李潤(rùn)美， 杜 勤， 彭光天， 徐志東， 陳金曼

（廣州中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，廣州510006）

0 引 言

顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)集多媒體、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)于一體，具有共享性、時(shí)效性和交互性等特點(diǎn)［1］。該系統(tǒng)在微生物學(xué)、遺傳學(xué)、病理學(xué)、組胚學(xué)、解剖學(xué)等學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已有廣泛應(yīng)用［2-6］。我校中藥學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心于2016 年引入了4 間顯微互動(dòng)教室，主要用于中藥學(xué)等專(zhuān)業(yè)涉及顯微鏡觀察的藥用植物學(xué)課程。2018 年面向中藥學(xué)、中藥資源開(kāi)發(fā)、中藥制藥等相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生約417 人次，開(kāi)設(shè)實(shí)驗(yàn)課時(shí)達(dá)13 467 人時(shí)數(shù)。

該顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)由Nikon E100 數(shù)碼顯微鏡、計(jì)算機(jī)硬件、無(wú)線版互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)組成。每間實(shí)驗(yàn)室配有教師端數(shù)碼顯微鏡1 臺(tái)和學(xué)生數(shù)碼顯微鏡40 臺(tái)，顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)局域網(wǎng)連接教師端與學(xué)生端。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)版互動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)相比，其可突破空間位置的限制，既能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)互動(dòng)教室的功能，又能按需增減位數(shù)，靈活布局。一個(gè)無(wú)線AP 可同時(shí)連接60 個(gè)以上客戶端和一個(gè)教師端，兼容Windows 和Android系統(tǒng)。該互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室在兩年多的使用過(guò)程中，明顯提高了教學(xué)效果，受到學(xué)生和教師的好評(píng)。

1 強(qiáng)大的系統(tǒng)功能帶來(lái)教學(xué)便利

1.1 學(xué)生考勤等信息管理更加便捷

以往學(xué)生上課考勤需要教師點(diǎn)名確認(rèn)，使用互動(dòng)系統(tǒng)后，實(shí)驗(yàn)管理人員在學(xué)期初制定學(xué)生座位表，每個(gè)學(xué)生對(duì)應(yīng)固定的電腦和顯微鏡，通過(guò)教師端的電腦監(jiān)控畫(huà)面，教師即刻能知道連接成功的學(xué)生及缺堂的學(xué)生，每一個(gè)學(xué)生都有與老師之間傳送的專(zhuān)有文件夾，考試的文件夾及上傳顯微圖片的文件夾，通過(guò)互動(dòng)系統(tǒng)的電子化管理，真正了解學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程及實(shí)時(shí)反饋信息，對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)考核更加綜合客觀。

1.2 避免實(shí)驗(yàn)問(wèn)題重復(fù)出現(xiàn)，及時(shí)分享優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在以往藥用植物實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，單純靠老師講解和演示，仍不能讓所有學(xué)生掌握所有技術(shù)要點(diǎn)，在學(xué)生實(shí)踐操作過(guò)程中，常常出現(xiàn)重復(fù)的問(wèn)題需要教師解決，一堂實(shí)驗(yàn)課約3 學(xué)時(shí)120 min，教師講解演示需要40 min，學(xué)生實(shí)踐操作只有80 min，80 min里教師在解決重復(fù)問(wèn)題上浪費(fèi)了較多時(shí)間，效率較低導(dǎo)致不能在有效課時(shí)里解決所有問(wèn)題；除此以外，由于時(shí)間的限制，一般情況下都以學(xué)生自行觀察為主，教師只有在學(xué)生遇到問(wèn)題時(shí)才會(huì)到學(xué)生端觀察其目鏡，這樣的傳統(tǒng)教學(xué)方式不能將優(yōu)秀的學(xué)生及實(shí)驗(yàn)結(jié)果脫穎而出或者及時(shí)分享。在引入互動(dòng)系統(tǒng)后，這些矛盾均迎刃而解，首先，學(xué)生遇到問(wèn)題可以通過(guò)系統(tǒng)“舉手”功能，教師打開(kāi)該學(xué)生端，并可同步投影到大屏幕，或者進(jìn)行“投屏到所有界面”功能，讓每位學(xué)生都能看到該學(xué)生提出的問(wèn)題及教師如何去解決的全過(guò)程；其次，在教師端的監(jiān)控畫(huà)面里老師可以全程監(jiān)控每個(gè)學(xué)生目鏡下觀察的圖像，既可以提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，也可以尋找到優(yōu)秀的演示制片，及時(shí)“廣播”或“投屏”給所有學(xué)生，對(duì)于平時(shí)不主動(dòng)提問(wèn)的學(xué)生及苦苦尋找不到目標(biāo)形態(tài)組織的學(xué)生的幫助尤為顯著，有效避免花太多時(shí)間解決重復(fù)問(wèn)題，在有限課時(shí)里極大地提高了教學(xué)效率。

1.3 圖像、視頻、在線資源等信息或操作展示無(wú)障礙

利用“屏幕廣播”及“直播”等功能，可在教師端同步播放制片演示視頻、教師課件、動(dòng)畫(huà)等一切可以用計(jì)算機(jī)媒介呈現(xiàn)的內(nèi)容，切換到每一個(gè)學(xué)生的屏幕界面，即使清晰度不夠或者尺寸較小的細(xì)節(jié)圖都可掌握，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)大屏幕布教學(xué)的不足。尤其在演示實(shí)驗(yàn)技術(shù)操作或者講解植物特征時(shí)有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一個(gè)班約32 人，教師在講臺(tái)演示臨時(shí)水裝片或者粉末透化片的制作時(shí)，身邊圍滿了學(xué)生觀看，仍有部分外圍學(xué)生無(wú)法看到教師的演示，該功能可以讓每位學(xué)生坐在自己的屏幕前全程觀察教師的每一步操作，進(jìn)一步改善了教學(xué)方式，且拓寬和豐富了展示的教學(xué)內(nèi)容和資源。

1.4 有利于提高學(xué)生積極性和動(dòng)手能力

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，利用文件的交互發(fā)送功能，讓學(xué)生將找到的較好的顯微圖片傳送給教師端，其中優(yōu)秀的顯微圖像可相應(yīng)作為實(shí)驗(yàn)成績(jī)加分項(xiàng)，這一舉措大大加強(qiáng)了學(xué)生的主觀能動(dòng)性，每次實(shí)驗(yàn)課學(xué)生都盡可能多的制作臨時(shí)裝片，以期找到最好的顯微形態(tài)細(xì)胞或者組織，拍攝下來(lái)后傳送給老師。在這過(guò)程中，充分提高了學(xué)生的動(dòng)手能力和觀察能力。

1.5 擺脫單一題庫(kù)式考核，內(nèi)容制作高效且多變

根據(jù)每堂實(shí)驗(yàn)課中收集到的形態(tài)素材圖像，針對(duì)每次實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容進(jìn)行約10 個(gè)題目的考核，利用“建立答題卡”功能進(jìn)行試題編輯，形成試題庫(kù)，內(nèi)容涵蓋了選擇題、判斷題、填空題和問(wèn)答題，選定考試學(xué)生后即可限時(shí)答題，考試結(jié)束系統(tǒng)自動(dòng)閱卷評(píng)分，教師在30 s內(nèi)即可將分?jǐn)?shù)和答題情況返回學(xué)生，讓學(xué)生查看自己的成績(jī)?cè)u(píng)閱結(jié)果。該考核從生成試題到評(píng)分結(jié)束耗時(shí)短，根據(jù)學(xué)生的答題情況可了解學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況，由于其省時(shí)高效，可不限次數(shù)、不限題目類(lèi)型和考試時(shí)間，隨時(shí)讓學(xué)生進(jìn)入考核模式。該考核模式隨機(jī)、隨時(shí)，與傳統(tǒng)考試相比，還有一定的趣味性，對(duì)學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)有極大的幫助，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，學(xué)生藥用植物實(shí)驗(yàn)和理論成績(jī)均有大幅度提高。

2 顯微互動(dòng)系統(tǒng)使用中存在的問(wèn)題及對(duì)策

2.1 學(xué)生對(duì)電子屏幕過(guò)度依賴(lài)

經(jīng)過(guò)2 年多的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在使用互動(dòng)顯微系統(tǒng)過(guò)程中，容易出現(xiàn)“電子屏幕依賴(lài)”，正如近年來(lái)對(duì)電子產(chǎn)品依賴(lài)一樣，在習(xí)慣了電子屏幕的清晰便利后，許多學(xué)生常常在尋找玻片時(shí)，不通過(guò)目鏡，而是通過(guò)電子屏幕不斷尋找，導(dǎo)致學(xué)生在使用顯微鏡過(guò)程中出現(xiàn)不規(guī)范的現(xiàn)象。對(duì)此現(xiàn)象，也針對(duì)性地進(jìn)行“無(wú)電子屏幕實(shí)驗(yàn)考核”，考核學(xué)生傳統(tǒng)規(guī)范使用顯微鏡的方法，以此督促并改正學(xué)生的不良使用習(xí)慣。

2.2 無(wú)線互動(dòng)系統(tǒng)存在傳輸速率問(wèn)題及帶來(lái)管理上的不便

2016 年由于實(shí)驗(yàn)室的空間限制，選擇了無(wú)線的顯微互動(dòng)系統(tǒng)，其通過(guò)局域網(wǎng)進(jìn)行教師端和學(xué)生端的連接，與有線系統(tǒng)相比，平板和無(wú)線鼠標(biāo)的硬件配置所占的空間小，對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境裝修改造的要求較小，但在長(zhǎng)期教學(xué)使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，教師在監(jiān)控界面打開(kāi)學(xué)生實(shí)時(shí)畫(huà)面時(shí)常有延遲的現(xiàn)象，其傳輸受限于局域網(wǎng)的傳輸速率，對(duì)教學(xué)效率有一定影響。另外，學(xué)生使用的平板電腦偶爾還會(huì)出現(xiàn)“黑屏”“連接不到攝像頭”“死機(jī)”等情況。此外，由于采用的無(wú)線系統(tǒng)配備了平板電腦和無(wú)線鼠標(biāo)，鼠標(biāo)內(nèi)置的電池若質(zhì)量不保證，滲漏電池水將損壞鼠標(biāo)，因此也為日常的實(shí)驗(yàn)儀器配件管理帶來(lái)一些不便。

針對(duì)以上問(wèn)題，充分參考了其他院校的成功經(jīng)驗(yàn)［7-12］，建立了新的管理體制和運(yùn)行機(jī)制，從實(shí)驗(yàn)室全方位監(jiān)控、實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備申請(qǐng)開(kāi)放使用、儀器使用登記、衛(wèi)生及水電安全管理等方面給予制度保障；另實(shí)驗(yàn)室管理人員分別在學(xué)期初、上課前、上課中、上課后進(jìn)行定期的設(shè)備管理，開(kāi)學(xué)初聯(lián)系nikon 售后工程師進(jìn)行專(zhuān)業(yè)鏡頭清洗維護(hù)，檢查確保實(shí)驗(yàn)室的有序運(yùn)轉(zhuǎn)；上課前檢查所有設(shè)備及互動(dòng)系統(tǒng)是否正常運(yùn)行；上課中巡視學(xué)生是否正常規(guī)范使用儀器設(shè)備，及時(shí)糾正不良的實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣，并及時(shí)協(xié)助教師解決突發(fā)出現(xiàn)的問(wèn)題；上課后對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查、清潔和整理工作；這一系列舉措和管理機(jī)制為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行提供了有力保障。

2.3 顯微互動(dòng)系統(tǒng)在研討、創(chuàng)新方面的功能應(yīng)用效率低

目前顯微互動(dòng)系統(tǒng)的“屏幕廣播”“文件傳輸”“考試”等功能在形態(tài)學(xué)教學(xué)中已經(jīng)有了成熟的應(yīng)用，但由于我校中藥學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)目前存在體量大等問(wèn)題，涉及小班教學(xué)、討論互動(dòng)等深入研討式教學(xué)功能仍沒(méi)有使用，該互動(dòng)系統(tǒng)在我校的引入雖然極大地提高了教學(xué)質(zhì)量和效率，但還沒(méi)有起到杠桿的支撐作用，影響教學(xué)改革向開(kāi)放、創(chuàng)新的軌道前進(jìn)，還需要進(jìn)一步深入開(kāi)發(fā)利用起來(lái)。近兩年來(lái)我校亦積極推進(jìn)改革，減少招生規(guī)模，深化教學(xué)改革，隨著信息化程度的加強(qiáng)，很快將會(huì)實(shí)現(xiàn)更多小班教學(xué)、教師引導(dǎo)、學(xué)生討論自學(xué)等各種創(chuàng)新性教學(xué)模式，顯微互動(dòng)系統(tǒng)將為學(xué)生提供自我創(chuàng)造和展示的平臺(tái)。

3 結(jié) 語(yǔ)

顯微無(wú)線互動(dòng)系統(tǒng)在形態(tài)課程中的應(yīng)用已經(jīng)較為廣泛，部分功能極為成熟，顯微互動(dòng)系統(tǒng)除了教學(xué)，在開(kāi)放性綜合性實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)論文設(shè)計(jì)中都有較好的應(yīng)用，還可在各種設(shè)計(jì)或者競(jìng)賽角逐中提供極好的平臺(tái)，其為教學(xué)帶來(lái)了極大的便利。未來(lái)還將引入虛擬仿真三維系統(tǒng)，虛擬系統(tǒng)與顯微互動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合，將顯微二維結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝畔⒘亢透叨裙蚕淼娜S高精度立體結(jié)構(gòu)的教學(xué)方式［13］，沒(méi)有時(shí)間空間的限制，學(xué)生課后可以隨時(shí)在網(wǎng)絡(luò)上復(fù)習(xí)和鞏固實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，選擇自己感興趣的內(nèi)容和題目學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)，對(duì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重新組合設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新。