高清摄像头应用于显微镜实验教学

占晨达+朱建木

演示实验中，教师需要让每个学生都能清晰地观察到实验现象，从而保证演示实验的有效性。然而，显微镜演示实验存在着可视性差，显微镜视野难以被展示等先天缺陷。这些缺陷会严重影响实验教学的效果。高清摄像头是一种视频输入设备，它可以通过USB接口和电脑相连，利用摄像头的放大作用，让画面通过同步直播的方式呈现给学生，可以避免这些缺陷带给教学的负面影响。下面，笔者从多个角度进行说明论证。

1高清摄像头的优点

1.1灵活方便

首先，数字摄像头购买途径广泛，市面上出售的大多数摄像头都不需要安装驱动软件，即插即用；其次，数字摄像头外形小巧，携带方便，教师可以根据实际教学的需要，安放在教室任何位置。投影仪虽然也能起到类似的效果，但是投影仪都被固定了，只能通过单个角度进行演示实验，活动空间狭小，不能满足教学需要。

1.2画面清晰

市售的数字摄像头像素在30 ～1 800 W之间，选用像素较大、可自动调焦的高清摄像头，画质清晰，可以满足学生观察的需要。

1.3价格低廉

客观地说，显微摄像技术早已成熟，高等院校乃至条件好的高级中学都有配备，但这些设备价格昂贵，很多学校没有条件配备使用。数字摄像头价格低廉，百余元就能买到画面较为清晰的摄像头，如果能和显微镜配合起来使用，也能达到相同的效果。

1.4现场感强

有些教师通过下载网上视频，向学生展示操作细节及细微的实验现象，但这样的展示并不是教师实际动手操作的，教师的讲述也不能和视频播放同步，学生兴趣性不高。具体操作层面上难度较大。

2高清摄像头的使用方式

2.1独立式

独立式就是让摄像头与实验仪器分离，摄像头只作为旁观者（而不是参与者）出现，负责把实验现象进行传递。使用时，教师把摄像头固定在讲台周围，通过不同角度的特写镜头，将放大后的实验现象通过投影仪荧幕展现给学生。

2.2组合式

组合式是将数字摄像头和显微镜捆绑起来使用，此时，摄像头相当于学生的眼睛，教师通过电视机或者投影仪荧幕将显微镜内的视野展示给学生，即显微摄影技术在初中课堂生物教学的实现。3高清摄像头在显微镜教学中的实际应用3.1高清摄像头应用于显微镜实际操作教学

显微镜教学中，教师有时需要放大自己操作的细节，有时又需要展示视野内的图像，这就要求教师在教学中不停地调节摄像头摄像的位置，课堂教学的连贯性会受到很大的影响。此外，某些特殊情况下，教师既要展示操作，又要展示视野，一个摄像头显然已经不能满足正常的教学需要了。笔者多次实践总结出一套较为实用的方案：实际教学中需要2个摄像头，摄像头1固定在讲台上，用于展示教师操作；摄像头2一直和显微镜捆绑，用于展示视野（如图1所示）。教师可以根据实际需要进行画面切换或者采用分窗方式同时展示（见表1），这就免去了不停调节摄像头的位置的烦恼，提高了课堂效率。

图1双高清摄像头的使用3.2高清摄像头应用于学生共性错误的分析

“用显微镜观察洋葱表皮细胞”一课的教学中，学生会出现一些共性的错误，如出现视野内有气泡、细胞重叠、染色不完全等错误现象。但教师却很难进行有针对性地分析，其原因在于无法还原学生的错误操作。利用高清摄像头的录像和拍摄功能，录制学生的错误的物像（如图2所示），可以帮助教师有针对性地分析错误产生的现象与原因，让教师走出教学困境。

表1显微镜实验教学操作步骤展示

操作步骤画面类型摄像头画面内容安放独立1显微镜的安放位置对光

分窗

1教师对光的操作过程

（先调物镜转换器，接着调遮光器，最后调反光镜）2什么是明亮的视野放片独立1放片的操作过程调焦

独立

1

调焦的操作过程

（先下降镜筒，后上升镜筒；下降镜筒时注视物镜，上升镜筒时注视视野；左眼观察视野，右眼睁开）观察

分窗

1

现实中“上”字玻片的朝向以及移动方向2

视野中“上”字玻片的朝向以及移动方向图2高清摄像头录拍的物像以上大量事实表明，利用摄像头能进行促进和提高显微镜实验教学的效果。传统演示实验与现代多媒体技术有机融合，可以突出教学重点、突破教学难点，弥补了传统演示实验的缺陷，提高了实验效果，增强了教学效率。

4高清摄像头使用的注意事项

4.1教师要充分掌握操作要领

在显微镜实际操作的教学中，教师需要不停地切换画面，而错误切换会扰乱正常的教学秩序，需要教师熟练掌握操作技巧。

4.2使用时应排除光线因素的干扰

高清摄像头主要采用CCD成像技术，光线的强弱会直接影响到画面的效果。但摄像头本身是一个凸透镜，有聚光的效果，容易出现视野内过亮的情况，使用时建议使用最小的光圈和平面反光镜，以保证画面的柔和度，避免失真现象的出现。