數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在微生物學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

張志強

（衡水學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，河北 衡水 053000）

微生物學(xué)是生物技術(shù)專業(yè)、生物科學(xué)專業(yè)、環(huán)境保護專業(yè)的重要課程，在實驗過程中不僅要求學(xué)生掌握相關(guān)理論知識，還需要熟練使用顯微鏡觀察微生物形態(tài)、測定微生物大小、識別微生物種類。衡水學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院于2014年購置了1套寧波舜宇儀器有限公司研制的數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)應(yīng)用于微生物學(xué)實驗教學(xué)。經(jīng)教學(xué)實踐驗證，該系統(tǒng)的應(yīng)用有助于提升學(xué)生使用顯微鏡觀察事物的基本實驗技能，有助于培養(yǎng)學(xué)生觀察、思考及獨立分析問題和解決問題的能力，有助于提高微生物學(xué)實驗教學(xué)的效率。

1 數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)組成及原理

數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分組成。其中，硬件部分主要由生物顯微鏡、教師端計算機工作站、學(xué)生端計算機、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成，軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制軟件（視頻、語音、網(wǎng)絡(luò)通訊控制）、教師端高級圖像軟件、學(xué)生端獨立圖像軟件。其工作原理是利用生物顯微鏡，通過網(wǎng)絡(luò)雙向及多向溝通，使系統(tǒng)擁有清晰的畫面和豐富的交互模式。學(xué)生端和教師端均使用高清晰度的數(shù)碼顯微鏡，通過USB 2.0口與各自計算機相聯(lián)，教師端和每個學(xué)生端均為相對獨立的強大圖像處理單元，各單元間通過專有局域網(wǎng)實現(xiàn)互聯(lián)，使用全新分布式數(shù)碼互動軟件系統(tǒng)進行設(shè)備組織與課堂教學(xué)，實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)全面共享和靈活的語音交流。

2 數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)主要功能

2.1 示教功能

在傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)過程中，教師需要通過掛圖對微生物形態(tài)進行講解。但掛圖過于標(biāo)準(zhǔn)化，與學(xué)生實際觀察到的情況存在一定差異，因此學(xué)生容易對自身觀察到的結(jié)果產(chǎn)生懷疑。應(yīng)用數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)后，教師可以把保存在計算機里的顯著標(biāo)本或標(biāo)本顯著特征投影到屏幕上，也可以把自身觀察到的顯著標(biāo)本或?qū)W生觀察到的顯著標(biāo)本傳到每個學(xué)生的計算機里，通過講解顯著標(biāo)本，增加學(xué)生理解深度，避免學(xué)生因自身觀察不到顯著標(biāo)本而造成理解偏差。

2.2 教學(xué)監(jiān)督功能

傳統(tǒng)的微生物學(xué)實驗教學(xué)方式需要教師觀察每名學(xué)生的每個實驗結(jié)果，這樣不僅增加教師的工作量，而且不容易了解學(xué)生對實驗知識點的掌握情況。數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)擁有教學(xué)監(jiān)督功能，即教師可通過教師端計算機實時監(jiān)控每名學(xué)生的觀察結(jié)果，準(zhǔn)確把握學(xué)生對實驗材料的觀察是否正確，從而進行有針對性的指導(dǎo)，提高實驗教學(xué)效果。在實驗過程中，教師可隨時觀察每名學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，對學(xué)習(xí)不認(rèn)真的同學(xué)進行閃屏警告或定向語音警告，促其提高認(rèn)識、專心實驗。

2.3 互動教學(xué)功能

數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)擁有師生對話、全通話模式、分組討論3種模式。學(xué)生在實驗過程中如果遇到問題，可隨時通過師生對話模式向教師提問。教師可通過師生對話模式，觀察到學(xué)生端顯微鏡下的標(biāo)本。師生雙方還能通過可控LED指針定點討論，使學(xué)生遇到的問題得到及時、準(zhǔn)確的解答，師生之間交流更加準(zhǔn)確、便捷。對學(xué)生實驗中遇到的一些共性問題，教師可以開啟全通話模式，將這些共性問題轉(zhuǎn)到屏幕上集中解答，大大提高教學(xué)效率。教師也可開啟分組討論模式，將實驗學(xué)生分成若干組，每組同學(xué)之間相互通話，交流各自觀察到的結(jié)果，共同匯總出一份實驗結(jié)果交給教師。教師可對各組實驗結(jié)果進行比對和橫向評定，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和團隊意識。

2.4 資源共享功能

對觀察到的一些典型標(biāo)本，傳統(tǒng)實驗教學(xué)只能采用繪圖的方式予以記錄。這種方式既不利于實驗結(jié)果的保存，也不利于資源的共享。數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)可把典型標(biāo)本拍成圖片保存于計算機里，隨時傳遞給其他同學(xué)進行觀察，實現(xiàn)了學(xué)生之間的資源共享。學(xué)生也可把典型標(biāo)本圖片拷貝到U盤，課下回顧復(fù)習(xí)，實現(xiàn)空間上的資源共享。而且，經(jīng)過多年標(biāo)本積累所形成的龐大標(biāo)本圖片庫，可隨時供學(xué)生分享，實現(xiàn)了時間上的資源共享。此外，教師可把與課程相關(guān)的大綱、教案以及與實驗相關(guān)的操作視頻放到計算機中供學(xué)生使用，這樣，學(xué)生在實驗過程中一旦遇到難懂的知識點，可隨時調(diào)出資料復(fù)習(xí)、答疑，實現(xiàn)了教學(xué)資源的共享。

3 數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在微生物學(xué)實驗教學(xué)過程中的應(yīng)用

微生物學(xué)是生物技術(shù)、生物科學(xué)及環(huán)境專業(yè)的重要課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生了解微生物各大類群的基本形態(tài)和培養(yǎng)特征，掌握微生物學(xué)的獨特實驗技術(shù)和無菌操作技術(shù)規(guī)范，樹立微生物學(xué)實驗的無菌化意識。傳統(tǒng)的微生物實驗教學(xué)方式是教師通過掛圖或現(xiàn)有標(biāo)本講解實驗內(nèi)容，然后讓學(xué)生對各自的實驗材料或?qū)嶒灅?biāo)本進行顯微鏡觀察。由于每名學(xué)生所觀察到的標(biāo)本并不完全相同，因此，他們一旦遇到某些不顯著的特征往往容易產(chǎn)生理解上的誤差。教師指導(dǎo)學(xué)生的方式是逐個指導(dǎo)，教學(xué)效率十分低下。例如，在革蘭氏染色實驗過程中，部分同學(xué)會將樣品脫色過度而將陽性菌誤認(rèn)為是陰性菌，部分同學(xué)脫色不夠而將陰性菌誤認(rèn)為是陽性菌，從而導(dǎo)致實驗的失敗。使用數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)后，教師可以隨時觀察每名同學(xué)的實驗情況，并可將染色錯誤的樣品切換到全屏模式進行示教，有效指出實驗過程中的錯誤所在，進而起到實例示范的效果，增強了學(xué)生的理解程度。在細菌形態(tài)觀察實驗過程中，因部分學(xué)生沒有掌握油鏡的正確使用方法而無法在高倍鏡下觀察樣品，此時，學(xué)生可以通過數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)的教學(xué)資源包查找油鏡的使用方法，盡快找到解決辦法，提高知識掌握的便捷性。

4 結(jié)語

隨著數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在微生物學(xué)實驗教學(xué)過程中的使用，學(xué)生對實驗內(nèi)容的理解更加深刻，學(xué)生的熱情得到極大提升。雖然數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)目前存在維護相對困難、學(xué)生過度依賴系統(tǒng)拍照功能影響繪圖本領(lǐng)等問題，但隨著科技的進步和數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)的不斷完善，這些問題將會得到解決。數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)將在多門實驗課程中得到廣泛應(yīng)用。

［1］翟少華，趙紅瓊，夏利寧，等.Motic數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在動物醫(yī)學(xué)專業(yè)實驗教學(xué)中的應(yīng)用［J］.黑龍江畜牧獸醫(yī)，2014（1）：185－187.

［2］曲均革，陳陽建.科學(xué)利用數(shù)碼顯微互動實驗室提高微生物學(xué)實踐技能［J］.微生物學(xué)通報，2016，43（1）：226－229.

［3］彭安，郭冬生，張維.生命科學(xué)創(chuàng)新教育模式——顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)［J］.現(xiàn)代教育技術(shù)，2003（4）：56－57.

［4］程麗，張曉，黃瓊.數(shù)碼顯微鏡多媒體互動系統(tǒng)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用［J］.實驗室研究與探索，2006（7）：832－834.