數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)對《微生物學》課程教學模式的影響

王嬙 佟碩秋 韓淑梅 陳琳 馬炳南 朱麗萍

摘要：數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)是基于數(shù)臺光學顯微鏡的圖像采集和匯總顯示系統(tǒng)，通過在光學顯微鏡上加裝UOP0500CC數(shù)碼相機進行圖像采集，通過ImageView軟件對相機采集圖像進行處理，通過易創(chuàng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)顯微互動系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)將教室中任意一臺電腦顯示屏上顯示的圖像、視頻等在教室內(nèi)部的各臺電腦上同步顯示，從而使《微生物學》實驗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)碼顯微互動系統(tǒng)；《微生物學》；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）25-0191-02

《微生物學》是一門在分子、細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)分布和分類進化等生命活動的基本規(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)境保護等實踐領(lǐng)域的科學，其根本任務(wù)是發(fā)掘、利用、改善和保護有益微生物，控制、消滅或改造有害微生物，為人類社會的進步服務(wù)。

數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)是基于數(shù)臺光學顯微鏡的圖像采集和匯總顯示系統(tǒng)，通過在光學顯微鏡上加裝UOP0500CC數(shù)碼相機進行圖像采集，通過ImageView軟件實現(xiàn)將顯微鏡目鏡觀察到的圖像在電腦顯示器上進行顯示及截圖、錄像、測距、增加標簽等操作，通過易創(chuàng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)顯微互動系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)將任意一臺聯(lián)網(wǎng)中的電腦顯示屏上顯示的圖像、視頻等在教室內(nèi)部的各臺電腦上同步顯示。將該系統(tǒng)應(yīng)用于《微生物學》課程的實驗課教學中，有助于提升學生使用顯微鏡觀察事物的基本實驗技能，提高微生物學實驗教學的效率。

一、課程運行現(xiàn)狀及存在的問題

《微生物學》是一門專業(yè)性非常強的專業(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、生物技術(shù)、生態(tài)學三個專業(yè)共同必修的專業(yè)課程，該課程總學分為4.5，其中實驗學分占1.5—2學分；總學時為72，其中實驗學時占24—32學時。而在實驗學時中，涉及的7個實驗中有5個必須使用顯微鏡進行觀察，即有71.43%的微生物學實驗項目必須使用顯微鏡。

由于生物學的特性，即使用同一株芽孢桿菌菌株轉(zhuǎn)接的斜面進行革蘭氏染色，由于培養(yǎng)時間和培養(yǎng)基營養(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階段，比如有的沒有形成芽孢，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，每個學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了困難。

在以往的實驗教學中采取一名學生單獨使用一臺顯微鏡，每個班50—60人，同時使用五六十臺單人普通光學顯微鏡進行實驗，任課教師需對每臺顯微鏡分別進行觀察和講解，工作量大，同時由于教師和學生的視力、焦距的不同，每換一臺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，換成學生觀察時都需要微調(diào)，在微調(diào)的過程中，往往出現(xiàn)誤操作調(diào)成臺面調(diào)節(jié)桿，將正確的物象調(diào)離鏡頭導致需要教師重新尋找的情況，因此常常出現(xiàn)在兩個小時的實驗課中，學生不能正確找到需要顯微觀察的細菌或者自制裝片失敗來不及重做，導致實驗沒有結(jié)果的情況。

上述實際困難限制了教師的微生物學實驗教學的進行，實驗效果不佳，學生實驗積極性不足。

二、數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)的建立

我院于2017年購入了一套數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)，并應(yīng)用于微生物學實驗教學。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型號的普通雙筒光學顯微鏡，加裝了由該公司提供的與原顯微鏡匹配的UOP0500CC數(shù)碼相機進行圖像采集，通過ImageView軟件實現(xiàn)將顯微鏡目鏡觀察到的圖像在電腦顯示器上進行顯示及截圖、錄像、測距、增加標簽等操作，通過易創(chuàng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)顯微互動系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)將任意一臺聯(lián)網(wǎng)中的電腦顯示屏上顯示的圖像、視頻等在教室內(nèi)部的各臺電腦上同步顯示。

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

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

1.任課教師可以通過提前使用教師機上的顯微鏡圖像采集系統(tǒng)，在ImageView軟件的幫助下，將示范標本片的圖像進行截圖或錄像保存，同時可以在截圖上增加中文標注、畫圈、列出標尺進行細胞大小的測量，以備上課時給學生做展示。

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

3.上課時，學生自行觀察裝片時，也可以在ImageView軟件的幫助下，將所觀察的圖像進行截圖或錄像保存，發(fā)送給教師進行分析，如遇到學生觀察結(jié)果特別典型、特別清晰的，教師還可以通過易創(chuàng)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)顯微互動系統(tǒng)軟件，將該學生的屏幕圖像播放到全班其他學生的顯示器上做示范，使學生在實驗課上能夠更好、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顯微鏡的基礎(chǔ)上建立的數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)，在實際使用過程中為《微生物學》實驗課程教學中有關(guān)顯微鏡觀察部分的實驗提供了很多教學便利，使任課教師及實驗學生能夠更加直觀的對顯微鏡觀察結(jié)果進行講解，還能在學生之間進行圖像的播放，使實驗操作更加便利，提高了實驗效率，在短短兩個課時的實驗課中能迅速、高效地完成實驗教學目的，從根本上解決了以前一名任課教師對四五十臺顯微鏡觀察的不同結(jié)果、實驗分析不到位，時間利用率低下等問題。除此之外，該數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)還可以用于《細胞生物學》、《植物學》、《真菌學》、《遺傳學》、《病理學》等需要進行顯微觀察的課程的實驗教學，相信應(yīng)該也能為相應(yīng)的課程教學帶來不小的改進。

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