數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
—— 以人工誘發(fā)染色體畸變的觀察為例

趙 丹

（衡水學(xué)院生命科學(xué)系 河北 衡水 053000）

1 引言

遺傳學(xué)是研究生物遺傳和變異的學(xué)科，是生命科學(xué)領(lǐng)域中一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，它興起較晚，但是發(fā)展極為迅速。它的分支擴(kuò)展到生物學(xué)的大部分領(lǐng)域，成為生命科學(xué)的中心。遺傳學(xué)基本理論是從不斷實(shí)驗(yàn)中建立起來的，并且實(shí)驗(yàn)課程配合理論教學(xué)，因此，實(shí)驗(yàn)課程在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作技能、提高學(xué)生實(shí)踐能力以及綜合素質(zhì)發(fā)揮重大作用。由于遺傳學(xué)、分子生物學(xué)的迅猛發(fā)展，新理論、新技術(shù)層出不窮，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)手段已不能滿足科學(xué)的發(fā)展，對遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程改革尤為迫切。

2 當(dāng)前遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中存在的問題

目前，全國各大院校均有開設(shè)遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，但是大多數(shù)院校的遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展處于瓶頸時(shí)期。傳統(tǒng)的教學(xué)方法和手段存在大量的弊端：學(xué)生缺少創(chuàng)新能力和自主學(xué)習(xí)的能力；實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單一，很難激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)都是教師課前準(zhǔn)備好實(shí)驗(yàn)材料和實(shí)驗(yàn)儀器，課上通過講解，讓學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)步驟機(jī)械的去完成，學(xué)生對實(shí)驗(yàn)原理理解不透徹；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大部分需要顯微鏡觀察，傳統(tǒng)教學(xué)中教師在考核學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)，要逐個(gè)地去觀察每個(gè)學(xué)生的顯微鏡，浪費(fèi)了大量的課堂時(shí)間。

3 顯微互動(dòng)多媒體系統(tǒng)應(yīng)用的必要性

由于目前傳統(tǒng)教學(xué)方式和手段存在大量弊端，為了提高教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，衡水學(xué)院生命科學(xué)系建立了顯微互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，引進(jìn)了顯微互動(dòng)多媒體系統(tǒng)。教師可以監(jiān)控學(xué)生顯微鏡下的圖像，也可將典型圖像傳送到學(xué)生電腦端，起到示范作用，還可以根據(jù)每個(gè)學(xué)生的實(shí)時(shí)圖像進(jìn)行打分，使教學(xué)過程更加科學(xué)合理，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式教學(xué)。

4 顯微互動(dòng)多媒體系統(tǒng)在人工誘發(fā)染色體畸變實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

4.1 人工誘發(fā)染色體畸變的實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織。通過多媒體投影系統(tǒng)復(fù)習(xí)染色體畸變的實(shí)驗(yàn)原理，介紹能夠引起染色體畸變的因素，以及發(fā)生畸變后染色體分裂相的結(jié)構(gòu)特征。利用投影將染色體畸變的制片向?qū)W生展示，讓學(xué)生了解染色體橋、斷片以及微核的出現(xiàn)時(shí)期和特征。通過顯微互動(dòng)系統(tǒng)將圖片傳送給每個(gè)學(xué)生，讓其對染色體畸變有整體的了解。強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)過程中解離時(shí)間不要過長，解離完之后要用蒸餾水沖洗2～3次。壓片過程中要適力下壓，避免蓋玻片移動(dòng)，造成細(xì)胞變形。實(shí)驗(yàn)操作完成后，要求學(xué)生通過顯微互動(dòng)系統(tǒng)提交制好的染色體畸變圖片3～4張，要包括染色體橋、斷片以及微核的圖片。

4.2 人工誘發(fā)染色體畸變實(shí)驗(yàn)制片過程

4.2.1 材料準(zhǔn)備。將蠶豆根尖放入超聲波清洗器中處理30 min。

4.2.2 材料固定。洗凈后迅速用固定液固定2 h。70%乙醇保存。

4.2.3 材料解離。將材料放入小燒杯中，用蒸餾水清洗2～3次，加入解離液處理10～15 min，用膠頭滴管吸出解離液，用蒸餾水清洗根尖2～3次。最后將根尖存放于蒸餾水中。

4.2.4 染色，壓片。將根尖放在載玻片上，用吸水紙吸取多余水分，用刀片切取分生區(qū)，加1～2滴染液，染色10 min。同時(shí)用解剖器搗碎根尖。加蓋玻片，注意不要產(chǎn)生氣泡。上加一張吸水紙，用拇指適力下壓，將多余染液吸出。

4.2.5 鏡檢。先在低倍鏡下觀察，找到畸變相，再轉(zhuǎn)入高倍鏡下仔細(xì)觀察。在顯微鏡下找出染色體橋、斷片以及微核。

4.3 顯微互動(dòng)系統(tǒng)在人工誘發(fā)染色體畸變實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用效果。在傳統(tǒng)教學(xué)過程中，學(xué)生使用顯微鏡觀察圖像時(shí)，對于每個(gè)學(xué)生觀察的內(nèi)容、學(xué)生是否能夠準(zhǔn)確的使用顯微鏡找到畸變相，甚至學(xué)生是否在認(rèn)真觀察，教師并不能及時(shí)監(jiān)控，顯微互動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用使教師只需要一臺(tái)計(jì)算機(jī)，就可以看到課堂上每個(gè)學(xué)生所觀察到的顯微鏡畫面，及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中存在的問題并指導(dǎo)學(xué)生改正，使師生間的溝通更直觀、更有效。如果有違紀(jì)學(xué)生，教師也能及時(shí)處理，給予警告。顯微互動(dòng)系統(tǒng)最重要的功能就是教師可以將鏡下圖像投射到大屏幕上進(jìn)行講解，將典型圖像進(jìn)行展示，給全班學(xué)生講解，大大提高了課堂效率。通過顯微互動(dòng)系統(tǒng)的使用，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)制片觀察一對一指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，每個(gè)學(xué)生通過電腦端將圖片傳送給教師，教師能夠科學(xué)打分，并將典型圖片進(jìn)行保存，方便對下屆學(xué)生進(jìn)行展示。

5 數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用成效

在以往的傳統(tǒng)教學(xué)過程中，學(xué)生使用普通顯微鏡進(jìn)行觀察，部分學(xué)生在觀察一段時(shí)間后，如果沒找到準(zhǔn)確的畸變相，就會(huì)失去信心，不再繼續(xù)觀察。使用顯微互動(dòng)系統(tǒng)后，要求學(xué)生必須找出染色體橋、斷片和微核，并采集圖片，傳送給老師，以作為實(shí)驗(yàn)操作成績。好多學(xué)生并不能在一個(gè)制片上找到這三種畸變相，就會(huì)積極主動(dòng)的多做幾張片子，爭取全部找出，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的積極性和主動(dòng)性，端正了學(xué)習(xí)態(tài)度，練習(xí)了制片技術(shù)。

6 結(jié)語

在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)中使用顯微互動(dòng)系統(tǒng)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)中使用普通顯微鏡的弊端，并且提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性，充分實(shí)現(xiàn)了師生互動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了師生一對一指導(dǎo)，提高了課堂效率，保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，加深了學(xué)生對理論知識(shí)的理解能力。

基金項(xiàng)目：衡水市教育科學(xué)研究“十三五”規(guī)劃課題(1805244)