韓涵

【內(nèi)容摘要】本文以“觀察植物根尖分生區(qū)有絲分裂、觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離以及復(fù)原”兩個(gè)實(shí)驗(yàn)為例，闡述了數(shù)碼顯微鏡在高中生物實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)碼顯微鏡 高中生物 實(shí)驗(yàn) 教學(xué)

高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出：信息素養(yǎng)是一個(gè)現(xiàn)代公民應(yīng)具備的基本素養(yǎng)。生物學(xué)是一門基于實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的自然科學(xué)，很多原理、知識(shí)都是建立的實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上獲得的。通過實(shí)驗(yàn)，不僅可以讓學(xué)生掌握科學(xué)研究的一般發(fā)法，還能讓他們加深對(duì)生物學(xué)科理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和小組合作的能力，同時(shí)也能提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。

高中生物人教版教材中，涉及到顯微鏡使用的實(shí)驗(yàn)有很多。如：必修一《分子與細(xì)胞》模塊中有下列實(shí)驗(yàn)：生物組織中的脂肪的檢測(cè)與鑒定、觀察幾種不同類型的細(xì)胞、觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布情況、葉綠體和線粒體的觀察、洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原的觀察、觀察植物根尖分生區(qū)有絲分裂。必修二《遺傳與進(jìn)化》模塊中，涉及到顯微鏡的有減數(shù)分裂實(shí)驗(yàn)裝片的觀察。必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中有探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化。以上僅僅是必修模塊中考試大綱列出的實(shí)驗(yàn)，還不包括選修教材、部分探究類或演示實(shí)驗(yàn)、校本課程實(shí)驗(yàn)等。

隨著科技的發(fā)展，各種各樣的數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)不斷涌現(xiàn)，用傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡進(jìn)行教學(xué)，已經(jīng)不能滿足生物學(xué)科的發(fā)展，也不能滿足師生對(duì)學(xué)科知識(shí)的探索。我校是一所四星級(jí)高中，學(xué)生的素質(zhì)均位于當(dāng)?shù)厍傲?，這一問題顯得尤為突出。我校嘗試開創(chuàng)了基于數(shù)碼顯微鏡互動(dòng)教學(xué)形式下的網(wǎng)絡(luò)教室，將高速發(fā)展的多媒體信息技術(shù)與數(shù)碼顯微技術(shù)進(jìn)行整合，改變了傳統(tǒng)的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)。簡(jiǎn)單的說，這種互動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)由光學(xué)數(shù)碼顯微鏡、光電圖像裝換裝置、多媒體中控設(shè)備等部分構(gòu)成。

以“觀察植物根尖分生區(qū)有絲分裂”的實(shí)驗(yàn)為例，傳統(tǒng)的顯微鏡下，能觀察到各個(gè)時(shí)期的同學(xué)只有少數(shù)，大部分同學(xué)都不能找全不同時(shí)期的圖像。而在數(shù)字實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，學(xué)生以小組為單位（四人一組），完成常規(guī)操作“解離——染色——漂洗——制片”后，在自己的數(shù)碼顯微鏡屏幕上可以清晰的看到自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)果并可傳至計(jì)算機(jī)上，教師在講臺(tái)上可以通過自己的主控電腦方便的看到每個(gè)同學(xué)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并且可以利用圖片捕捉軟件捕捉典型圖片，通過投影展示，還可以用相關(guān)軟件在圖中注明間、前、中、后、末等幾個(gè)時(shí)期，便于師生全面互動(dòng)，更方便、快捷的進(jìn)行交流。做得比較好的臨時(shí)裝片，學(xué)生也可按數(shù)碼顯微鏡的拍照鍵保存到顯微鏡內(nèi)置的內(nèi)存卡中拷走以便自己后期理解。

再以“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原”為例，這個(gè)實(shí)驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，但質(zhì)壁分離和復(fù)原是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過程，持續(xù)的時(shí)間比較長(zhǎng)，傳統(tǒng)的顯微鏡觀察時(shí)，很多學(xué)生沒有耐心一直對(duì)著目鏡觀察，只能看到一個(gè)最終的結(jié)果。利用數(shù)碼顯微鏡，可以將加一定濃度的蔗糖溶液時(shí)洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離及加清水后復(fù)原的全過程錄制下來，通過電腦終端觀察。筆者還增設(shè)了觀察一定濃度的葡萄糖溶液對(duì)洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的影響實(shí)驗(yàn)，通過這種對(duì)比，學(xué)生可以更好的理解滲透作用中半透膜的特點(diǎn)，以及半透膜和選擇透過性膜之間的區(qū)別和聯(lián)系。

與學(xué)校普通顯微鏡相比，數(shù)碼顯微鏡具有以下優(yōu)勢(shì)：

一、輕松而又準(zhǔn)確的示范作用

通過數(shù)碼顯微鏡，結(jié)合數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)，可以將教師的示范標(biāo)本圖像在投影上顯示出來，面向全體學(xué)生，從而避免產(chǎn)生知識(shí)上的誤差。比如花生子葉薄片的制作，有些學(xué)生切得比較厚，導(dǎo)致細(xì)胞重疊，影響觀察，通過教師的示范作用，讓學(xué)生有個(gè)正確的標(biāo)準(zhǔn)。

二、有效的監(jiān)控和交流作用

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生對(duì)其顯微鏡下的結(jié)果有疑惑時(shí)，往往只能和教師進(jìn)行個(gè)別的交流，由于師生不能同時(shí)觀察同一鏡頭，導(dǎo)致交流產(chǎn)生困難甚至偏差。通過數(shù)碼顯微系統(tǒng)，教師能及時(shí)知曉學(xué)生的具體實(shí)驗(yàn)研究的情況以及裝片制作的準(zhǔn)確程度，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題并解決問題。并且教師可以將任意學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行展示、對(duì)比，使討論的內(nèi)容一目了然，有利學(xué)生之間的交流，使學(xué)生在一節(jié)課中獲得大量的信息。比如“植物的有絲分裂”實(shí)驗(yàn)，很多學(xué)生做的不成功，通過教師的示范標(biāo)本的展示和部分同學(xué)不成功的個(gè)案展示，學(xué)生在交流中加深了對(duì)有絲分裂各時(shí)期的理解。

三、方便靈活的圖像處理

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中總會(huì)獲得一些非常有價(jià)值的標(biāo)本圖像，而傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡下用照相機(jī)拍攝出來的效果往往不太理想，數(shù)碼顯微鏡有拍照鍵和視頻鍵，學(xué)生可以把需要的圖片拍下來，保存到顯微鏡的內(nèi)置卡中。通過教師的主控電腦，還可以對(duì)一些圖片進(jìn)行文字加工和圖片的剪切和整合，以便研究結(jié)束后的資料匯總。

數(shù)碼顯微鏡取代傳統(tǒng)的顯微鏡后，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有了很大的提高，并且交流、小組合作的意識(shí)更強(qiáng)。他們更加愿意參與到實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中去，能自主的發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，科研能力和創(chuàng)造力明顯提高。

實(shí)踐證明，借助數(shù)碼顯微鏡不僅能解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的遺憾，還在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，開拓學(xué)生思維、培養(yǎng)動(dòng)手能力等發(fā)面起到了有效的促進(jìn)作用。

【參考文獻(xiàn)】

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[2] 包錦峰. 自動(dòng)顯微鏡系統(tǒng)與顯微圖像拼接技術(shù)研究[D]. 華中科技大學(xué)，2007.

（作者單位：江蘇省泰州中學(xué)）