数码互动显微镜在生物教学中的应用

鲁丽玉

摘  要 以“制作和观察植物细胞有丝分裂临时装片”為例，对数码互动显微镜在生物教学中的应用进行分析，以供参考。

关键词 数码互动显微镜;高中生物;植物细胞;有丝分裂;临时装片

1 前言

在制作和观察植物细胞有丝分裂的临时装片实验教学环节，引入数码互动显微镜进行教学，较传统的显微镜教学具有明显优势，可以提高观察的清晰度，使学生对完整、成功的有丝分裂实验全过程进行观察，从而使本实验的教学过程得以完善。

2 数码互动显微镜在生物教学中的优势

从传统教学角度来说，在制作和观察植物细胞有丝分裂临时装片的实验过程中，由于通常都是完成上一个实验现象后才可以进行下一步的实验操作，这样就会出现中间一个环节出错，其余的实验过程就较难继续的情况。同时，利用传统显微镜进行实验，由于师生之间无法同时对物像进行观察，因此，学生只能单方面倾听教师的描述，容易出现认知偏差。而运用数码互动显微镜进行教学，则有效解决了这一问题。它具有较强的针对性，具有显微和摄像的功能，可以将观察到的现象利用显微效果进行保存，从而形成图片和文字文件，展示预设实验的成功案例，使学生有所参考。

此外，数码互动显微镜的操作难度较传统显微镜要低，降低了显微镜的调试难度，使学生都可以参与显微镜的运用调试。同时，数码互动显微镜具有多人同时观看功能，因此可以使清晰的物像呈现在所有学生面前。此外，也便于师生之间的互动，使教师可以及时对学生出现的问题进行指导。而且，数码互动显微镜的存储功能也可以对学生实验的内容进行捕捉，学生可以根据自身意愿，选择保存自己的实验成果，提高实验兴趣。

3 数码互动显微镜在生物教学中的应用

实验目标及实验原理  制作和观察植物细胞有丝分裂临时装片的目标有三个：其一，培养学生的知识目标;其二，培养学生的能力目标;其三，培养学生的情感目标[1]。知识目标是引导学生掌握植物细胞临时装片的基本方法，并且要学会对植物细胞的基本结构进行观察。能力目标是让学生尝试对临时装片进行制作，学会利用数码互动显微镜对生物细胞进行观察，培养绘制植物细胞结构图的能力。情感目标是使学生体会到观察和交流的乐趣，养成观察的习惯，同时可以培养实事求是的作风。

本实验的原理在于，由于高等植物的有丝分裂较为旺盛，对各个时期有丝分裂染色体的变化进行观察，从而对细胞处于哪个有丝细胞的分裂时期进行识别。此外，还可以观察植物细胞之间的果胶质会因为盐酸的作用而出现果胶质层松散的情况，所以在对植物的根尖进行处理的过程中，盐酸的运用可以使根尖细胞更容易分开。同时，将盐酸洗去后，再使用碱性染色剂将其制作成临时装片，则可以更加清晰地对细胞的内部结构进行观察，包括观察装片中细胞的差异（详见图1）。

以实物导入实验课程  在高中生物课堂教学环节，对于植物细胞有丝分裂实验教学来说，首先应准备实验的仪器、材料、试剂：实验仪器为数码互动显微镜;实验材料包括洋葱鳞片叶、载玻片、盖玻片、吸水纸、纱布、吸管、镊子、刀片;实验试剂包括稀碘液、90%的酒精和70%的酒精、无水酒精、1%龙胆紫染液和醋酸洋红染液、15%的盐酸。然后引入实验器材以及实验实物，并由课代表为学生演示数码互动显微镜的使用步骤。

教师可以通过提问的形式引导学生对上节课所学的知识进行回忆。接下来，教师可以将制作洋葱鳞片叶片内表皮细胞临时装片的七个步骤对学生进行介绍，使学生对这一过程形成清晰认知，分别是擦、滴、撕、展、盖、染、吸：擦指的是用纱布擦拭盖玻片和载玻片;滴指的是在实验操作台上放好载玻片，然后用滴管滴一滴清水在载玻片上;撕指的是在洋葱鳞片叶内侧用镊子轻撕下一小块内表皮;展指的是用镊子将浸入载玻片的内表皮展平;盖是指将盖玻片用镊子夹起，使其一边先与载玻片的水底接触，然后将其缓慢放下，并在需要观察的洋葱内表皮上将其盖好;染是指用一滴碘液在盖玻片的一侧滴好;吸指的是在盖玻片的另一侧放好吸纸，使碘液将全部标本浸润。

分组观察，发现并解决问题  首先，本实验应分两个步骤，分别是制作植物细胞有丝分裂临时装片和观察植物细胞有丝分裂临时装片[2]。教师在对学生进行分组后，还应在各组内选择一名组长。然后，各组学生就可以在组长的带领下，进行植物细胞有丝分裂临时装片的制作。对于洋葱根尖的培养来说，应提前对其进行准备，可以在实验课前三天，在一个盛满水的广口瓶上放上洋葱，并注意洋葱底部应接触水面，将其放置于温暖干燥处，每间隔12小时进行一次换水;待到根须长到6 cm的时候，可以对其进行取根，取根应注意只取±3 mm。这样做的目的在于仅需对分生区进行选取，因为只有分生区具有分裂功能，如选取过长，则会使细胞占比较小而不易对其进行观察。对于装片的制作来说，具体分为解离、漂洗、染色、制片四个阶段。在小组实验过程中，组长可以对组员进行明确分工，成员各司其职，对自己所做的实验步骤进行总结，从而有效提高学生的责任意识以及协作意识。

首先，解离的过程应用10%的HCl溶液分离出组织细胞，通常解离时间为12 min，解离程度通常达到根尖酥软即可;其次，对于漂洗过程来说，应用清水进行12 min以上的漂洗，旨在将多余的HCl溶液洗去，以此防止过度解离的情况出现，并且还可以确保染色的效果;再次，对于染色来说，应用0.03 g/ml的醋酸洋红液和0.02 g/ml的龙胆紫溶液对其进行2 min的着色;最后，对于制作临时装片的过程来说，应用镊子取下根尖并在载玻片上盖好，用镊子将洋葱根尖弄碎后在上面加一滴清水，然后盖好盖玻片后再加一片载玻片在盖玻片上，用拇指按压载玻片后，取下盖玻片上的载玻片（详见图2）。

对于植物细胞有丝分裂装片的观察来说，应在组内利用数码互动显微镜对植物细胞有丝分裂临时装片进行观察，并确定分生区细胞，对物像进行观察，包括对细胞分裂的前、中、后、末四个阶段的观察。

由于数码互动显微镜的优势在于师生、生生之间可以共同对物像进行观察，进而可以共同对某一问题进行切磋，比如确定细胞分裂的四个阶段。学生也可以对自己认知较为模糊的内容向本组组长或者教师请教，以此提高实验学习的效率和质量。

教师巡视指导实验过程  在利用数码互动显微镜进行植物细胞有丝分裂实验教学时，教师应对学生的实验过程进行巡视和指导，并在此过程中对学生提出相应问题，从而使学生带着问题观察，这样会提高学生对知识的理解，提升学生的思考能力[3]。同时，教师还应在这一过程中为学生讲解相关实验的知识点，从而强化学生对本知识内容的内化，包括利用数码互动显微镜对不同分裂期的细胞进行观察，同时在不同视野中，差异化的细胞染色体数目有不相等的可能。此外，在对洋葱根尖临时装片进行观察的时候，在观察细胞有丝分裂的情况下，不会用到的是0.3%/ml的蔗糖溶液，这是因为本试剂的作用在于對洋葱表皮进行质壁分离。在实验观察后，还应绘制出植物细胞的分裂图形。

笔者在对每组学生进行巡视指导时提出两个问题。

1）甲组学生在做根尖有丝分裂的实验环节，在数码互动显微镜中观察到如图3所示的情景，形成这种情况的原因是什么？通过对图片进行观察，发现细胞大部分处于未分裂的状态，可判断取材时间有问题，因此导致细胞分裂并不旺盛;同时，由于细胞都为长方形，因此判断取到的细胞为伸长区的细胞，取材的位置选择有问题;并且由于没有找到合适的观察位置，从而导致上述问题的发生。

2）丙组学生在对植物细胞有丝分裂的物像进行观察后，进行了细胞分裂图形的绘制，绘制图片如图4所示，其中哪个选项是错误的？

4 结语

综上所述，在高中生物实验教学中，可以通过数码互动显微镜对学生进行植物细胞有丝分裂的教学引导，以此提高学生对实验教学的参与程度，进而促进学生的生物学核心素养全面提升。

参考文献

[1]林建春.情境设置在高中生物学实验教学中的应用研究：以“制作和观察根尖细胞有丝分裂临时装片”为例[J].生物学教学，2019（12）：35-37.

[2]杨正.数码互动显微镜在生物教学中的应用：以“制作和观察植物细胞有丝分裂临时装片”为例[J].实验教学与仪器，2017（12）：24-25.

[3]陈敏.“制作并观察植物细胞有丝分裂临时装片”拓展课的教学案例[J].中学生物学，2016（12）：45-47，65.