數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)對(duì)《微生物學(xué)》課程教學(xué)模式的影響

王嬙 佟碩秋 韓淑梅 陳琳 馬炳南 朱麗萍

摘要：數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)是基于數(shù)臺(tái)光學(xué)顯微鏡的圖像采集和匯總顯示系統(tǒng)，通過(guò)在光學(xué)顯微鏡上加裝UOP0500CC數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行圖像采集，通過(guò)ImageView軟件對(duì)相機(jī)采集圖像進(jìn)行處理，通過(guò)易創(chuàng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)顯微互動(dòng)系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)將教室中任意一臺(tái)電腦顯示屏上顯示的圖像、視頻等在教室內(nèi)部的各臺(tái)電腦上同步顯示，從而使《微生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)中涉及顯微觀察的部分有了重大的技術(shù)改革。

關(guān)鍵詞：數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)；《微生物學(xué)》；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）25-0191-02

《微生物學(xué)》是一門在分子、細(xì)胞或群體水平上研究微生物的形態(tài)構(gòu)造、生理代謝、遺傳變異、生態(tài)分布和分類進(jìn)化等生命活動(dòng)的基本規(guī)律，并將其應(yīng)用于工業(yè)發(fā)酵、醫(yī)藥衛(wèi)生、生物工程和環(huán)境保護(hù)等實(shí)踐領(lǐng)域的科學(xué)，其根本任務(wù)是發(fā)掘、利用、改善和保護(hù)有益微生物，控制、消滅或改造有害微生物，為人類社會(huì)的進(jìn)步服務(wù)。

數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)是基于數(shù)臺(tái)光學(xué)顯微鏡的圖像采集和匯總顯示系統(tǒng)，通過(guò)在光學(xué)顯微鏡上加裝UOP0500CC數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行圖像采集，通過(guò)ImageView軟件實(shí)現(xiàn)將顯微鏡目鏡觀察到的圖像在電腦顯示器上進(jìn)行顯示及截圖、錄像、測(cè)距、增加標(biāo)簽等操作，通過(guò)易創(chuàng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)顯微互動(dòng)系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)將任意一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)中的電腦顯示屏上顯示的圖像、視頻等在教室內(nèi)部的各臺(tái)電腦上同步顯示。將該系統(tǒng)應(yīng)用于《微生物學(xué)》課程的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，有助于提升學(xué)生使用顯微鏡觀察事物的基本實(shí)驗(yàn)技能，提高微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。

一、課程運(yùn)行現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

《微生物學(xué)》是一門專業(yè)性非常強(qiáng)的專業(yè)必修課，該課程在2016版的培養(yǎng)方案中屬于我院生物科學(xué)、生物技術(shù)、生態(tài)學(xué)三個(gè)專業(yè)共同必修的專業(yè)課程，該課程總學(xué)分為4.5，其中實(shí)驗(yàn)學(xué)分占1.5—2學(xué)分；總學(xué)時(shí)為72，其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)占24—32學(xué)時(shí)。而在實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)中，涉及的7個(gè)實(shí)驗(yàn)中有5個(gè)必須使用顯微鏡進(jìn)行觀察，即有71.43%的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目必須使用顯微鏡。

由于生物學(xué)的特性，即使用同一株芽孢桿菌菌株轉(zhuǎn)接的斜面進(jìn)行革蘭氏染色，由于培養(yǎng)時(shí)間和培養(yǎng)基營(yíng)養(yǎng)以及培養(yǎng)箱中溫度的差別，同一批次的斜面轉(zhuǎn)接菌種，在斜面的不同部分接出的芽孢桿菌都可能有不同的生長(zhǎng)階段，比如有的沒(méi)有形成芽孢，有的已經(jīng)形成芽孢，所以在革蘭氏染色的自制裝片觀察時(shí)，每個(gè)學(xué)生用顯微鏡觀察到的都是不同的圖像，因此為教師的講解帶來(lái)了困難。

在以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中采取一名學(xué)生單獨(dú)使用一臺(tái)顯微鏡，每個(gè)班50—60人，同時(shí)使用五六十臺(tái)單人普通光學(xué)顯微鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，任課教師需對(duì)每臺(tái)顯微鏡分別進(jìn)行觀察和講解，工作量大，同時(shí)由于教師和學(xué)生的視力、焦距的不同，每換一臺(tái)顯微鏡就需要重新使用微調(diào)螺桿調(diào)整焦距，而且教師找到的清晰的物象，換成學(xué)生觀察時(shí)都需要微調(diào)，在微調(diào)的過(guò)程中，往往出現(xiàn)誤操作調(diào)成臺(tái)面調(diào)節(jié)桿，將正確的物象調(diào)離鏡頭導(dǎo)致需要教師重新尋找的情況，因此常常出現(xiàn)在兩個(gè)小時(shí)的實(shí)驗(yàn)課中，學(xué)生不能正確找到需要顯微觀察的細(xì)菌或者自制裝片失敗來(lái)不及重做，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)沒(méi)有結(jié)果的情況。

上述實(shí)際困難限制了教師的微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)效果不佳，學(xué)生實(shí)驗(yàn)積極性不足。

二、數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)的建立

我院于2017年購(gòu)入了一套數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)，并應(yīng)用于微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。該系統(tǒng)基于我院原有的重慶澳浦光電技術(shù)有限公司生產(chǎn)的UB100I型號(hào)的普通雙筒光學(xué)顯微鏡，加裝了由該公司提供的與原顯微鏡匹配的UOP0500CC數(shù)碼相機(jī)進(jìn)行圖像采集，通過(guò)ImageView軟件實(shí)現(xiàn)將顯微鏡目鏡觀察到的圖像在電腦顯示器上進(jìn)行顯示及截圖、錄像、測(cè)距、增加標(biāo)簽等操作，通過(guò)易創(chuàng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)顯微互動(dòng)系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)將任意一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)中的電腦顯示屏上顯示的圖像、視頻等在教室內(nèi)部的各臺(tái)電腦上同步顯示。

三、數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)的使用對(duì)《微生物學(xué)》課程教學(xué)模式的影響

通過(guò)啟用上述數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)《微生物學(xué)》課程教學(xué)模式產(chǎn)生了下列影響。

1.任課教師可以通過(guò)提前使用教師機(jī)上的顯微鏡圖像采集系統(tǒng)，在ImageView軟件的幫助下，將示范標(biāo)本片的圖像進(jìn)行截圖或錄像保存，同時(shí)可以在截圖上增加中文標(biāo)注、畫圈、列出標(biāo)尺進(jìn)行細(xì)胞大小的測(cè)量，以備上課時(shí)給學(xué)生做展示。

2.上課時(shí)，任課教師可以使用易創(chuàng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)顯微互動(dòng)系統(tǒng)軟件，將提前準(zhǔn)備好的標(biāo)本圖像發(fā)送到每位學(xué)生單獨(dú)使用的電腦顯示屏上，方便講解。

3.上課時(shí)，學(xué)生自行觀察裝片時(shí)，也可以在ImageView軟件的幫助下，將所觀察的圖像進(jìn)行截圖或錄像保存，發(fā)送給教師進(jìn)行分析，如遇到學(xué)生觀察結(jié)果特別典型、特別清晰的，教師還可以通過(guò)易創(chuàng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)顯微互動(dòng)系統(tǒng)軟件，將該學(xué)生的屏幕圖像播放到全班其他學(xué)生的顯示器上做示范，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課上能夠更好、更直觀地觀察到正確的結(jié)果。

四、應(yīng)用展望

綜上所述，我院在普通雙筒光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上建立的數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)，在實(shí)際使用過(guò)程中為《微生物學(xué)》實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中有關(guān)顯微鏡觀察部分的實(shí)驗(yàn)提供了很多教學(xué)便利，使任課教師及實(shí)驗(yàn)學(xué)生能夠更加直觀的對(duì)顯微鏡觀察結(jié)果進(jìn)行講解，還能在學(xué)生之間進(jìn)行圖像的播放，使實(shí)驗(yàn)操作更加便利，提高了實(shí)驗(yàn)效率，在短短兩個(gè)課時(shí)的實(shí)驗(yàn)課中能迅速、高效地完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的，從根本上解決了以前一名任課教師對(duì)四五十臺(tái)顯微鏡觀察的不同結(jié)果、實(shí)驗(yàn)分析不到位，時(shí)間利用率低下等問(wèn)題。除此之外，該數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)還可以用于《細(xì)胞生物學(xué)》、《植物學(xué)》、《真菌學(xué)》、《遺傳學(xué)》、《病理學(xué)》等需要進(jìn)行顯微觀察的課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，相信應(yīng)該也能為相應(yīng)的課程教學(xué)帶來(lái)不小的改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周德慶.微生物學(xué)教程[M].第3版.北京：高等教育出版社，2011.

[2]張志強(qiáng).數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)在微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)科技與裝備，2017，（12）.

[3]黃海嬋，裘娟萍.基于顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的微生物形態(tài)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].微生物學(xué)通報(bào)，2013，（40）.

[4]劉艷，馬曉平.利用顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)提高微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015，（34）.

[5]胡立娟，李玲，劉俐.顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)在顯微形態(tài)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)[J].中國(guó)中醫(yī)藥現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育，2016，（14）.

[6]樊明濤，楊保偉，劉變芳，魏新元.食品微生物教學(xué)的改革體會(huì)與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2018，（25）.

[7]黃體冉，郭蓓，呂鶴書，等.數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)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）.

[8]賴永潔，金明哲.醫(yī)學(xué)微生物學(xué)教學(xué)改革的探索與體會(huì)[J].教育教學(xué)論壇，2018，（23）.