多媒体-Motic数码显微在线互动教学平台的构建

刘翠霞 陈俊华 黄春晓

[摘           要]  基于微生物实验教学的现状，利用教学资源整合这一契机构建多媒体-Motic数码显微在线互动教学平台。依托于该教学平台，对传统的教学模式进行改革和探索。结果表明，新型教学模式加强了师生交流，调动了学生的积极性，完善了考评制度，提高了教学效率。同时由于多媒体-Motic数码显微在线互动教学平台复杂的构成使整个系统的运行与维护存在一定的困难，因此该系统的应用对教师的教学方法和实验室的管理水平提出了更高的要求。

[关    键   词]  微生物学实验;数码在线互动系统;教学模式改革

[中图分类号]  G642                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2019）31-0148-02

由于对给水排水专业微生物实验教学不够重视、实验用房限制以及资金不足等，我校的给水排水专业的微生物学实验教学仍采取一把显微镜、一些玻片、一些染色剂等传统单一孤立的教学模式，且授课仅局限于教师讲解、操作过程演示、学生实际操作等形式。单一固定的授课形式、分组教学的模式、有限的课时，无法调动学生的自主性，导致教学效率低下，学生的积极性不高，课堂秩序混乱，考评制度不够完善[1]。

在网络大数据智慧校园背景下，各高校纷纷引入了数码显微互动系统，拓展了教学思路，丰富了教学手段，加强了师生之间的互动交流，提高了学生的趣味性和积极性，完善了课程考核考评制度，极大地提高了微生物实验教学的教学效率与质量[2-6]。中原工学院能源环境实验中心利用环境工程专业微生物学实验教学与给水排水专业微生物学实验教学资源整合以及实验用房重新分配这一契机，构建了多媒体-Motic数码显微在线互动教学实验室。

一、多媒体-Motic数码显微在线互动教学系统的组成及功能

多媒体-Motic数码显微在线互动系统主要由数码显微镜、图像处理系统（显微镜连接的计算机）、多媒体投影系统（投影仪）、语音问答系统以及计算机软硬件系统构成[7-10]。

多媒体-Motic数码显微互动教学系统的核心部件是数码显微镜[11]，此顯微镜的功能是将实物图像通过数模转换，使其呈现在计算机显示屏上或自带的屏幕上。

多媒体-Motic数码显微互动教学系统的输出部件是多媒体投影系统，利用多媒体投影系统能够将各端口的图像实时输出至多媒体，直观地显示各端口显微镜下的图像，便于教师实时掌握学生的实验情况，及时给予指导。

图像处理系统包括图像处理软件和呈现图像的显示屏。图像处理软件具有强大的功能，能够实现各端口的Motic数码显微镜下的图像拍照、存储、对比显示、实时显示等多种模式，通过局域网，教师也对显示屏上的图像进行观察、处理，比如：可进行图像捕捉、以高分辨率和高清晰度预览实时图像、通过滤镜实时处理整体或局部图像、以AVI格式存储录像等多种功能操作[12]。

语音问答系统的功能多侧重于提高师生交流、提高课堂教学效率。语音问答系统可实现一对多（讲解模式）、一对一（指导模式）、多对多（讨论交流模式）等模式。在一对多模式下，教师可以对整个实验进行简单讲解和演示，这种模式下类似常规的授课模式，同时结合多媒体的功能使演示教学更加直观;一对一模式下，教师可以选择一个学生端口进行通话，给予指导;多对多模式则侧重于分组讨论，在教师的指令下，将学生端分组，每组成员之间针对实验结果进行操作技能要点、失败原因等进行讨论探讨。计算机及相关软件平台可以辅助以上各项功能的实现。另外，每台计算机配置实时监控系统，便于教师端观察，配置录像功能记录学生的具体操作过程，同步至教师端的计算机上，便于教师的实时纠错及指导以及实验操作技能考核的公正性[13]。

多媒体-Motic数码显微互动教学实验室采取6个六边形试验台，共配置36套学生端数码显微镜，与各自连接的计算机、语音系统;配置一套教师端数码显微镜，与其连接的计算机以及语音系统。另外，教师端设置多媒体操控系统，用来实现图像的实时输出、对比、针对性的纠正等。

二、多媒体-Motic数码显微互动教学模式

（一）基于多媒体-Motic数码显微互动系统下的新型教学模式

在微生物实验教学中，凡涉及显微镜使用的实验（显微镜的使用，简单染色、革兰氏染色，细菌（酵母菌）大小测量以及计数等），一律走进多媒体-Motic数码显微互动教学实验室进行教学，以革兰氏染色为例对新型的教学模式进行讲解。首先，教师利用语音问答模式的一对多模式，对革兰氏染色实验内容及操作步骤以及注意事项进行简单的讲解，在讲解过程中结合已共享至学生端计算机的操作视频，给予学生直观、形象的技能指导。操作视频代替传统的教师演示过程，具有可重复性、高效性，学生可依此针对性地强化革兰氏染色中较薄弱的操作技能。其次，学生在操作视频的指导下进行革兰氏染色（转移至生物实验室），染色结束返回多媒体-Motic数码显微镜互动教学实验室进行镜检。镜检过程中，教师端的计算机通过局域网能够实时监控每一个学生端的具体操作过程，便于及时进行原因分析并给予针对性的指导。同时，学生端计算机开启录像功能，便于教师反复查看。学生可利用图像处理系统对镜检结果进行拍照、存储、分析对比，将镜检最终图片导至待提交的电子实验报告，电子实验报告的引入让微生物实验教学更加便捷、高效、环保。

（二）新型教学模式下的考评模式

传统的微生物实验教学依附于微生物学这门课程，微生物学的考核分为平时成绩、实验成绩、期末考试成绩。实验成绩的考核则过多地依赖于实验报告好坏，分组教学导致教师无法对学生操作技能的掌握情况给予客观、公正的评判。

依托于多媒体-Motic数码显微互动系统，对传统的考评模式进行调整和改革。将微生物实验教学的考评分为三部分：实验报告成绩、平时实验成绩、基本操作技能考核成绩。

1.实验报告成绩（20%）

近年来学生提交的纸质实验报告存在大量实验报告抄袭、找人代写的现象，导致实验报告成绩并不能客观反映学生的学习态度、理解程度，因此借助多媒体-Motic数码显微互动系统中的计算机功能可以实现纸质实验报告向电子实验报告的转变。电子实验报告的实验结果在实验结束时由学生即时给出，在一定程度上杜绝了学生抄袭的现象。

2.平时实验成绩（40%）

平时实验情况则包括实验课堂考勤（10%）、实验课堂纪律（10%）、实验操作过程的认真与否（10%）、实验结束后对实验台的整理情况（10%）等。

3.基本操作技能考核成绩（40%）

在实验课程结尾，设置基本操作技能考试的环节，主要包括染色、镜检、酵母菌大小测定、酵母菌的计数等。

基于多媒体-Motic数码显微互动系统，所有学生的操作考试过程借助互动系统的录像功能进行录像。教师依据录像，对每个学生操作技能的掌握情况给予评判。

三、多媒体-Motic数码显微互动教学模式的优势及存在的

问题

（一）优势

1.便于师生交流，提高课堂教学效率

借助语音问答系统，在每台计算机设置语音按钮可以实现“一对一”“一对多”“多对多”等多种模式，教师可依次进行课堂提问环节、知识讲解环节、小组讨论环节。在具体实验操作过程中，有疑问时学生可通过语音按钮向教师或者同学请教。师生间的沟通及时有效，在一定程度上提高了课堂教学效率。

2.教学内容丰富，激发学生的学习兴趣

借助计算机、录像系统，建立标准图片库、标准操作技能视频库，供学生观看学习，微观事物客观化，大大激发了学生的学习兴趣。

3.完善考评方式，调动学生的积极性

借助多媒体-Motic数码显微互动系统，对传统的考评模式进行了改革和完善，新的考评模式更加公正、客观，在某种程度上调动了学生的积极性。

（二）存在的问题

1.系统涉及多学科，教师的综合素质有待提高

整套系统由计算机、图片处理软件、数码显微镜、多媒体、语音问答系统等多部件组成，课堂教学的顺利进行要求教师熟练掌握每一部件的使用方法及常见故障的排除。多媒体-Motic数码显微互动教学系统的使用对实验教学人员提出了极大的考验，实验教学人员上岗前必须进行相关专业知识培训和具体操作学习。在常規教学过程中，实验人员遇到难以解决的问题及时与厂家沟通，并要求厂家定期组织相应培训，及时更新知识库。

2.过分依赖硬件、相关软件，维护管理复杂

实验课堂教学的正常运行对计算机、多媒体、语音问答系统、图片处理软件等的依赖性较强。另外，繁杂的构造及运行导致此系统在维护管理方面存在一定的困难。这在一定程度上影响了多媒体-Motic数码显微在线互动教学平台的建立推广，完善维护与管理制度也是目前急需解决的问题[14-15]。

四、结语

多媒体-Motic数码显微在线互动教学模式使微生物的教学从“分组、单一、孤立、混乱”的传统教学模式向“自主、多样、互动、有序”的现代化教学模式进行转变。

新型的教学模式提高了微生物学实验教学的课堂教学效率，丰富了课堂教学内容，调动了学生的学习兴趣与积极性。与此同时，由于多媒体-Motic数码显微在线互动系统的构成比较繁琐，使用与维护管理较复杂，对微生物学实验教师的综合素质要求较高，使整个系统的推广使用受到一定限制。

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编辑 马燕萍