手机显微摄影在生物实验中的应用——以观察洋葱细胞的微观视界为例

□施佳乐

（绍兴市高级中学，浙江绍兴 312000）

生物显微摄影是将生物在显微镜下可见的微观形态利用相机拍照,从而真实客观地将其记录和保存下来的一种方法。传统的显微照相是使目镜中的影像投射出来,让与其相接的相机中的胶片感光,然后通过冲洗、晒相得到生物微观形态的照片[1]。该套照相系统相当昂贵,而且操作复杂,需要操作者具有较丰富而熟练的操作经验。现实高中生物教学中，由于实验设备局限，实验条件限制，实验教学中无法及时有效地将实验过程中的微观物象呈现给学生，也无法拍摄和保存实验的成果，更难以开展汇报与交流活动。但随着移动通信技术的发展，利用平板智能手机进行显微照相，可以轻松解决这些困难，其操作简单，容易掌握，克服了交流上的障碍，实现资源共享，并提高实验教学效率。

浙科版《生物学》“必修Ⅰ·分子与细胞”中共有17个实验活动，其中多个实验涉及显微镜使用，且多个实验选择以洋葱作为实验材料[2]。洋葱属百合科葱属，为2年生草本植物，具有取材容易、价格便宜、易于培养、不受时间限制等优点，是高中生物学实验中的常用实验材料。下面就洋葱为实验材料涉及显微镜观察的相关实验进行归纳总结，见表1。

一、拍摄方法

（一）显微镜调节

将含有标本的玻片放置于载物台上，由低倍镜开始选择合适的物镜（本试验选用40×），找到拍摄目的物，将其移至视野中央。调整至物象形态清晰,调节光圈，使标本线条清晰反差较大。

（二）拍摄步骤

平板智能手机即可，具有800万像素和自动调焦镜头，支持视频录制。将显微镜光源调至最亮。手持稳机身，将镜头靠至目镜前,同时握住目镜筒，使镜头轻靠目镜并注意保护镜头。找到拍摄目的物，调整焦距，使目的物大小适宜[3]。以下是学生用平板智能手机拍摄到的若干照片（图1～图4，10×40）。

图1 洋葱内表皮细胞

图2 洋葱外表皮细胞质壁分离及复原

表1 以洋葱为实验材料显微镜观察的相关实验

图3 洋葱根尖细胞分裂前期、中期

图4 洋葱根尖细胞分裂间期、后期

二、教学优势

（一）媒介资源开发

随着信息技术日新月异的发展，平板智能手机不仅用于通讯，而且具备拍照摄像、无线上网、视频通话和淘宝购物等多样化功能。在学校实验资源受限的情况下，利用手机和普通生物显微镜组合，可将清晰完整图像拍摄下来，保存在手机文件夹中并命名。对于一些动态观察实验，如观察细胞质的流动、观察植物细胞的质壁分离及质壁分离复原等，学生可以开启进入手机录制状态，将其拍摄成视频资料，并保存命名。由于是由学生亲自动手操作的，比起动画、录像片或多媒体课件更具有真实感、生活力，更贴近学生实际。这些实验中的图片视频，都可以作为显微实验的示范资料，也更具说服力，借以丰富原有的教材、挂图、模型实物等常规媒介资源。

（二）成果汇报交流

传统的实验课由于时间、空间和资源等多方面的局限，难以开展及时有效的交流活动，无法随时反馈课堂信息，实验结果无法共享，学生与教师、学生与学生之间的信息交互出现障碍。利用手机交流工具QQ群，学生可随时将观察到的现象和结果上传，教师对学生实验操作中出现的问题进行解答并探讨、提供解决方案；同时学生与学生之间也可以进行相互交流，分享经验，交流成果，实现并优化信息流动。课后学生可以利用光影魔术手等图像编辑软件，继续对课堂拍摄的图片进行后期的图像修改和加工（如剪裁，旋转，调节锐度、亮度、对比度、饱和度等优化校准参数，以及设置边框、组合拼图等处理），并可添加箭头标识，附加相关注释以说明，且操作流畅，简单易上手（见图5）。最终教师可将学生的实验结果（图片、视频）进行汇总，并挑选出优秀作品上传到群中分享，以供全体学生参考和学习。也可挑选较为满意的作品冲洗放大，在班级教室生物专栏进行展示，以激发学生对生物实验的兴趣、热情，更好地自主学习和探究。

图5 光影魔术手图像

（三）教学效率提高

很多时候教师在进行分组实验教学时，只管让学生信马由缰地实验，而没有针对性的指导、交流、反馈和总结，绝大多数教师强调学生的自主学习，却忽视了教师的主导作用[4]。手机的应用，使教师在实验过程中直接通过无线网络与学生进行交流，既便于教师正常观察学生实验操作，维持好课堂实验纪律，又便于教师由“一对一”到“一对多”指导模式的转变，节约大量时间，减轻工作负担，也提高了实验教学的有效性。对于实验过程中拍摄的图片，对学生存在疑问的地方局部特定区域进行放大，针对出现的典型、普遍性的问题，及时呈现并共同分析讨论，有利于教师对实验方法进行指导，减少实验中出现较大的随意性和盲目性，加深学生对实验目的、实验原理、实验设计、实验注意事项等的理解，以后遇到同类问题时能自己解决。学生在掌握生物实验基本操作技能的基础上，增强了实验分析和解决实际问题的能力，培养了科学严谨的科研素养和求实创新精神。

例如看不到材料的原因主要有玻片标本上材料很小或很少、材料没有放到镜头正下方、材料透明或染色较浅、光圈未打开或开得过小等。以洋葱内表皮细胞观察为例，由于材料无色透明，因此应适当缩小光圈，调节光量使光线偏弱，这样细胞与细胞间及细胞内部结构的反差才会比较明显，便于识别区分。该实验意在培养学生的观察能力，发展实验绘图能力。

又如在观察洋葱根尖细胞有丝分裂实验中，学生显微观察的目的性、全面性和层次性都需要明确。首先要明确观察的是根尖分生区细胞（原因：根尖分生区有丝分裂旺盛），其特点是细胞呈正方形，紧密排列，而不是其他区域（如伸长区或成熟区）。因此取材时只需剪取根尖2～3mm，剪取过长会造成材料浪费，且查找相应细胞也费时费力。其次不是察看单个细胞有丝分裂的动态变化过程（原因：质量分数为10%的盐酸解离时，已经将细胞杀死），而是通过观察多个细胞从而看全整个细胞周期，因此需要移动装片查看各个时期的细胞。再次用碱性染料（如龙胆紫溶液）对细胞核中的染色体进行染色，染色之前需清水漂洗10min（目的：洗去多余解离液，有利于染色）。染色时间1～2min，时间过长会将细胞核及整个细胞都染上颜色，此时可能无法辨别染色体；时间过短染色体着色不深，观察效果不明显。通过教师层层引导、指正，进而加深学生对理论知识的巩固掌握，提高学生实验观察、分析、综合能力。

现代信息技术对教育领域的影响是全方位的，智能手机应用于生物实验的显微摄影，充分发挥了信息媒介的优势，提高实验教学效能，实现了两者结合的最大价值和最高效的分享率。在新课程改革的背景下，教师应抓住目前大力普及现代信息技术的契机，深入探索基于现代信息技术的教学尝试，不断实践和总结，激励学生“主动思考、主动参与、主动实践、主动探究、主动创新”，促进学生的全面发展。