在實驗過程中的問題，并對學(xué)生做出指導(dǎo)。比如在“洋蔥根尖細(xì)胞有絲分裂”的實驗中，可以讓學(xué)生分組實驗，通過顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)展示所有組的實驗結(jié)果，然后讓同學(xué)們互相提問討論他們制作的裝片是處于哪一個分裂時期，各組派代表進(jìn)行點評和講解，教師進(jìn)行最后總結(jié)發(fā)言，充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。

在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，教師只能對學(xué)生進(jìn)行一對一的輔導(dǎo)，而通過顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的使用，教師可以同時對多名學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，也可以可同時對全班學(xué)生進(jìn)行示教講解，實現(xiàn)了“一對多”的互動交流，克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，充分地調(diào)動了學(xué)生的積極性，減輕了教師負(fù)擔(dān)，提高了學(xué)習(xí)效率。

3.激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高自主學(xué)習(xí)能力。細(xì)胞分子生物學(xué)的傳統(tǒng)的實驗教學(xué)中，教師在上課前要準(zhǔn)備好所有上課用的材料，實驗課時，學(xué)生直接用老師準(zhǔn)備好的材料，按照老師講解的實驗步驟進(jìn)行實驗即可，這種實驗課模式學(xué)生就處于一種被動接受的狀態(tài)，而使用了顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)后，可以通過制作虛擬仿真模擬實驗，讓學(xué)生在課前自主學(xué)習(xí)，對實驗內(nèi)容和過程進(jìn)行充分理解，發(fā)現(xiàn)問題并主動思考，這樣在上實驗課時，教師進(jìn)行簡單的指導(dǎo)，學(xué)生就能夠順利進(jìn)行實驗，也節(jié)約了時間，可以用更多的時間來發(fā)現(xiàn)新的問題，并與同學(xué)老師進(jìn)行分析討論，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也提高了學(xué)習(xí)的主動性和學(xué)習(xí)熱情。

4.實現(xiàn)電子化實驗考核。傳統(tǒng)的細(xì)胞生物學(xué)的實驗考試是通過實驗報告進(jìn)行的，由學(xué)生提交實驗報告，教師進(jìn)行批改給出相應(yīng)的分?jǐn)?shù)，這種考核方式教師不能很全面地掌握學(xué)生的實驗水平。顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)使用之后，實驗考核實現(xiàn)了電子化，考核內(nèi)容包含了實驗報告、實驗過程的講解、討論的問題、虛擬仿真實驗等幾部分成績，實驗報告是電子版的，學(xué)生可以將實驗過程中采集的實驗結(jié)果和實驗圖片保存下來，通過電腦完成實驗報告的書寫和實驗結(jié)果的分析，這樣教師就可以直接對電子版的實驗報告進(jìn)行評分，給出批閱意見后再發(fā)給學(xué)生，實現(xiàn)了實驗報告和實驗考核的電子化。

三、顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)使用中需要注意的問題

雖然顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的使用為我們的實驗教學(xué)帶了很多便利，但是在使用過程中也需要注意一些問題，由于顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)連接，我們首先就要考慮電腦中病毒的問題，教師在教學(xué)過程中常使用U盤等移動設(shè)備，容易使系統(tǒng)中毒，影響正常教學(xué)活動的進(jìn)行，因此，教師應(yīng)經(jīng)常對教學(xué)課件進(jìn)行殺毒，也要對顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)做好日常維護(hù)工作，最好顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的計算機(jī)只能做與實驗相關(guān)的工作，而不能用作他用。

四、教學(xué)效果

（1）顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的使用使學(xué)生由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠更加積極地參到實驗課中，提高了學(xué)習(xí)的主動性和學(xué)習(xí)熱情。（2）顯微數(shù)碼互動該系統(tǒng)的使用，使學(xué)生對實驗結(jié)果能夠更加直觀地進(jìn)行觀察，加深了對知識的理解，提高了學(xué)生分析問題，解決問題的能力。（3）該系統(tǒng)用于教學(xué)后，明顯提高了教師教學(xué)效率和學(xué)生學(xué)習(xí)效率，節(jié)約了時間，在相同的時間內(nèi)，可以多開展幾次探究性、驗證性實驗，豐富了實驗內(nèi)容，擴(kuò)大了學(xué)生的知識面，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。（4）該系統(tǒng)的使用實現(xiàn)了實驗考核的電子化，加強(qiáng)了師生的互動，教師能夠隨時觀察學(xué)生的實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)果，可以及時進(jìn)行點評，并把它作為該生實驗考核的一部分，這樣學(xué)生會更加注重實驗過程，認(rèn)真進(jìn)行實驗的學(xué)生就會更多，從而提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量。

五、結(jié)語

綜上所述，在細(xì)胞分子生物學(xué)的實驗教學(xué)中，顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)的使用，明顯提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率，豐富了教學(xué)資源，但是也有一些問題，相信隨著科技的進(jìn)步，該系統(tǒng)會越來越完善，更好地為實驗課服務(wù)，為實驗教學(xué)提供更加先進(jìn)和優(yōu)越的平臺。

參考文獻(xiàn)：

[1]李秀梅，吳怡嫻，瑪依熱·吐爾洪，等.Motic數(shù)碼互動系統(tǒng)在形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用及日常故障處理[J].科教導(dǎo)刊（中旬刊），2018，（05）：49-50.

[2]陳紅英，陳笑霞，黃燕.數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在遺傳學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].高校生物學(xué)教學(xué)研究（電子版），2018，8（02）：52-54.

Abstract：In the experimental classes of colleges and universities，Optical microscopy，computer and network technology are combined through the application of digital microscope interactive system，and make full use of in the teaching，It realizes the direct communication，full interaction and resource sharing between teachers and students，It can obviously improve the teaching quality and efficiency.

Key words：digital microscope interactive system;cell molecular biology;the experimental teaching