利用數碼顯微互動教室 構建高效的生物學實驗課堂

摘要 針對目前高中生物實驗教學現狀，嘗試在高中生物實驗教學中通過數碼顯微互動教室的利用，提高實驗教學的有效性。

關鍵詞 數碼顯微互動教室 高中生物 實驗教學

中圖分類號 G633.91

文獻標識碼 B

文件編號：1003—7586(2011)02—0011—02

高中生物學教材(浙科版)中有多個實驗需要使用顯微鏡，例如，必修1中就有：檢測生物組織中的油脂、觀察多種多樣的細胞、觀察葉綠體、觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離及質壁分離復原、觀察細胞的有絲分裂等。但是目前的生物學實驗課堂比較低效，具體表現為：學生對實驗的興趣僅僅停留在低層次感知和操作層面，多數未形成相對持久的探究興趣和創造興趣；在實驗課中教師由于時間、精力等因素，來不及糾正學生的不良習慣及錯誤操作，只能將自己認為的重點實驗反復講，反復讓學生訓練，機械地模仿學習造成了學生“畫實驗”、“背實驗”，缺少實驗意識；教師在實驗教學中，對于學生在實驗課堂上生成的問題，常常來不及發現和及時解決，因此往往只能在課堂中解決預設的問題，從而錯過學生的問題中蘊含著的極為豐富的教學資源；45min的一堂實驗課中，教師來不及面向全體學生，只能與個別學生進行有限的交流；甚至有一部分學校、教師利用計算機模擬實驗代替具體實驗，且愈演愈烈，完全失去了實驗的意義。以上種種低效的實驗教學狀況難免令人遺憾。

筆者所在學校于2009年9月新增加了數碼顯微互動生物學實驗教室，該教室由硬件系統和軟件系統構成。硬件系統包括數碼顯微鏡系統、教師計算機工作站、學生電腦、網絡系統；軟件系統包括系統控制軟件(視頻、語音、網絡通訊控制)、教師端高級圖像軟件和學生端獨立圖像軟件。通過一年的嘗試，大大提高了生物學實驗教學的效率。

1 通過實時動態觀察，及時發現問題

數碼顯微互動教室的教師計算機工作站與學生電腦相連，教師電腦能同屏實時動態監控學生的顯微視頻，這樣就有助于教師及時發現學生在實驗過程中遇到的問題，并給予指導。例如，在顯微鏡操作練習課上，進行實驗“觀察多種多樣的細胞”時，有些學生的顯微視頻出現黑屏，有些學生的顯微視頻中觀察到的物像不在視野中央，有些學生在高倍鏡觀察時視野太暗，教師都能及時地通過教師計算機的實時動態監控功能發現，并給予學生及時的指導，以便學生及時糾正錯誤的操作；又例如在“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離”實驗中，發現學生制作的裝片“撕取的洋蔥表皮細胞顏色太淺，不易觀察質壁分離現象”的問題后，立即給予指出。另外，師生的互動完全能滿足全體學生的需要，實時了解每位學生的實驗狀態，從而不漏過實驗教學中的任何問題，有效提高了實驗教學的效率，也節約了時間。

2 通過比較教學，有效解決問題

數碼顯微鏡系統除了視頻全屏顯示，還可以1～64畫面同屏動態顯示、師生同屏顯示、生生視頻同步顯示，使師生討論更有針對性。例如在“觀察洋蔥表皮細胞的質壁分離”實驗中，由于學生操作有快慢，不同學生的實驗進行的程度也不一樣，教師通過同時同屏顯示學生質壁分離前的洋蔥表皮細胞、質壁分離初始狀態的洋蔥表皮細胞和質壁分離明顯狀態的洋蔥表皮細胞，指導學生觀察原生質體與細胞壁的分離情況、液泡的大小、液泡的顏色等，幫助學生理解洋蔥表皮細胞質壁分離現象。另外，在觀察過程中，可以通過LED光標指針指示到觀察目標范圍內的任何地方，從而使學生的觀察更具體更有效。

3 通過實時評價與激勵，增強實驗興趣

教師利用數碼顯微鏡系統對學生的實驗過程進行實時監控的同時，還可以通過語音系統進行實時的有針對性的評價和反饋。比如在“觀察細胞的有絲分裂”實驗中，教師對于部分學生成功制作的洋蔥根尖分生區臨時裝片給予高度評價，鼓勵學生在視野中找到細胞周期的各個時期，并觀察特點。另外利用數碼顯微系統顯微圖像拍照、顯微視頻錄像的功能，教師還鼓勵每位學生將自己認為最成功的實驗結果進行拍照記錄，并將自己的班級、名字加入對視頻、圖像的命名中，生成的相關實驗記錄內容，除了教師保存外，學生課后也可以根據自己的名字來查詢和下載上課時拍下的照片和視頻，并附在實驗報告中，既起到實驗記錄的作用，又達到了激勵效果。學生在實驗中獲得了成功的體驗，對實驗的興趣大大提高，實驗教學也就事半功倍了。

4 通過語音互動系統，加強多向交流

數碼顯微互動教室的語音系統設置了師生對講、任意對話、學生示范等模式。例如在實驗開始前，教師可以通過麥克風模式向全班學生講解實驗的注意事項；在實驗過程中，對于個別學生的個別問題，則可以采用師生個別對講模式，這樣既有效解決了實驗中的問題，又不妨礙其他學生實驗的進程。另外還可以通過生生互動模式，由教師指定某幾個學生就某一問題進行討論，這種模式的討論與以往的小組討論不同，可以不受座位的限制，而是根據討論的目的，在同質小組或異質小組之間展開，教師也可以隨時參與討論或進行指導；還可以通過學生示范模式，由指定學生來對全班學生或某組學生進行示范講解。一系列的互動模式徹底改變了以往生物學實驗室中單向師生交流的局面，有效地提高了實驗教學的效率。

5 通過積累實驗資料，完善教學資源庫

數碼顯微系統支持顯微圖像拍照、顯微視頻錄像，并予以保存。課后教師可以查詢、下載拍攝的顯微圖像和視頻，用于教學環節。例如在“觀察洋蔥根尖的有絲分裂”切片時，將觀察到的各個時期拍成照片，剪輯處理后，用于植物有絲分裂過程的教學中；又例如，將洋蔥表皮細胞的質壁分離及質壁分離復原過程進行視頻錄像，用于以后質壁分離的相關教學中，直觀清晰，而且還可以鼓勵后面年級學生，從而激起學生對生物學實驗的興趣與憧憬。又例如，在“探究培養液中酵母菌種群數量的動態變化”實驗中，對于血細胞計數這個技術難點，可以用顯微照片來進行教學從而突破這個抽象而難瞳的技術。另外使用普通顯微鏡高倍鏡觀察切片時，只能拍攝到切片。的局部圖像，而使用數碼顯微鏡可將拍攝切片的各個部位圖像進行拼接，得到完整的切片圖像，進行保存。

在數碼顯微互動教室的利用過程中，筆者也發現了一些需要進一步探討的問題。首先，由于，數碼顯微互動教室中的數碼顯微鏡觀察到的物像可以直接在學生電腦中顯示，致使部分學生對于“雙眼通過目鏡進行觀察”的操作進行了省略；另外，照片、錄像等記錄手段，也使部分學生懶得畫生物圖，實驗手冊上就直接貼張照片上交了。因此教師在利用好數碼顯微鏡的基礎上，需要在教學中強調并強化象顯微鏡使用、繪制生物圖等基本技能的訓練。其次，高中不可能象大學一樣，開設出多個功能專一的生物學實驗室，筆者學校在寧波地區已經屬于是高度重視生物學實驗的學校，共開設了4個生物實驗室，其中一個組培實驗室，一個數碼顯微互動教室，另外兩個普通實驗室。但是一個年級的14～15個班級，如果同時開實驗課，仍然存在緊張的狀況，因此如何有效地開發數碼互動顯微教室的其他實驗功能，而不僅僅是只作顯微實驗，就顯得尤為必要。