韓涵

【內(nèi)容摘要】本文以“觀察植物根尖分生區(qū)有絲分裂、觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離以及復(fù)原”兩個實驗為例，闡述了數(shù)碼顯微鏡在高中生物實驗中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】數(shù)碼顯微鏡 高中生物 實驗 教學(xué)

高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出：信息素養(yǎng)是一個現(xiàn)代公民應(yīng)具備的基本素養(yǎng)。生物學(xué)是一門基于實驗基礎(chǔ)上的自然科學(xué)，很多原理、知識都是建立的實驗的基礎(chǔ)上獲得的。通過實驗，不僅可以讓學(xué)生掌握科學(xué)研究的一般發(fā)法，還能讓他們加深對生物學(xué)科理論知識的理解，提高學(xué)生的實踐能力和小組合作的能力，同時也能提高學(xué)生的信息素養(yǎng)。

高中生物人教版教材中，涉及到顯微鏡使用的實驗有很多。如：必修一《分子與細(xì)胞》模塊中有下列實驗：生物組織中的脂肪的檢測與鑒定、觀察幾種不同類型的細(xì)胞、觀察DNA和RNA在細(xì)胞中的分布情況、葉綠體和線粒體的觀察、洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原的觀察、觀察植物根尖分生區(qū)有絲分裂。必修二《遺傳與進(jìn)化》模塊中，涉及到顯微鏡的有減數(shù)分裂實驗裝片的觀察。必修三《穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》中有探究培養(yǎng)液中酵母菌種群數(shù)量的動態(tài)變化。以上僅僅是必修模塊中考試大綱列出的實驗，還不包括選修教材、部分探究類或演示實驗、校本課程實驗等。

隨著科技的發(fā)展，各種各樣的數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)不斷涌現(xiàn)，用傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡進(jìn)行教學(xué)，已經(jīng)不能滿足生物學(xué)科的發(fā)展，也不能滿足師生對學(xué)科知識的探索。我校是一所四星級高中，學(xué)生的素質(zhì)均位于當(dāng)?shù)厍傲校@一問題顯得尤為突出。我校嘗試開創(chuàng)了基于數(shù)碼顯微鏡互動教學(xué)形式下的網(wǎng)絡(luò)教室，將高速發(fā)展的多媒體信息技術(shù)與數(shù)碼顯微技術(shù)進(jìn)行整合，改變了傳統(tǒng)的生物實驗教學(xué)。簡單的說，這種互動式實驗教學(xué)系統(tǒng)由光學(xué)數(shù)碼顯微鏡、光電圖像裝換裝置、多媒體中控設(shè)備等部分構(gòu)成。

以“觀察植物根尖分生區(qū)有絲分裂”的實驗為例，傳統(tǒng)的顯微鏡下，能觀察到各個時期的同學(xué)只有少數(shù)，大部分同學(xué)都不能找全不同時期的圖像。而在數(shù)字實驗室內(nèi)，學(xué)生以小組為單位（四人一組），完成常規(guī)操作“解離——染色——漂洗——制片”后，在自己的數(shù)碼顯微鏡屏幕上可以清晰的看到自己的實驗結(jié)果并可傳至計算機(jī)上，教師在講臺上可以通過自己的主控電腦方便的看到每個同學(xué)的實驗結(jié)果，并且可以利用圖片捕捉軟件捕捉典型圖片，通過投影展示，還可以用相關(guān)軟件在圖中注明間、前、中、后、末等幾個時期，便于師生全面互動，更方便、快捷的進(jìn)行交流。做得比較好的臨時裝片，學(xué)生也可按數(shù)碼顯微鏡的拍照鍵保存到顯微鏡內(nèi)置的內(nèi)存卡中拷走以便自己后期理解。

再以“觀察洋蔥表皮細(xì)胞的質(zhì)壁分離和質(zhì)壁分離復(fù)原”為例，這個實驗比較簡單，但質(zhì)壁分離和復(fù)原是一個動態(tài)變化的過程，持續(xù)的時間比較長，傳統(tǒng)的顯微鏡觀察時，很多學(xué)生沒有耐心一直對著目鏡觀察，只能看到一個最終的結(jié)果。利用數(shù)碼顯微鏡，可以將加一定濃度的蔗糖溶液時洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞質(zhì)壁分離及加清水后復(fù)原的全過程錄制下來，通過電腦終端觀察。筆者還增設(shè)了觀察一定濃度的葡萄糖溶液對洋蔥鱗片葉外表皮細(xì)胞的影響實驗，通過這種對比，學(xué)生可以更好的理解滲透作用中半透膜的特點(diǎn)，以及半透膜和選擇透過性膜之間的區(qū)別和聯(lián)系。

與學(xué)校普通顯微鏡相比，數(shù)碼顯微鏡具有以下優(yōu)勢：

一、輕松而又準(zhǔn)確的示范作用

通過數(shù)碼顯微鏡，結(jié)合數(shù)碼互動系統(tǒng)，可以將教師的示范標(biāo)本圖像在投影上顯示出來，面向全體學(xué)生，從而避免產(chǎn)生知識上的誤差。比如花生子葉薄片的制作，有些學(xué)生切得比較厚，導(dǎo)致細(xì)胞重疊，影響觀察，通過教師的示范作用，讓學(xué)生有個正確的標(biāo)準(zhǔn)。

二、有效的監(jiān)控和交流作用

傳統(tǒng)的實驗過程中，學(xué)生對其顯微鏡下的結(jié)果有疑惑時，往往只能和教師進(jìn)行個別的交流，由于師生不能同時觀察同一鏡頭，導(dǎo)致交流產(chǎn)生困難甚至偏差。通過數(shù)碼顯微系統(tǒng)，教師能及時知曉學(xué)生的具體實驗研究的情況以及裝片制作的準(zhǔn)確程度，從而及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問題并解決問題。并且教師可以將任意學(xué)生的實驗結(jié)果進(jìn)行展示、對比，使討論的內(nèi)容一目了然，有利學(xué)生之間的交流，使學(xué)生在一節(jié)課中獲得大量的信息。比如“植物的有絲分裂”實驗，很多學(xué)生做的不成功，通過教師的示范標(biāo)本的展示和部分同學(xué)不成功的個案展示，學(xué)生在交流中加深了對有絲分裂各時期的理解。

三、方便靈活的圖像處理

學(xué)生在實驗過程中總會獲得一些非常有價值的標(biāo)本圖像，而傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡下用照相機(jī)拍攝出來的效果往往不太理想，數(shù)碼顯微鏡有拍照鍵和視頻鍵，學(xué)生可以把需要的圖片拍下來，保存到顯微鏡的內(nèi)置卡中。通過教師的主控電腦，還可以對一些圖片進(jìn)行文字加工和圖片的剪切和整合，以便研究結(jié)束后的資料匯總。

數(shù)碼顯微鏡取代傳統(tǒng)的顯微鏡后，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性有了很大的提高，并且交流、小組合作的意識更強(qiáng)。他們更加愿意參與到實驗活動中去，能自主的發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，科研能力和創(chuàng)造力明顯提高。

實踐證明，借助數(shù)碼顯微鏡不僅能解決傳統(tǒng)實驗教學(xué)中的遺憾，還在激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，開拓學(xué)生思維、培養(yǎng)動手能力等發(fā)面起到了有效的促進(jìn)作用。

【參考文獻(xiàn)】

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[2] 包錦峰. 自動顯微鏡系統(tǒng)與顯微圖像拼接技術(shù)研究[D]. 華中科技大學(xué)，2007.

（作者單位：江蘇省泰州中學(xué)）