显微镜同步可视共享教学法在煤岩学中的应用

张卫国+罗俊+何书悦+杨杰+张超

【摘 要】 煤岩学的发展离不开显微镜的有效应用，针对目前煤岩学显微镜实践教学环节中存在的问题，提出了一套以显微图像共享系统为核心的显微镜同步可视共享教学方法，介绍了该教学方法的实施过程，评价了实践教学效果，认为该方法是一套师生互通、图像共享、圈点同步的高效教学方法，有利于煤岩学发展和人才培养，便于推广应用。

【关键词】 煤岩学；显微镜；同步；共享

【Abstract】 The development of coal petrology is inseparable from the effective application of microscopy. Aiming at the problems existing in the practice teaching of coal and rock microscopy， a set of microscopic synchronous visual sharing teaching method with microscopic image sharing system as the core is put forward. The implementation of the teaching method， evaluation of the practice of teaching results， that the method is a set of teachers and students exchange， image sharing， punctuate synchronization of efficient teaching methods， is conducive to the development of coal rock and personnel training， easy to promote the application.

【Key Words】 Coal Petrology； Microscope； Synchronous； Sharing

【中图分类号】 G64.23 【文献标识码】 A 【文章编号】 2095-3089（2017）16-00-02

引言：

现代科学的发展逐渐趋向于两极化，一方面是航空航天的发展对浩瀚宇宙的无限探索；另一方面则是揭示微观世界的科学探究，它更侧重于体型微小化，规律明显化的研究[1，2]。而地质学正在进行更加深层次的挖掘，其中关于显微镜可视化鉴定煤岩、岩矿标本的应用越来越深入。显微镜观察是煤岩学实践课普遍使用的教学手段和方法，也是向学生展示微观世界的重要窗口。由于普通显微镜的使用具有局限性，传统显微镜教学模式很难使学生得到有效的指导[3，4]。而显微镜同步可视化教学是使用新型的教学设备来推行的一种共享式教学方法。该教学方法的核心是显微镜同步可视共享系统，此系统通过计算机、多媒体、图像采集设备和网络实现镜下影像的异地实时共享，将传统的由教师手把手教学生使用显微镜观察，变为师生互通、图像共享、圈点同步。

1 传统教学模式

传统煤岩学显微镜实践教学是以学生单独观察为主，教师逐一讲授为辅，由于学生对显微镜的操作存在较大的差异性，导致教学过程中出现一些问题如：①操作过程中学生难以观察到清晰准确的图像，指导教师与学生交替操作，往往二者观察到的目标物并非一致。②学生单独观察标本时，需要进行详细描述并草绘出图像，这样就消耗大量的时间，且易造成视觉疲劳，导致绘制出的图像与真实的图像差别较大。③镜下影像保存不方便，容易丢失，导致学生无法完成实习报告。

由于煤岩样本的特殊性，每位学生观察的样本各不一样，所以指导教师需要为每一位学生进行讲解[5-7]。学生存在的疑惑非常之多，由于课时所限，教师无法逐一回答，致使学生对煤岩学显微观察的兴趣大减，同时削弱了学生提问和思考的积极性，师生之间互动交流减少，造成教学效果不佳。

由于传统显微镜操作复杂和学生间交流太多，造成指导教师每节课要耗费大量的时间在讲解显微镜的操作事项和维护课堂秩序上面，使实践课达不到预期效果[8-10]。长此以往，显微煤岩观察实践课的学时逐渐缩减，学生的掌握程度逐渐降低，教师的教学激情逐渐冷却，导致显微煤岩鉴定方面人才培养出现断层的危机。因此，在这种教学现状下，急需改善教学方法，提高教学质量。

2 显微镜同步可视共享教学法

2.1系统组成

显微镜同步可视共享教学方法的核心是应用了一套师生互通、图像共享、圈點同步的可视化教学系统，该系统由教师主机、图像共享系统、图像采集器、图像显示器、授课显微镜和学生显微镜组成。

2.2实施过程

实践课开始之前，学生自由分组，每组1-2人，分配一台显微镜、一套煤岩标本。学生分到显微镜后，先进行显微镜的基本调解，检查显微镜的各项功能，并与教师主机建立连接，确保图像采集和共享的通畅。由任课教师建立授课显微镜、教师主机和图像显示器的关联，确保图像同步可视，检查教师主机与各学生显微镜端口的连接与否。按照显微镜同步可视共享教学系统构架（图1）建立完整连接后，便可以进行显微煤岩实践教学。

任课教师将煤岩标本放置在授课显微镜上进行调节，此时镜下影像通过教师主机同步到图像显示器上进行放大显示（图2），学生集中观察图像显示器上的煤岩标本影像，教师进行图像解读和知识点讲解，在此过程中可以进行图像的移动、缩放、圈点、标注和采集。

任课教师讲解完成后，学生自行操作显微镜观察煤岩标本，当学生遇到问题时，可以将显微镜下的影像通过图像共享系统推送到教师主机（图3），任课教师可以在教师主机上给学生进行答疑，也可以将教师主机上的图像同步到图像显示器上进行放大显示，以供其他同学一并讲解。学生根据实习任务要求进行显微煤岩组分的观察和鉴定，通过图像采集器将典型显微煤岩组分进行图像采集、编辑、保存和拷贝。

通过显微镜同步可视共享教学方法的实施，极大的增强了师生间的互动交流，提高了学生的学习积极性，加深了学生对显微煤岩组分特征的印象，提升了实践教学的整体效果。

3 显微镜同步可视共享教学法评价

3.1与传统显微镜对比的优势

传统显微镜与共享显微镜有各自的优缺点，传统显微镜对培养师生“看显微镜的硬功夫”方面有积极作用，但是教师工作强度大，不利于提高教学效果[11，12]。共享显微镜成本比较高，需具备一定的计算机操作技能，符合现代教学潮流，增进了师生交流，提高了教学资源的利用率和教学质量，便于推广使用（表1）。

3.2教师与学生的评价

（1）教师对此教学方法的评价

通过此教学方法，任课教师可以十分清楚的掌握学生存在的问题，及时指出并纠正。镜像的共享，有效地避免了同一问题的反复讲解，为学生组内的讨论预留更多的时间，从而激发学生思考的积极性，对学生深入观察标本，建立微观模型，培养和提高学生独立开展工作的素养和能力方面起到了奠基的作用。

（2）学生对此教学方法的评价

老师使用此方法对学生进行授课，可以使学生随时向老师提出自己的疑问，这样不仅使学生的问题得到了及时的解决，而且增强了师生之间交流与学习的机会，有利于师生之间教学互长。此教学方法更注重的是学生组内的交流，所有同学都能参与问题讨论，课堂气氛变得更加的活跃，培养了同学间共同解决问题的信心，进而加深了学生对知识点的理解和印象。

3.3存在的问题及对策

（1）一般教学大纲不会专门设置显微镜同步共享系统培训环节，这就造成了在教学过程中由于学生对该系统操作不熟练，而使课堂秩序混乱，降低教学效率，俗语讲磨刀不误砍柴工，因此应适当加强对该系统的培训时长。

（2）指导教师也要加强对该系统的操作熟练度，做好课程计划，准备好学生常见问题的解答。

（3）实验中心应出台相关政策，为该系统分配独立的实验室，加强规范化管理，增大实验室开放度，定期维护调试。

4 结语

综上所述，显微镜同步可视共享教学方法在煤岩学中的应用是将显微镜与图像共享系统等相互结合，建立了一套师生互通、图像共享、圈点同步的煤岩学教学模式。此种教学模式将现代信息同步共享技术融入到传统的显微镜实践教学中，一方面消除了师生之间在显微图像上的沟通障碍，使师生交流更方便；一方面解决了教师对学生存在的共性问题的重复解答，使课堂教学更高效；同时发挥计算机强大的图像采集、处理和保存的功能。该教学方法有效提高了学生的学习积极性，加深了学生对显微煤岩组分特征的印象，提升了实践教学的整体效果，有利于煤岩学学科发展和人才培养，便于推广应用。

参考文献：

[1]孙利平，张小红，韩娟等.数码显微互动实验室在组织题胎字实验课的应用[J].科技信息，2013.（26）：28-29.

[2]孙晓燕.PBL教学法在显微镜教学中的实施[J].卫生职业教育，2007，（17）：60-62.

[3]林巧梅，陈钰雯，谢海平，等.数码显微互动系统在形态学实验教学的应用[J].四川解剖学杂志，2016，（3）：45-48.

[4]余杨，吴焱森.数码显微镜互动系统在形态学实验教学中的应用[J].中外健康文摘，2009，（3）：238-240.

[5]彭宗杰.多媒体数码显微镜互动实验室在我系实验教学中的应用[J].科技经济导刊，2016，（29）：164-165.

[6]张莉，咸洪泉.微生物学实验教学新模式显微数码互动系统的应用[J].价值工程，2011，（10）：208-210.

[7]陈登民，张来萌.数码摄像机在显微镜教学中的应用[J].生物通报，2007，42（8）：25-26.

[8]彭安，郭冬生，张维.生命科学创新教育模式—显微数码互动系统[J].现代教育技术，2003，（4）：56-58.

[9]张晓丽，张江兰.多种教学方式在电子显微镜教学中的应用[J].张家口职业技术学院学报，2014，（4）：79-81.

[10]宗世平.废旧显微镜在显微镜教学中的利用[J].实验教学与仪器，2016，（1）：35-37.

[11]虞培娟，张萍，严茹红，等.数码显微镜互动系统在临床检验基础形态学教学中的应用效果评价[J].卫生职业教育，2015，（17）：94-96.

[12]朱章雄，賴富强，达雪娟等.数码偏光显微互动实验教学在地学类学科中的应用与发展[J].教育教学论坛，2015，（18）：251-253.