利用数码显微互动教室 构建高效的生物学实验课堂

来源:用户上传      作者: 吴琪

　　摘要　针对目前高中生物实验教学现状，尝试在高中生物实验教学中通过数码显微互动教室的利用，提高实验教学的有效性。
　　关键词　数码显微互动教室　高中生物　实验教学
　　中图分类号　G633.91
　　文献标识码　B
　　文件编号：1003―7586(2011)02―0011―02
　　
　　高中生物学教材(浙科版)中有多个实验需要使用显微镜，例如，必修1中就有：检测生物组织中的油脂、观察多种多样的细胞、观察叶绿体、观察洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原、观察细胞的有丝分裂等。但是目前的生物学实验课堂比较低效，具体表现为：学生对实验的兴趣仅仅停留在低层次感知和操作层面，多数未形成相对持久的探究兴趣和创造兴趣；在实验课中教师由于时间、精力等因素，来不及纠正学生的不良习惯及错误操作，只能将自己认为的重点实验反复讲，反复让学生训练，机械地模仿学习造成了学生“画实验”、“背实验”，缺少实验意识；教师在实验教学中，对于学生在实验课堂上生成的问题，常常来不及发现和及时解决，因此往往只能在课堂中解决预设的问题，从而错过学生的问题中蕴含着的极为丰富的教学资源；45min的一堂实验课中，教师来不及面向全体学生，只能与个别学生进行有限的交流；甚至有一部分学校、教师利用计算机模拟实验代替具体实验，且愈演愈烈，完全失去了实验的意义。以上种种低效的实验教学状况难免令人遗憾。
　　笔者所在学校于2009年9月新增加了数码显微互动生物学实验教室，该教室由硬件系统和软件系统构成。硬件系统包括数码显微镜系统、教师计算机工作站、学生电脑、网络系统；软件系统包括系统控制软件(视频、语音、网络通讯控制)、教师端高级图像软件和学生端独立图像软件。通过一年的尝试，大大提高了生物学实验教学的效率。
　　
　　1　通过实时动态观察，及时发现问题
　　
　　数码显微互动教室的教师计算机工作站与学生电脑相连，教师电脑能同屏实时动态监控学生的显微视频，这样就有助于教师及时发现学生在实验过程中遇到的问题，并给予指导。例如，在显微镜操作练习课上，进行实验“观察多种多样的细胞”时，有些学生的显微视频出现黑屏，有些学生的显微视频中观察到的物像不在视野中央，有些学生在高倍镜观察时视野太暗，教师都能及时地通过教师计算机的实时动态监控功能发现，并给予学生及时的指导，以便学生及时纠正错误的操作；又例如在“观察洋葱表皮细胞的质壁分离”实验中，发现学生制作的装片“撕取的洋葱表皮细胞颜色太浅，不易观察质壁分离现象”的问题后，立即给予指出。另外，师生的互动完全能满足全体学生的需要，实时了解每位学生的实验状态，从而不漏过实验教学中的任何问题，有效提高了实验教学的效率，也节约了时间。
　　
　　2　通过比较教学，有效解决问题
　　
　　数码显微镜系统除了视频全屏显示，还可以1～64画面同屏动态显示、师生同屏显示、生生视频同步显示，使师生讨论更有针对性。例如在“观察洋葱表皮细胞的质壁分离”实验中，由于学生操作有快慢，不同学生的实验进行的程度也不一样，教师通过同时同屏显示学生质壁分离前的洋葱表皮细胞、质壁分离初始状态的洋葱表皮细胞和质壁分离明显状态的洋葱表皮细胞，指导学生观察原生质体与细胞壁的分离情况、液泡的大小、液泡的颜色等，帮助学生理解洋葱表皮细胞质壁分离现象。另外，在观察过程中，可以通过LED光标指针指示到观察目标范围内的任何地方，从而使学生的观察更具体更有效。
　　
　　3　通过实时评价与激励，增强实验兴趣
　　
　　教师利用数码显微镜系统对学生的实验过程进行实时监控的同时，还可以通过语音系统进行实时的有针对性的评价和反馈。比如在“观察细胞的有丝分裂”实验中，教师对于部分学生成功制作的洋葱根尖分生区临时装片给予高度评价，鼓励学生在视野中找到细胞周期的各个时期，并观察特点。另外利用数码显微系统显微图像拍照、显微视频录像的功能，教师还鼓励每位学生将自己认为最成功的实验结果进行拍照记录，并将自己的班级、名字加入对视频、图像的命名中，生成的相关实验记录内容，除了教师保存外，学生课后也可以根据自己的名字来查询和下载上课时拍下的照片和视频，并附在实验报告中，既起到实验记录的作用，又达到了激励效果。学生在实验中获得了成功的体验，对实验的兴趣大大提高，实验教学也就事半功倍了。
　　
　　4　通过语音互动系统，加强多向交流
　　
　　数码显微互动教室的语音系统设置了师生对讲、任意对话、学生示范等模式。例如在实验开始前，教师可以通过麦克风模式向全班学生讲解实验的注意事项；在实验过程中，对于个别学生的个别问题，则可以采用师生个别对讲模式，这样既有效解决了实验中的问题，又不妨碍其他学生实验的进程。另外还可以通过生生互动模式，由教师指定某几个学生就某一问题进行讨论，这种模式的讨论与以往的小组讨论不同，可以不受座位的限制，而是根据讨论的目的，在同质小组或异质小组之间展开，教师也可以随时参与讨论或进行指导；还可以通过学生示范模式，由指定学生来对全班学生或某组学生进行示范讲解。一系列的互动模式彻底改变了以往生物学实验室中单向师生交流的局面，有效地提高了实验教学的效率。
　　
　　5　通过积累实验资料，完善教学资源库
　　
　　数码显微系统支持显微图像拍照、显微视频录像，并予以保存。课后教师可以查询、下载拍摄的显微图像和视频，用于教学环节。例如在“观察洋葱根尖的有丝分裂”切片时，将观察到的各个时期拍成照片，剪辑处理后，用于植物有丝分裂过程的教学中；又例如，将洋葱表皮细胞的质壁分离及质壁分离复原过程进行视频录像，用于以后质壁分离的相关教学中，直观清晰，而且还可以鼓励后面年级学生，从而激起学生对生物学实验的兴趣与憧憬。又例如，在“探究培养液中酵母菌种群数量的动态变化”实验中，对于血细胞计数这个技术难点，可以用显微照片来进行教学从而突破这个抽象而难瞳的技术。另外使用普通显微镜高倍镜观察切片时，只能拍摄到切片。的局部图像，而使用数码显微镜可将拍摄切片的各个部位图像进行拼接，得到完整的切片图像，进行保存。
　　在数码显微互动教室的利用过程中，笔者也发现了一些需要进一步探讨的问题。首先，由于，数码显微互动教室中的数码显微镜观察到的物像可以直接在学生电脑中显示，致使部分学生对于“双眼通过目镜进行观察”的操作进行了省略；另外，照片、录像等记录手段，也使部分学生懒得画生物图，实验手册上就直接贴张照片上交了。因此教师在利用好数码显微镜的基础上，需要在教学中强调并强化象显微镜使用、绘制生物图等基本技能的训练。其次，高中不可能象大学一样，开设出多个功能专一的生物学实验室，笔者学校在宁波地区已经属于是高度重视生物学实验的学校，共开设了4个生物实验室，其中一个组培实验室，一个数码显微互动教室，另外两个普通实验室。但是一个年级的14～15个班级，如果同时开实验课，仍然存在紧张的状况，因此如何有效地开发数码互动显微教室的其他实验功能，而不仅仅是只作显微实验，就显得尤为必要。

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