普通微生物學(xué)實驗中顯微鏡使用教學(xué)的幾點體會

張江波 田廣文

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

關(guān)鍵詞：普通光學(xué)顯微鏡 學(xué)生管理 油鏡

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：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，也會開設(shè)該課程[5]。普通微生物學(xué)實驗是其理論課的重要補充，其對于學(xué)生整個生命科學(xué)體系課程的學(xué)習(xí)的重要性甚至超過其理論課，因為微生物實驗技術(shù)是動物學(xué)、植物學(xué)、生物化學(xué)、基因工程等眾多其他生命科學(xué)課程實驗技術(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)負著很多生物類課程，包括動物學(xué)、植物學(xué)、細胞生物學(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)類課程繁重的實驗教學(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)實驗課程的必選內(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)實驗室的主流配置，其使用教學(xué)也還是各高校普通微生物實驗課程首要的必學(xué)內(nèi)容，常被安排在第一個或第二個實驗進行。筆者從事普通微生物學(xué)實驗課程的教學(xué)十余年，積累了一些經(jīng)驗，現(xiàn)把普通光學(xué)顯微鏡使用教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的一些問題和對策總結(jié)于此，期望能對從事相關(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)在高校本科生實驗?zāi)芰Α邮帜芰Σ钜呀?jīng)是教育研究者的共識。實際上在高中生物學(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)實踐中發(fā)現(xiàn)，多數(shù)學(xué)生還是不能正確地使用和維護顯微鏡。

在教學(xué)中出現(xiàn)的問題主要集中在以下幾個方面：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。這是因為在課程開始時就有一部分顯微鏡的鏡頭在上個班上課時沒有清潔干凈所致。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，而高倍鏡鏡頭在實驗結(jié)束時一般不要求像油鏡那樣用洗鏡液仔細擦拭，所以造成視野模糊。二是顯微鏡本身部件老化。在教學(xué)實踐中，筆者曾遇到一個問題，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，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，不能停留在一個位置，使載物臺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)生對顯微鏡的使用和維護不當(dāng)，造成顯微鏡壽命縮短。雖然學(xué)生中學(xué)時都學(xué)過顯微鏡的操作，所以很多學(xué)生對這部分心理上比較輕視，認為很簡單，但是由于種種原因操作其實很不過關(guān)。有些操作雖然錯誤，但對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。即使到了實驗課結(jié)束，仍有少數(shù)學(xué)生無法學(xué)會和習(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。但是有些操作就會對顯微鏡造成損害。比較突出的問題包括兩個：一是不用顯微鏡時不習(xí)慣關(guān)閉光源，以及開、關(guān)顯微鏡時沒有把光源調(diào)制最小。這些都會導(dǎo)致顯微鏡光源的壽命減少甚至燒毀。二是有時會出現(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）。這主要是因為學(xué)生在放好片子后用粗準(zhǔn)焦螺旋快速下降鏡頭時沒有從側(cè)面水平觀察鏡頭與蓋玻片距離，或是觀察過程中因為不能熟練找到細胞層，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中進行了對比試驗和初步統(tǒng)計，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)的使用方法較簡單，再加上時間過長記憶模糊了以及本身動手能力的不足，所以很難進行準(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誤及注意事項后，能正確使用顯微鏡的學(xué)生達到80%以上，能成功完成觀察的學(xué)生達到75%左右。最后，在完成上述所有講解后，教師進行全過程的示范，并在關(guān)鍵步驟反復(fù)示范，以上兩項比例分別達到了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的一項重要工作，經(jīng)筆者初步統(tǒng)計，即使任課教師在實驗開始和結(jié)束后都反復(fù)強調(diào)要清潔鏡頭，但是不同班級仍有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，第一個問題的統(tǒng)計結(jié)果表明，在進行充分細致的講解和示范后，除了鏡頭有問題的情況，學(xué)生基本都能正確進行操作，并且成功觀察到結(jié)果，這說明學(xué)生對顯微鏡使用方法掌握不到位是導(dǎo)致實驗失敗的直接原因，而教學(xué)方法的改進能有效解決這一問題。而第三個問題更是直接體現(xiàn)了與學(xué)生對顯微鏡的維護掌握不到位會影響教學(xué)設(shè)備的壽命，進而影響后續(xù)班級的教學(xué)效果，也增加了實驗耗材的消耗。教學(xué)包括教與學(xué)兩個方面，改革教學(xué)方法，主要是在教這個層面。這包括兩個方面。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，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、注意事項、易犯錯誤方面的講授。在現(xiàn)今本科生動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問題，并且盡量讓學(xué)生對每一個環(huán)節(jié)都跟著教師進行重復(fù)、練習(xí)，直至掌握，然后再各自進行自制樣品或標(biāo)本片的觀察。二是在教學(xué)評價體系上，應(yīng)該減少理論知識評分所占的比例，增加操作技能的評分比例。

2.2 強化學(xué)生管理，提高實驗運行效率

在教學(xué)兩個層面中，加強學(xué)生管理是學(xué)的層面。教學(xué)中學(xué)生是主體，所以強化學(xué)生管理對于提高教學(xué)質(zhì)量顯得更為重要。以上的第一個和第三個問題都一定程度上反映了學(xué)生管理的不到位。第一個問題中對學(xué)生實驗結(jié)束后清潔鏡頭監(jiān)督檢查不到位，至使影響了后續(xù)班級的實驗效果。統(tǒng)計也表明盡管教師一再強調(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。第三個問題也是由于管理監(jiān)督不夠有力，才會出現(xiàn)壓斷片子、燒毀光源等情況的出現(xiàn)。強化學(xué)生管理是解決以上問題的根本途徑。強化學(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方面，一是明確賠償制度。顯微鏡和人一一對應(yīng)。在整個一個學(xué)期的實驗，包括后續(xù)的自主性實驗，每個人只能使用自己的顯微鏡。在第一個實驗檢查沒有問題后，后邊實驗的損壞要責(zé)任自負，按規(guī)定賠償。二是將顯微鏡的保養(yǎng)維護與實驗成績直接掛鉤。每臺顯微鏡設(shè)跟蹤卡，任課教師在學(xué)生操作時觀察記錄每個學(xué)生的與設(shè)備維護相關(guān)的操作，并在每個人的實驗結(jié)束后檢查其顯微鏡的維護狀況，對維護不到位的不但扣分，并監(jiān)督其做好維護工作方可離開。將各人顯微鏡維護的情況直接按比例計入實驗總評，并且對維護各個環(huán)節(jié)進行細化考評，如鏡頭擦拭潔凈度等，對忘記維護或發(fā)生壓斷片子等事故的予以重罰。由于學(xué)生經(jīng)濟能力有限，應(yīng)以第一個方面的措施為輔，第二個方面的措施為主。

2.3 升級換代設(shè)備，提高顯微鏡教學(xué)的硬件保障水平

以上兩個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，而升級換代設(shè)備，使用更高級的顯微鏡及附屬教學(xué)設(shè)備則是從客觀的方面入手。以上第二個問題就是設(shè)備本身老化引起的，而第三個問題中，有些顯微鏡有防壓斷載玻片的設(shè)計，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大幅增加某些實驗的教學(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菌運動性實驗的教育效果。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，即通過方便前兩個方面的實施而提高教學(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)備則方便對學(xué)生的實驗結(jié)果進行記錄和量化評價；實驗室的監(jiān)控設(shè)備可以輔助監(jiān)督管理學(xué)生對顯微鏡的維護等等。

3 結(jié)語

普通光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造和使用時微生物實驗教學(xué)的重要一環(huán)，也是基礎(chǔ)一環(huán)。盡管現(xiàn)在實驗教學(xué)中強調(diào)自主性實驗、開放性實驗的采用，但是學(xué)生必須先學(xué)會顯微鏡的使用，才能進行后續(xù)的實驗，包括自主創(chuàng)新的實驗，也包括動物、植物等其他生物相關(guān)學(xué)科的相關(guān)實驗。筆者在多年的顯微鏡教學(xué)實踐中，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、正確尋找和觀察樣品圖像等，并提出了一系列改進方法，包括主觀層面的改革教學(xué)方法、強化學(xué)生管理，以及客觀層面的升級換代設(shè)備。這些改革措施的采用將有效地提高普通微生物學(xué)顯微鏡使用實驗的教學(xué)效果。

參考文獻

[1] 張香美，馬同鎖，劉坤，等.夯實基礎(chǔ)，培養(yǎng)能力——普通微生物學(xué)實驗教學(xué)點滴體會[J].微生物學(xué)通報，2008， 35（6）：963-966.

[2] 王光遠，田雪梅，咸洪泉.借鑒MOOC模式探討“普通微生物學(xué)”課程教學(xué)改革——以青島農(nóng)業(yè)大學(xué)為例[J].新課程研究，2015（10）：25-26.

[3] 何琳燕，盛下放.植物生產(chǎn)類專業(yè)《普通微生物學(xué)》教學(xué)改革的探索與實踐[J].微生物學(xué)通報，2008， 35（8）：1322-1324.

[4] 衛(wèi)亞紅.普通微生物學(xué)雙語教學(xué)初探[J].微生物學(xué)通報， 2005，32（1）：129-132.

[5] 高健，周建良，蔣本桂，等.普通微生物學(xué)實驗教學(xué)全面開放理論的建構(gòu)[J].當(dāng)代教育理論與實踐，2012， 4（3）：113-114.

[6] 黃玉屏，邵雪玲，黃詩箋.微生物技術(shù)實驗教學(xué)改革的探索[J].實驗室研究與探索，2011，186（9）：280-282.

[7] 王飛.深化教學(xué)改革提高微生物學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量[J].實驗室研究與探索，2011，30（7）：94-95.

[8] 張嫻，王士芬，唐賢春，等.環(huán)境微生物觀察實驗的研究與探索[J].實驗室研究與探索，2014，33（5）：141-143.

[9] 范建奇，孟祥云，鄭斌.食品微生物實驗實訓(xùn)教學(xué)的改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2010，29（3）：186-190.

[10] 王錦華，陳振風(fēng).微生物發(fā)酵實驗的改革[J].實驗室研究與探索，2000，19（2）：44-47.

[11] 姜科聲.加強規(guī)范管理促進教學(xué)改革——以人為本在顯 微鏡管理與教學(xué)改革中的應(yīng)用[J].實驗室研究與探索， 2004，23（5）：86-89.

[12] 柳亦松，劉永，黃鵬，等.顯微鏡在實驗教學(xué)和科學(xué)研究中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢[J].當(dāng)代教育理論與實踐， 2014（10）：66-69.

[13] 勞捷，張強，鄭傳明.掃描隧道顯微鏡（STM）在實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2004，21（2）：17-20.

[14] 李明芳，王曉崗，許新華，等.透射電子顯微鏡用于實驗教學(xué)中的幾個重要環(huán)節(jié)[J].實驗室科學(xué)，2015，18（4）：49-52.

[15] 黃凱.原子力顯微鏡的研究型教學(xué)實驗設(shè)計探討[J].大學(xué)物理實驗，2014，107（4）：24-27.

[16] 朱昊，郭宏，曹良才，等.熒光顯微鏡實驗的設(shè)計[J].實驗室研究與探索，2011，30（11）：128-130.