張江波 田廣文

摘 要：根據(jù)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了普通微生物學(xué)顯微鏡教學(xué)中的幾個(gè)普遍存在的問題，并從教學(xué)方法、學(xué)生管理和實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)方面提出了改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：普通光學(xué)顯微鏡 學(xué)生管理 油鏡

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2018）01（a）-0228-03

Abstract： Based on years of teaching experience， several common problems existing in the teaching of microscope in the course of general microbiology were summarize， and corrective actions were proposed on the aspect of teaching methods， as well as the student management and the enhancement of laboratory equipments.

Key Words： General optical microscope； Student management； Oil immersion lens

普通微生物學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域一門重要的基礎(chǔ)課，國內(nèi)凡是開設(shè)相關(guān)專業(yè)的高等院校，基本都會(huì)開設(shè)該門課程[1-4]。此外，一些與生命科學(xué)相關(guān)或交叉的學(xué)科專業(yè)，如食品科學(xué)、發(fā)酵工程、環(huán)境工程、生物制藥、生物能源、畜牧獸醫(yī)等等，也會(huì)開設(shè)該課程[5]。普通微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是其理論課的重要補(bǔ)充，其對(duì)于學(xué)生整個(gè)生命科學(xué)體系課程的學(xué)習(xí)的重要性甚至超過其理論課，因?yàn)槲⑸飳?shí)驗(yàn)技術(shù)是動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、生物化學(xué)、基因工程等眾多其他生命科學(xué)課程實(shí)驗(yàn)技術(shù)的基礎(chǔ)[5-10]。

生物顯微鏡是生物科學(xué)及相關(guān)學(xué)科教學(xué)、科研中觀察細(xì)微生物及其結(jié)構(gòu)的精密光學(xué)儀器。生物顯微鏡室擔(dān)負(fù)著很多生物類課程，包括動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、微生物學(xué)、植物生理學(xué)，以及生物類相關(guān)課程，如環(huán)境科學(xué)類課程、土壤科學(xué)類課程、材料科學(xué)類課程、食品科學(xué)類課程繁重的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及科研任務(wù)[11-12]。顯微鏡的構(gòu)造和使用一直是高校普通微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的必選內(nèi)容之一。盡管隨著高校教學(xué)條件的改善，各類新型、高級(jí)的顯微鏡越來越多地被應(yīng)用到微生物學(xué)的教學(xué)和研究中，如掃描電子顯微鏡[13]、透射電子顯微鏡[14]、原子力顯微鏡[15]、倒置熒光顯微鏡[16]等，但是普通光學(xué)顯微鏡目前還是國內(nèi)各高校微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的主流配置，其使用教學(xué)也還是各高校普通微生物實(shí)驗(yàn)課程首要的必學(xué)內(nèi)容，常被安排在第一個(gè)或第二個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行。筆者從事普通微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)十余年，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)把普通光學(xué)顯微鏡使用教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的一些問題和對(duì)策總結(jié)于此，期望能對(duì)從事相關(guān)教學(xué)工作的同事提供一定的參考和借鑒。

1 顯微鏡使用教學(xué)中存在的問題

現(xiàn)在高校本科生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?dòng)手能力差已經(jīng)是教育研究者的共識(shí)。實(shí)際上在高中生物學(xué)中學(xué)生一般都學(xué)過普通光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造和使用了。盡管如此，筆者在教學(xué)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學(xué)生還是不能正確地使用和維護(hù)顯微鏡。

在教學(xué)中出現(xiàn)的問題主要集中在以下幾個(gè)方面：一是觀察不清問題。即使通過教師示范學(xué)生掌握了正確方法，但是無論怎樣調(diào)節(jié)準(zhǔn)焦螺旋和載玻片，圖像總是不清晰。這是因?yàn)樵谡n程開始時(shí)就有一部分顯微鏡的鏡頭在上個(gè)班上課時(shí)沒有清潔干凈所致。一部分是油鏡鏡頭沒擦干凈，另一部分是用油鏡觀察完，在片子已經(jīng)沾上鏡油的情況下由使用高倍鏡觀察，至使高倍鏡鏡頭也沾了油，而高倍鏡鏡頭在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)一般不要求像油鏡那樣用洗鏡液仔細(xì)擦拭，所以造成視野模糊。二是顯微鏡本身部件老化。在教學(xué)實(shí)踐中，筆者曾遇到一個(gè)問題，就是顯微鏡在已經(jīng)調(diào)好焦距，有清晰圖像以后，在學(xué)生畫圖時(shí)，在沒有任何操作的情況下發(fā)現(xiàn)視野越來越模糊。經(jīng)反復(fù)尋找原因，最后發(fā)現(xiàn)是由于顯微鏡的準(zhǔn)焦螺旋老化，螺絲松動(dòng)，不能停留在一個(gè)位置，使載物臺(tái)在重力作用下緩慢下降，導(dǎo)致慢慢失焦，視野也就逐漸模糊。三是學(xué)生對(duì)顯微鏡的使用和維護(hù)不當(dāng)，造成顯微鏡壽命縮短。雖然學(xué)生中學(xué)時(shí)都學(xué)過顯微鏡的操作，所以很多學(xué)生對(duì)這部分心理上比較輕視，認(rèn)為很簡(jiǎn)單，但是由于種種原因操作其實(shí)很不過關(guān)。有些操作雖然錯(cuò)誤，但對(duì)顯微鏡沒有什么影響。例如很多學(xué)生一開始都習(xí)慣閉上一只眼睛，用單眼看顯微鏡。即使到了實(shí)驗(yàn)課結(jié)束，仍有少數(shù)學(xué)生無法學(xué)會(huì)和習(xí)慣用兩只眼睛看顯微鏡，更不用說邊看邊繪圖。再如有的學(xué)生視野不清晰，各種原因都找過了，鏡頭也擦干凈了，還是不行，最后發(fā)現(xiàn)是學(xué)生在擦完目鏡后把目鏡鏡頭的凸面和凹面裝反了。但是有些操作就會(huì)對(duì)顯微鏡造成損害。比較突出的問題包括兩個(gè)：一是不用顯微鏡時(shí)不習(xí)慣關(guān)閉光源，以及開、關(guān)顯微鏡時(shí)沒有把光源調(diào)制最小。這些都會(huì)導(dǎo)致顯微鏡光源的壽命減少甚至燒毀。二是有時(shí)會(huì)出現(xiàn)鏡頭壓斷片子的情況。這不但造成標(biāo)本片的損失，而且也很容易損傷物鏡鏡頭（盡管其有一定彈性）。這主要是因?yàn)閷W(xué)生在放好片子后用粗準(zhǔn)焦螺旋快速下降鏡頭時(shí)沒有從側(cè)面水平觀察鏡頭與蓋玻片距離，或是觀察過程中因?yàn)椴荒苁炀氄业郊?xì)胞層，而只顧調(diào)準(zhǔn)焦螺旋，忘記留心鏡頭與蓋玻片的距離所致。

根據(jù)筆者在近兩年開課班級(jí)中進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)和初步統(tǒng)計(jì)，僅僅是講解顯微鏡的成像原理和構(gòu)造組成，讓學(xué)生完全以中學(xué)的基礎(chǔ)進(jìn)行觀察，僅有約10%～15%的學(xué)生能正確使用顯微鏡，其中僅有約10%的學(xué)生能成功清晰地觀察到樣品或標(biāo)本片上的微生物。究其原因，學(xué)生在高中學(xué)習(xí)的使用方法較簡(jiǎn)單，再加上時(shí)間過長記憶模糊了以及本身動(dòng)手能力的不足，所以很難進(jìn)行準(zhǔn)確的操作了。在講解顯微鏡的成像原理和構(gòu)造組成，同時(shí)講解其使用方法和步驟后，能正確使用顯微鏡的學(xué)生比例迅速上升到65%～70%，能成功觀察到目標(biāo)的學(xué)生也上升到40%～45%。在講解原理、構(gòu)造、使用步驟后，再增加講解使用易犯錯(cuò)誤及注意事項(xiàng)后，能正確使用顯微鏡的學(xué)生達(dá)到80%以上，能成功完成觀察的學(xué)生達(dá)到75%左右。最后，在完成上述所有講解后，教師進(jìn)行全過程的示范，并在關(guān)鍵步驟反復(fù)示范，以上兩項(xiàng)比例分別達(dá)到了90%和75%。成功完成觀察的學(xué)生比例沒有上升的原因是由于在課程開始時(shí)就有一部分顯微鏡的鏡頭不干凈，至使學(xué)生無論怎樣努力都無法看清圖像。顯微鏡的鏡頭清潔工作是顯微鏡維護(hù)的一項(xiàng)重要工作，經(jīng)筆者初步統(tǒng)計(jì)，即使任課教師在實(shí)驗(yàn)開始和結(jié)束后都反復(fù)強(qiáng)調(diào)要清潔鏡頭，但是不同班級(jí)仍有20%～25%的學(xué)生忘記清潔鏡頭，或是清潔不徹底，或是清潔方法不正確。

2 對(duì)策和展望

2.1 改革教學(xué)方法，提高顯微鏡使用教學(xué)的質(zhì)量和效果

改革教學(xué)方法是提高顯微鏡使用教學(xué)效果的根本途徑和基礎(chǔ)。以上提到的教學(xué)中遇到的問題中，第一個(gè)問題的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在進(jìn)行充分細(xì)致的講解和示范后，除了鏡頭有問題的情況，學(xué)生基本都能正確進(jìn)行操作，并且成功觀察到結(jié)果，這說明學(xué)生對(duì)顯微鏡使用方法掌握不到位是導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗的直接原因，而教學(xué)方法的改進(jìn)能有效解決這一問題。而第三個(gè)問題更是直接體現(xiàn)了與學(xué)生對(duì)顯微鏡的維護(hù)掌握不到位會(huì)影響教學(xué)設(shè)備的壽命，進(jìn)而影響后續(xù)班級(jí)的教學(xué)效果，也增加了實(shí)驗(yàn)耗材的消耗。教學(xué)包括教與學(xué)兩個(gè)方面，改革教學(xué)方法，主要是在教這個(gè)層面。這包括兩個(gè)方面。一是在教學(xué)內(nèi)容和手段上，應(yīng)該減少關(guān)于顯微鏡原理、發(fā)展等方面的講授。現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，這部分學(xué)生完全可以在課下自學(xué)。增加使用具體方法、尤其是使用經(jīng)驗(yàn)、注意事項(xiàng)、易犯錯(cuò)誤方面的講授。在現(xiàn)今本科生動(dòng)手能力普遍較差的大背景下，這就顯得更加重要。由以上的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可見，在增加了這部分講授以后，學(xué)生的觀察成功率大幅度提高。教師要進(jìn)行完整、標(biāo)準(zhǔn)的示范，尤其是上述有關(guān)鏡頭拆裝擦拭、尋找和觀察樣品等方面的幾個(gè)問題，并且盡量讓學(xué)生對(duì)每一個(gè)環(huán)節(jié)都跟著教師進(jìn)行重復(fù)、練習(xí)，直至掌握，然后再各自進(jìn)行自制樣品或標(biāo)本片的觀察。二是在教學(xué)評(píng)價(jià)體系上，應(yīng)該減少理論知識(shí)評(píng)分所占的比例，增加操作技能的評(píng)分比例。

2.2 強(qiáng)化學(xué)生管理，提高實(shí)驗(yàn)運(yùn)行效率

在教學(xué)兩個(gè)層面中，加強(qiáng)學(xué)生管理是學(xué)的層面。教學(xué)中學(xué)生是主體，所以強(qiáng)化學(xué)生管理對(duì)于提高教學(xué)質(zhì)量顯得更為重要。以上的第一個(gè)和第三個(gè)問題都一定程度上反映了學(xué)生管理的不到位。第一個(gè)問題中對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)束后清潔鏡頭監(jiān)督檢查不到位，至使影響了后續(xù)班級(jí)的實(shí)驗(yàn)效果。統(tǒng)計(jì)也表明盡管教師一再強(qiáng)調(diào)，1/4左右的學(xué)生還有由于自身原因經(jīng)常忘記清潔鏡頭，或是清潔不徹底，草草了事。第三個(gè)問題也是由于管理監(jiān)督不夠有力，才會(huì)出現(xiàn)壓斷片子、燒毀光源等情況的出現(xiàn)。強(qiáng)化學(xué)生管理是解決以上問題的根本途徑。強(qiáng)化學(xué)生管理，主要是通過制度使學(xué)生建立起責(zé)任感。有效的措施包括兩個(gè)方面，一是明確賠償制度。顯微鏡和人一一對(duì)應(yīng)。在整個(gè)一個(gè)學(xué)期的實(shí)驗(yàn)，包括后續(xù)的自主性實(shí)驗(yàn)，每個(gè)人只能使用自己的顯微鏡。在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)檢查沒有問題后，后邊實(shí)驗(yàn)的損壞要責(zé)任自負(fù)，按規(guī)定賠償。二是將顯微鏡的保養(yǎng)維護(hù)與實(shí)驗(yàn)成績直接掛鉤。每臺(tái)顯微鏡設(shè)跟蹤卡，任課教師在學(xué)生操作時(shí)觀察記錄每個(gè)學(xué)生的與設(shè)備維護(hù)相關(guān)的操作，并在每個(gè)人的實(shí)驗(yàn)結(jié)束后檢查其顯微鏡的維護(hù)狀況，對(duì)維護(hù)不到位的不但扣分，并監(jiān)督其做好維護(hù)工作方可離開。將各人顯微鏡維護(hù)的情況直接按比例計(jì)入實(shí)驗(yàn)總評(píng)，并且對(duì)維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行細(xì)化考評(píng)，如鏡頭擦拭潔凈度等，對(duì)忘記維護(hù)或發(fā)生壓斷片子等事故的予以重罰。由于學(xué)生經(jīng)濟(jì)能力有限，應(yīng)以第一個(gè)方面的措施為輔，第二個(gè)方面的措施為主。

2.3 升級(jí)換代設(shè)備，提高顯微鏡教學(xué)的硬件保障水平

以上兩個(gè)方面是從提高顯微鏡使用教學(xué)效果的主觀因素方面入手，而升級(jí)換代設(shè)備，使用更高級(jí)的顯微鏡及附屬教學(xué)設(shè)備則是從客觀的方面入手。以上第二個(gè)問題就是設(shè)備本身老化引起的，而第三個(gè)問題中，有些顯微鏡有防壓斷載玻片的設(shè)計(jì)，而采用新型節(jié)能燈珠則可大大提高光源的使用壽命。新型顯微鏡的使用會(huì)大幅增加某些實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。如暗視野及相差顯微鏡的使用，能大大提高水浸片或懸滴法觀察細(xì)菌運(yùn)動(dòng)性實(shí)驗(yàn)的教育效果。此外，顯微鏡教學(xué)配套附屬教學(xué)設(shè)備的使用也可方便教師講授示范、方便學(xué)生監(jiān)督管理，即通過方便前兩個(gè)方面的實(shí)施而提高教學(xué)效果。如顯微成像設(shè)備和投影儀的使用，方便了教師的講授和示范；顯微成像和拍照設(shè)備則方便對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行記錄和量化評(píng)價(jià)；實(shí)驗(yàn)室的監(jiān)控設(shè)備可以輔助監(jiān)督管理學(xué)生對(duì)顯微鏡的維護(hù)等等。

3 結(jié)語

普通光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造和使用時(shí)微生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要一環(huán)，也是基礎(chǔ)一環(huán)。盡管現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中強(qiáng)調(diào)自主性實(shí)驗(yàn)、開放性實(shí)驗(yàn)的采用，但是學(xué)生必須先學(xué)會(huì)顯微鏡的使用，才能進(jìn)行后續(xù)的實(shí)驗(yàn)，包括自主創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)，也包括動(dòng)物、植物等其他生物相關(guān)學(xué)科的相關(guān)實(shí)驗(yàn)。筆者在多年的顯微鏡教學(xué)實(shí)踐中，發(fā)現(xiàn)了一些教學(xué)中普遍存在的問題，如鏡頭清潔維護(hù)、正確尋找和觀察樣品圖像等，并提出了一系列改進(jìn)方法，包括主觀層面的改革教學(xué)方法、強(qiáng)化學(xué)生管理，以及客觀層面的升級(jí)換代設(shè)備。這些改革措施的采用將有效地提高普通微生物學(xué)顯微鏡使用實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

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