基于希沃授課助手和智能手機(jī)的顯微鏡觀察與同步展示技術(shù)在高中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

郭艷華 趙興和

摘要：本文闡述了使用顯微鏡在開展高中生物實(shí)驗(yàn)時存在的一些問題，并提出使用基于希沃授課助手、智能手機(jī)的顯微鏡觀察與同步顯示技術(shù)來尋求問題的解決。文中還以具體實(shí)驗(yàn)為例介紹了如何使用該技術(shù)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并指出使用該技術(shù)的一些注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：希沃授課助手;智能手機(jī);顯微鏡;生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué);應(yīng)用

一、使用高中生物學(xué)顯微鏡實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一些問題

中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，顯微鏡是常用儀器[1]。人教版新課標(biāo)必修一《分子與細(xì)胞》模塊中安排的第一個實(shí)驗(yàn)就是使用高倍顯微鏡觀察幾種細(xì)胞，在教材中后續(xù)的很多實(shí)驗(yàn)中顯微鏡都有重用的應(yīng)用，可以看出顯微鏡在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中作用顯著。目前大部分的中學(xué)實(shí)驗(yàn)室都配備有顯微鏡，但是仍屬于較為復(fù)雜的光學(xué)儀器，多放置于專門的實(shí)驗(yàn)室中，不可移動，缺乏靈活性。演示實(shí)驗(yàn)中，大多數(shù)學(xué)校并沒有顯微鏡可視系統(tǒng)，視野難以展示;學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，也不一定能做到人手一臺，教師在做個別指導(dǎo)時效率低下[2]。一些學(xué)校的生物實(shí)驗(yàn)室中顯微鏡質(zhì)量差并且缺乏基本的維護(hù)與保養(yǎng)。很多學(xué)校在開展高中生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，生物學(xué)周課時較少，完成教學(xué)大綱規(guī)定的基本教學(xué)任務(wù)已屬不易，更難以保障顯微鏡實(shí)驗(yàn)教學(xué)的正常開展。

二、顯微鏡演示實(shí)驗(yàn)存在的問題與解決辦法

對于在開展顯微鏡實(shí)驗(yàn)教學(xué)時存在諸多問題，筆者認(rèn)為一個比較有效的辦法就是將部分顯微鏡觀察實(shí)驗(yàn)改為演示實(shí)驗(yàn)。這樣既能節(jié)約時間，又能取得一定的實(shí)驗(yàn)效果，大大降低了開展顯微鏡實(shí)驗(yàn)教學(xué)的難度。在學(xué)生拓展對細(xì)胞結(jié)構(gòu)的認(rèn)知活動中，顯微鏡觀察演示實(shí)驗(yàn)有著重要的作用。但是在這樣的演示實(shí)驗(yàn)中需要解決顯微鏡視野圖像不能及時同步展示的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)碼顯微鏡可以解決這個問題，但是它也有諸如價格高昂、便攜性差、與教學(xué)多媒體設(shè)備的兼容性不佳的問題。筆者在探索中已經(jīng)逐步研究出一套基于希沃授課助手和智能手機(jī)的顯微鏡觀察與同步展示技術(shù)來解決顯微鏡觀察演示中圖像不能及時同步展示的問題。

三、基于希沃授課助手和智能手機(jī)的顯微鏡觀察與同步展示技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

第一，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要在教室多媒體設(shè)備的電腦主機(jī)上和智能手機(jī)上安裝希沃授課助手軟件，同時需要提前購置適合安裝在顯微鏡目鏡上的手機(jī)固定支架。

第二，完成希沃授課助手手機(jī)端與電腦端的連接。注意，對于一般的教學(xué)多媒體設(shè)備需要通過安裝無線USB路由器開啟SoftAP模式，將電腦的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成Wi-Fi無線信號，讓智能手機(jī)與多媒體電腦主機(jī)的連接在同一個網(wǎng)絡(luò)。

第三，點(diǎn)擊希沃授課助手的手機(jī)端打開“移動展臺”，開啟“直播”功能，在多媒體大屏幕上就會及時同步顯示顯微鏡視野中的物像。另一方法：打開該軟件的“手機(jī)屏幕同步”→開啟手機(jī)控制中心“屏幕鏡像”開始投屏→打開手機(jī)相機(jī)，使用照片模式或視頻模式，其中視頻模式還可以錄制視頻存儲。

第四，完成顯微鏡對光操作。

第五，安裝智能手機(jī)到顯微鏡目鏡的手機(jī)固定支架上，關(guān)鍵在于手機(jī)攝像頭要正對顯微鏡目鏡中心，使手機(jī)屏幕上能呈現(xiàn)完整的顯微鏡視野。

第六，制作臨時裝片或使用固定裝片在顯微鏡下進(jìn)行觀察，通過手機(jī)屏幕可以及時看到顯微鏡下的物像。

四、基于希沃授課助手、智能手機(jī)的顯微鏡觀察與同步顯示技術(shù)的應(yīng)用舉例

該技術(shù)在觀察RNA和DNA在細(xì)胞中的分布實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。將經(jīng)過取口腔上皮細(xì)胞制片、水解、沖洗涂片以及染色后制作好的臨時裝片放在顯微鏡下用低倍鏡觀察，選擇染色均勻、色澤淺的區(qū)域，移至視野中央，將物像調(diào)節(jié)清晰，換用高倍鏡觀察：調(diào)節(jié)細(xì)準(zhǔn)焦螺旋至物像清晰，觀察細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)的染色情況，應(yīng)用此技術(shù)及時同步展示觀察的物像到多媒體大屏幕。

又比如該技術(shù)在用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用。在潔凈的載玻片中央滴一滴清水。用鑷子去一片黑藻葉放入水滴中，蓋上蓋玻片制作好黑藻葉臨時裝片。將制作好的臨時裝片放在低倍鏡下觀察，找到細(xì)胞后，換用高倍鏡，仔細(xì)觀察細(xì)胞內(nèi)葉綠體的形態(tài)和分布情況。利用該技術(shù)就可以將顯微鏡下觀察到物像同步傳輸展示到多媒體大屏幕供學(xué)生觀察。注意，開啟手機(jī)視頻功能可在同步傳輸圖像時將黑藻葉細(xì)胞中細(xì)胞質(zhì)流動的情況進(jìn)行錄像存儲。同理，使用該技術(shù)可以將高倍鏡下觀察的人口腔上皮細(xì)胞中線粒體的形態(tài)和分布情況及時同步到多媒體大屏幕上。由于，人口腔上皮細(xì)胞較為透明，在明亮的視野下不易觀察細(xì)胞結(jié)構(gòu)，需要將視野調(diào)暗，才可以看到清晰的物像。調(diào)暗顯微鏡視野，一般我們可以用小光圈和平面鏡來實(shí)現(xiàn)。令人驚喜的是，在該技術(shù)的應(yīng)用中，借助手機(jī)中比較專業(yè)的拍照App ProShot等可以在開啟“手機(jī)屏幕同步”投屏功能時也可實(shí)現(xiàn)調(diào)暗視野的操作。在實(shí)踐中還發(fā)現(xiàn)，直接使用手機(jī)自帶的拍照軟件在大屏幕顯示時無法實(shí)現(xiàn)全屏，但在使用ProShot時，大屏幕中的圖像在手機(jī)橫屏后也同步實(shí)現(xiàn)了全屏顯示。

在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)這項(xiàng)顯微鏡觀察與同步展示技術(shù)有兩個需要注意的問題：第一，由于普通顯微鏡不帶有光源，完全依賴于顯微鏡所處的環(huán)境光線。若所處教室光線條件差，特別是晚上，則多媒體大屏幕上顯示效果比較差，畫面中有很多噪點(diǎn)出現(xiàn)，嚴(yán)重影響觀察與展示效果。建議在光照條件差時，最好配備可調(diào)亮度的小臺燈這樣的合適的光源使用;第二，顯示效果還與使用的手機(jī)攝像頭的技術(shù)水平直接相關(guān)。為了取得良好的顯示效果，建議使用拍照功能強(qiáng)大的手機(jī)來進(jìn)行技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

總之，這項(xiàng)顯微鏡觀察與同步展示技術(shù)是目前在顯微鏡實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中研究出來的一套投資少、教學(xué)效果顯著的技術(shù)。將這項(xiàng)技術(shù)推薦給奮斗在高中生物教學(xué)一線的各位同仁，希望它在給我們的課堂帶來輕松與喜悅的同時，也進(jìn)一步提升課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平，激發(fā)學(xué)生對生物學(xué)科的興趣。在使用中還有很多問題亟待發(fā)現(xiàn)和解決，期待著大家的參與。

參考文獻(xiàn)

[1]黃秋生，婁玥.智能手機(jī)攝像在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].生物學(xué)教學(xué)，2014，39（11）：39～40

[2]韓菲，徐丹丹.手機(jī)顯微鏡在初中生物學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J].教育與裝備研究，2017（3）：67～69.

作者簡介：郭艷華（1986.11-），女，云南德宏人，碩士研究生，助教，研究方向：現(xiàn)代教育技術(shù)。