數(shù)碼液晶顯微鏡與中學(xué)生物教學(xué)的有機結(jié)合

檀廣兵

【摘要】本文為解決如何在高中生物教學(xué)中充分利用好數(shù)碼液晶顯微鏡進行初步探究，并對開發(fā)相關(guān)課程進行探討。

【關(guān)鍵詞】數(shù)碼液晶顯微鏡；演示課；實驗課

現(xiàn)代信息技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用為解決傳統(tǒng)實驗室環(huán)境下實驗教學(xué)所遇到的問題，提高實驗教學(xué)的效率提供了技術(shù)的保障。因此，與顯微觀察緊密聯(lián)系的生物學(xué)教學(xué)就可以充分利用數(shù)碼顯微鏡的特點，來提高教學(xué)效率，構(gòu)建高效課堂。數(shù)碼液晶顯微鏡又叫視頻顯微鏡，它是將顯微鏡看到的實物圖像通過數(shù)模轉(zhuǎn)換，使其成像在顯微鏡自帶的屏幕上或計算機上。數(shù)碼液晶顯微鏡是將精銳的光學(xué)顯微鏡技術(shù)、先進的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、液晶屏幕技術(shù)結(jié)合在一起而開發(fā)研制成功的一項設(shè)備。與普通顯微鏡相比，液晶數(shù)碼顯微鏡優(yōu)點有以下幾個方面：1.顯微成像可視化。數(shù)碼液晶顯微鏡自帶液晶顯示器，觀察者可直接通過液晶顯示器來進行觀察操作，并且可通過HDMI等輸出接口連接到液晶屏、電腦、一體機、投影儀等多媒體設(shè)備，適合小組觀察討論，便于教師指導(dǎo)實驗。2.有拍照和錄制視頻功能。此項功能可以隨時保存實驗結(jié)果，有利于教學(xué)成果的保存和分享。3.液晶數(shù)碼顯微鏡還兼有熒光顯微鏡和體視鏡功能，顯微觀察更形象生動。由于早期數(shù)碼液晶顯微鏡技術(shù)多為國外公司壟斷，采購價格昂貴。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，國內(nèi)公司技術(shù)突破，數(shù)碼液晶顯微鏡價格下降，體積減小，數(shù)碼液晶顯微鏡就不只局限于實驗室的實驗課課程應(yīng)用，也可普通課堂的演示課。新的實驗儀器必然帶來新的教學(xué)方法和模式，這就要求教師們一方面學(xué)習(xí)新實驗儀器的使用，另一方面，注重相關(guān)課程的開發(fā)。

目前，中學(xué)生物學(xué)教學(xué)應(yīng)用數(shù)碼液晶顯微鏡的相關(guān)研究較少，而且主要是集中在實驗課課程應(yīng)用上。本文就數(shù)碼顯微鏡與中學(xué)生物教學(xué)有機結(jié)合進行進一步的探究。按以下幾個方面開展：1.基于數(shù)碼液晶顯微鏡高中生物實驗課課程開發(fā)；2.基于數(shù)碼液晶顯微鏡的高中生物演示課課程開發(fā)；3.基于數(shù)碼液晶顯微鏡的生物課外探究活動開發(fā)。

一、基于數(shù)碼液晶顯微鏡高中生物實驗課課程開發(fā)

生物學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，其教學(xué)也離不開實驗。以人教版為例，高中必修內(nèi)容中有8個實驗活動和3個探究活動使用使用到顯微鏡，生物實驗教學(xué)在高中生物教學(xué)占有重要部分。通過實驗教學(xué)可以提高學(xué)生生物科學(xué)素養(yǎng)和探究性學(xué)習(xí)能力。隨著教學(xué)設(shè)施的大力普及，實驗員的配置，很多高中學(xué)校都能夠開展實驗教學(xué)。在使用到顯微鏡的實驗教學(xué)中，目前的顯微鏡基本都還是光學(xué)顯微鏡。

在傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡實驗教學(xué)過程中，學(xué)生以小組形式制作好裝片后，開始利用顯微鏡觀察。老師在各個小組來回指導(dǎo)。由于部分學(xué)生對顯微鏡的操作不熟悉，各個小組在使用顯微鏡過程中出現(xiàn)很多問題。如，不能調(diào)節(jié)好光源亮度；在顯微鏡中找不到實驗材料；對焦不清晰；不能通過移動玻片將將觀察對象準(zhǔn)確移動到視野中央等等。這些問題其實是老師在講解顯微鏡的操作過程中重點強調(diào)的內(nèi)容。但是由于每個實驗材料的不同，以及光學(xué)顯微鏡的限制，老師在有限的課堂內(nèi)時間內(nèi)不能針對每個學(xué)生講解。所以數(shù)碼液晶顯微鏡在實驗教學(xué)過程中有充分的優(yōu)越性。利用數(shù)碼液晶顯微鏡自帶液晶顯示器可使顯微成像可視化，觀察同學(xué)可直接通過液晶顯示器來進行觀察操作，小組內(nèi)同學(xué)都可以同時觀察到成像結(jié)果，可以通過同學(xué)們之間互相討論，及時解決在操作過程中出現(xiàn)的問題，老師也可以及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問題并給予指導(dǎo)。

二、基于數(shù)碼液晶顯微鏡的高中生物演示課課程開發(fā)

由于數(shù)碼顯微鏡可通過HDMI等輸出接口連接到液晶屏、電腦、一體機、投影儀等多媒體設(shè)備，老師可以利用這一特點，將數(shù)碼顯微鏡應(yīng)用于正常的課堂教學(xué)的演示，并開發(fā)出相關(guān)的演示課設(shè)計。下面以人教版高中生物必修一第1章第2節(jié)《細胞的多樣性和統(tǒng)一性》這一節(jié)為例，探討利用數(shù)碼顯微鏡的演示課課程開發(fā)要點。本節(jié)教學(xué)分為兩個課時，第一課時是實驗內(nèi)容《使用高倍顯微鏡觀察幾種細胞》，第二課課時是《原核細胞和真核細胞的比較以及細胞學(xué)說的建立過程》教學(xué)重點有：使用高倍顯微鏡的步驟和要點；歸納比較觀察到的細胞在結(jié)構(gòu)上的異同點；原核細胞和真核細胞的區(qū)別與聯(lián)系；分析細胞學(xué)說建立的過程。其中“歸納比較觀察到的細胞在結(jié)構(gòu)上的異同點”要求學(xué)生在實驗課的基礎(chǔ)上歸納整理出原核細胞和真核細胞的區(qū)別。這也是本節(jié)教學(xué)的難點，由于學(xué)生在實驗課上觀察材料和顯微鏡的限制，較難完整歸納出兩種細胞的差別。教師在設(shè)計第二課時時，可利用數(shù)碼顯微鏡的特點設(shè)計出一節(jié)演示課。在課堂上使用數(shù)碼顯微鏡觀察并投影現(xiàn)成的真核和原核細胞固定裝片，讓學(xué)生比較二者的差別。在第一節(jié)的感性認識的基礎(chǔ)上，進一步上升到理性認識。

對于部分數(shù)碼顯微鏡采購數(shù)量較少的學(xué)校，不能保證每個小組都有一臺。在學(xué)生使用普通顯微鏡的實驗課的基礎(chǔ)上，老師可以通過一臺數(shù)碼液晶顯微鏡進行相關(guān)實驗演示。例如，“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”實驗，教師可以選取代表性臨時裝片，通過數(shù)碼液晶顯微鏡演示觀察操作。

三、基于數(shù)碼顯微鏡的生物課外探究活動開發(fā)

高中生物教材中有大量的探究活動，部分探究活動由于時間等原因只能利用課外時間完成。下面就以人教版高中生物必修三第4章第3節(jié)中探究活動《土壤中小動物類群豐富度的研究》為例。探討基于數(shù)碼顯微鏡的生物課外探究活動開發(fā)。本探究活動要求學(xué)生采集到土壤小動物后，要求學(xué)生觀察和分類。觀察可以借助放大鏡和實體鏡，同樣，本實驗可以利用具有實體觀察能力的數(shù)碼顯微鏡。一位同學(xué)操作數(shù)碼顯微鏡，探究小組內(nèi)的其他同學(xué)都可以同時觀察到成像結(jié)果，非常有利于同學(xué)們的討論，方便同學(xué)借助有關(guān)的動物圖鑒查清小動物的名稱。同時還可以利用數(shù)碼顯微鏡的拍照和錄像功能，記錄每種小動物的影像。一些不能及時確定的，可將照片提供給老師或者專家進行鑒定。

參考文獻：

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