基于希沃授課助手和智能手機的顯微鏡觀察與同步展示技術在高中生物學教學中的應用

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驗時存在的一些問題，并提出使用基于希沃授課助手、智能手機的顯微鏡觀察與同步顯示技術來尋求問題的解決。文中還以具體實驗為例介紹了如何使用該技術開展實驗教學，并指出使用該技術的一些注意事項。

關鍵詞：希沃授課助手;智能手機;顯微鏡;生物學實驗教學;應用

一、使用高中生物學顯微鏡實驗教學中存在的一些問題

中學生物學實驗教學中，顯微鏡是常用儀器[1]。人教版新課標必修一《分子與細胞》模塊中安排的第一個實驗就是使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞，在教材中后續的很多實驗中顯微鏡都有重用的應用，可以看出顯微鏡在實驗教學中作用顯著。目前大部分的中學實驗室都配備有顯微鏡，但是仍屬于較為復雜的光學儀器，多放置于專門的實驗室中，不可移動，缺乏靈活性。演示實驗中，大多數學校并沒有顯微鏡可視系統，視野難以展示;學生實驗中，也不一定能做到人手一臺，教師在做個別指導時效率低下[2]。一些學校的生物實驗室中顯微鏡質量差并且缺乏基本的維護與保養。很多學校在開展高中生物實驗教學時，生物學周課時較少，完成教學大綱規定的基本教學任務已屬不易，更難以保障顯微鏡實驗教學的正常開展。

二、顯微鏡演示實驗存在的問題與解決辦法

對于在開展顯微鏡實驗教學時存在諸多問題，筆者認為一個比較有效的辦法就是將部分顯微鏡觀察實驗改為演示實驗。這樣既能節約時間，又能取得一定的實驗效果，大大降低了開展顯微鏡實驗教學的難度。在學生拓展對細胞結構的認知活動中，顯微鏡觀察演示實驗有著重要的作用。但是在這樣的演示實驗中需要解決顯微鏡視野圖像不能及時同步展示的問題。隨著科學技術的發展，數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、與教學多媒體設備的兼容性不佳的問題。筆者在探索中已經逐步研究出一套基于希沃授課助手和智能手機的顯微鏡觀察與同步展示技術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的顯微鏡觀察與同步展示技術的實現

第一，該技術的實現需要在教室多媒體設備的電腦主機上和智能手機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固定支架。

第二，完成希沃授課助手手機端與電腦端的連接。注意，對于一般的教學多媒體設備需要通過安裝無線USB路由器開啟SoftAP模式，將電腦的網絡轉換成Wi-Fi無線信號，讓智能手機與多媒體電腦主機的連接在同一個網絡。

第三，點擊希沃授課助手的手機端打開“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“手機屏幕同步”→開啟手機控制中心“屏幕鏡像”開始投屏→打開手機相機，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，安裝智能手機到顯微鏡目鏡的手機固定支架上，關鍵在于手機攝像頭要正對顯微鏡目鏡中心，使手機屏幕上能呈現完整的顯微鏡視野。

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

四、基于希沃授課助手、智能手機的顯微鏡觀察與同步顯示技術的應用舉例

該技術在觀察RNA和DNA在細胞中的分布實驗中的應用。將經過取口腔上皮細胞制片、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、色澤淺的區域，移至視野中央，將物像調節清晰，換用高倍鏡觀察：調節細準焦螺旋至物像清晰，觀察細胞核和細胞質的染色情況，應用此技術及時同步展示觀察的物像到多媒體大屏幕。

又比如該技術在用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體實驗中應用。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，找到細胞后，換用高倍鏡，仔細觀察細胞內葉綠體的形態和分布情況。利用該技術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生觀察。注意，開啟手機視頻功能可在同步傳輸圖像時將黑藻葉細胞中細胞質流動的情況進行錄像存儲。同理，使用該技術可以將高倍鏡下觀察的人口腔上皮細胞中線粒體的形態和分布情況及時同步到多媒體大屏幕上。由于，人口腔上皮細胞較為透明，在明亮的視野下不易觀察細胞結構，需要將視野調暗，才可以看到清晰的物像。調暗顯微鏡視野，一般我們可以用小光圈和平面鏡來實現。令人驚喜的是，在該技術的應用中，借助手機中比較專業的拍照App ProShot等可以在開啟“手機屏幕同步”投屏功能時也可實現調暗視野的操作。在實踐中還發現，直接使用手機自帶的拍照軟件在大屏幕顯示時無法實現全屏，但在使用ProShot時，大屏幕中的圖像在手機橫屏后也同步實現了全屏顯示。

在實踐中發現這項顯微鏡觀察與同步展示技術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，畫面中有很多噪點出現，嚴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攝像頭的技術水平直接相關。為了取得良好的顯示效果，建議使用拍照功能強大的手機來進行技術實現。

總之，這項顯微鏡觀察與同步展示技術是目前在顯微鏡實驗教學實踐中研究出來的一套投資少、教學效果顯著的技術。將這項技術推薦給奮斗在高中生物教學一線的各位同仁，希望它在給我們的課堂帶來輕松與喜悅的同時，也進一步提升課堂實驗教學的水平，激發學生對生物學科的興趣。在使用中還有很多問題亟待發現和解決，期待著大家的參與。

參考文獻

[1]黃秋生，婁玥.智能手機攝像在生物學實驗教學中的應用[J].生物學教學，2014，39（11）：39～40

[2]韓菲，徐丹丹.手機顯微鏡在初中生物學教學中的應用[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：現代教育技術。