例谈数码显微镜在高中生物实验中的应用

韩涵

【内容摘要】本文以“观察植物根尖分生区有丝分裂、观察洋葱表皮细胞的质壁分离以及复原”两个实验为例，阐述了数码显微镜在高中生物实验中的应用。

【关键词】数码显微镜 高中生物 实验 教学

高中生物课程标准明确指出：信息素养是一个现代公民应具备的基本素养。生物学是一门基于实验基础上的自然科学，很多原理、知识都是建立的实验的基础上获得的。通过实验，不仅可以让学生掌握科学研究的一般发法，还能让他们加深对生物学科理论知识的理解，提高学生的实践能力和小组合作的能力，同时也能提高学生的信息素养。

高中生物人教版教材中，涉及到显微镜使用的实验有很多。如：必修一《分子与细胞》模块中有下列实验：生物组织中的脂肪的检测与鉴定、观察几种不同类型的细胞、观察DNA和RNA在细胞中的分布情况、叶绿体和线粒体的观察、洋葱表皮细胞的质壁分离和质壁分离复原的观察、观察植物根尖分生区有丝分裂。必修二《遗传与进化》模块中，涉及到显微镜的有减数分裂实验装片的观察。必修三《稳态与环境》中有探究培养液中酵母菌种群数量的動态变化。以上仅仅是必修模块中考试大纲列出的实验，还不包括选修教材、部分探究类或演示实验、校本课程实验等。

随着科技的发展，各种各样的数字化应用技术不断涌现，用传统的光学显微镜进行教学，已经不能满足生物学科的发展，也不能满足师生对学科知识的探索。我校是一所四星级高中，学生的素质均位于当地前列，这一问题显得尤为突出。我校尝试开创了基于数码显微镜互动教学形式下的网络教室，将高速发展的多媒体信息技术与数码显微技术进行整合，改变了传统的生物实验教学。简单的说，这种互动式实验教学系统由光学数码显微镜、光电图像装换装置、多媒体中控设备等部分构成。

以“观察植物根尖分生区有丝分裂”的实验为例，传统的显微镜下，能观察到各个时期的同学只有少数，大部分同学都不能找全不同时期的图像。而在数字实验室内，学生以小组为单位（四人一组），完成常规操作“解离——染色——漂洗——制片”后，在自己的数码显微镜屏幕上可以清晰的看到自己的实验结果并可传至计算机上，教师在讲台上可以通过自己的主控电脑方便的看到每个同学的实验结果，并且可以利用图片捕捉软件捕捉典型图片，通过投影展示，还可以用相关软件在图中注明间、前、中、后、末等几个时期，便于师生全面互动，更方便、快捷的进行交流。做得比较好的临时装片，学生也可按数码显微镜的拍照键保存到显微镜内置的内存卡中拷走以便自己后期理解。

再以“观察洋葱表皮细胞的质壁分离和质壁分离复原”为例，这个实验比较简单，但质壁分离和复原是一个动态变化的过程，持续的时间比较长，传统的显微镜观察时，很多学生没有耐心一直对着目镜观察，只能看到一个最终的结果。利用数码显微镜，可以将加一定浓度的蔗糖溶液时洋葱鳞片叶外表皮细胞质壁分离及加清水后复原的全过程录制下来，通过电脑终端观察。笔者还增设了观察一定浓度的葡萄糖溶液对洋葱鳞片叶外表皮细胞的影响实验，通过这种对比，学生可以更好的理解渗透作用中半透膜的特点，以及半透膜和选择透过性膜之间的区别和联系。

与学校普通显微镜相比，数码显微镜具有以下优势：

一、轻松而又准确的示范作用

通过数码显微镜，结合数码互动系统，可以将教师的示范标本图像在投影上显示出来，面向全体学生，从而避免产生知识上的误差。比如花生子叶薄片的制作，有些学生切得比较厚，导致细胞重叠，影响观察，通过教师的示范作用，让学生有个正确的标准。

二、有效的监控和交流作用

传统的实验过程中，学生对其显微镜下的结果有疑惑时，往往只能和教师进行个别的交流，由于师生不能同时观察同一镜头，导致交流产生困难甚至偏差。通过数码显微系统，教师能及时知晓学生的具体实验研究的情况以及装片制作的准确程度，从而及时发现学生存在的问题并解决问题。并且教师可以将任意学生的实验结果进行展示、对比，使讨论的内容一目了然，有利学生之间的交流，使学生在一节课中获得大量的信息。比如“植物的有丝分裂”实验，很多学生做的不成功，通过教师的示范标本的展示和部分同学不成功的个案展示，学生在交流中加深了对有丝分裂各时期的理解。

三、方便灵活的图像处理

学生在实验过程中总会获得一些非常有价值的标本图像，而传统的光学显微镜下用照相机拍摄出来的效果往往不太理想，数码显微镜有拍照键和视频键，学生可以把需要的图片拍下来，保存到显微镜的内置卡中。通过教师的主控电脑，还可以对一些图片进行文字加工和图片的剪切和整合，以便研究结束后的资料汇总。

数码显微镜取代传统的显微镜后，学生的学习积极性有了很大的提高，并且交流、小组合作的意识更强。他们更加愿意参与到实验活动中去，能自主的发现问题、提出问题、解决问题，科研能力和创造力明显提高。

实践证明，借助数码显微镜不仅能解决传统实验教学中的遗憾，还在激发学生学习兴趣，开拓学生思维、培养动手能力等发面起到了有效的促进作用。

【参考文献】

[1] 汪忠、王永胜. 生物新课程教学设计与案例[M]. 北京：高等教育出版社.

[2] 包锦峰. 自动显微镜系统与显微图像拼接技术研究[D]. 华中科技大学，2007.

（作者单位：江苏省泰州中学）