利用DIY数码放大镜创新实验教学

刘长新

摘  要 “观察蚯蚓”是初中生物课程中的一个重要实验，实验中需要引导学生认真观察蚯蚓的刚毛，从而帮助学生分析发现环节动物的特征。介绍利用DIY数码放大镜创新“观察蚯蚓的刚毛”实验教学的方法，以期为一线教学提供参考。

关键词 DIY数码放大镜;初中生物;生物实验;蚯蚓的刚毛

中图分类号：G633.91    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）17-0128-03

0  前言

在“观察蚯蚓的刚毛”这个生物实验中，以往主要是借助放大镜这一观察工具，但从实际教学效果来看并不是很理想，学生很难清楚地观察到蚯蚓的刚毛体态。近些年有教师发现，可以利用微距照相机DIY数码放大镜，让学生观察蚯蚓，不仅可以观察到蚯蚓的刚毛，还可以观察到其他生物的结构，值得研究探索。

1  数码放大镜DIY方法及创新实验教学方法

1.1  数码放大镜DIY方法

DIY数码放大镜可实现放大镜、照相机、摄像机和实物展示台功能的有机结合，具体制作方法为：首先找到一种激光笔，拧开头，把里面的凸透镜拿出来，如图1、图2所示;然后将从激光笔上卸下的凸透镜用一只发卡夹住，如图3所示;最后用皮筋或者胶带将黑色发夹与凸透镜固定在微距相机背面，确保凸透镜镜片与照相机摄像头处于同心圆中。该装置可适应于任何智能拍照相机，本次实验过程中使用的是Olympus相机。

1.2  DIY数码放大镜创新实验教学方法

与普通放大镜相比，DIY数码放大镜可观看到更为清晰的景象，在“观察蚯蚓的刚毛”这一实验教学中应用价值突出，具有多种创新应用方法。

1.2.1  成像清晰，便于交流评价  应用DIY数码放大镜进行实验观察，只需要调整镜头与被观察物体之间的距离，然后利用微距相机的自动对焦功能，在连接数据线后，就可以在投影的屏幕之中看见清晰、微小的细节物像，为学生细致入微地观察提供了保障。此外，与普通放大镜只能容纳一人的实验观察相比，DIY数码放大镜在实验教学中的创新应用便于多名学生同时交流观察。同时，教师可以根据学生用相机记录的图片或视频进行更为精准的评价，极大提升了生物实验教学质量[1]。

1.2.2  镜片可换，适用不同观察  普通放大镜只能放大相应倍数的物像，DIY数码放大镜前方安置的凸透镜是随时都可以进行调换的（放大倍数=未放置凸透镜微距相机拍摄的最小距离/使用凸透镜镜片微距相机拍摄的最小清晰距离）。通过这样的调节，在进行“观察蚯蚓的刚毛”实验时可以调出普通放大镜倍数的2～10倍，这样就可以让学生观察到不同形态的蚯蚓刚毛。

1.2.3  实时展示，增强互动成效  DIY数码放大镜在实验教学中的创新应用还有普通放大镜无法实现的一个功能，就是DIY数码放大镜可以与电脑、投影仪、电子白板等连用，从而实现更多的操作演示功能，这样教师就可以与学生进行更为多维的互动。如可以将DIY数码放大镜与“魅色”软件连用（通过电脑系统下载，通过USB数据线与多媒体计算机屏幕连接，或通过Wi-Fi无线网络投屏连接），这样就可以充当教学中的计算机摄像头，教师可以将观察到的影像投放到班级讲台上方的多媒体屏幕上，从而将演示教学与展示教学合二为一，与学生进行实时课堂互动交流，使初中生物课堂别开生面。

2  利用DIY数码放大镜创新“观察蚯蚓的刚毛”实验教学设计

“观察蚯蚓的刚毛”是初中生物“线形动物和环节动物”课程所涉及的一个实验活动，教学中需要引导学生通过自主实验观察的方式，通过观察蚯蚓这一环节动物代表的身体构造，了解环节动物的生理特征，从而对生物体结构与功能相适应的体现有所认识。具体的设计思路为：在课前组织学生在校园之中挖蚯蚓，让学生对蚯蚓的生活环境有一定的认识与了解，并消除学生对蚯蚓的恐惧心理;在课上带领学生自制数码放大镜，并对蚯蚓的外部结构尤其是刚毛进行观察，从而加深学生对蚯蚓生理功能和特点的认知;最后将蚯蚓送回土地之中，培养学生敬畏自然、珍爱生命的情感。具体的教学设计方式如下。

【实验目的】观察蚯蚓的刚毛。

【实验材料与用具】活蚯蚓若干条，玻璃板，黑色发夹，镊子，烧杯，小型凸透镜（显微镜10倍目镜上的小镜片，主要是从激光笔上拆装），皮筋或者胶带，微距相机（Olympus）。

【實验教学过程】

1）新课引入。教师使用多媒体屏幕为学生播放蚯蚓的图片或者视频，通过直观生动的影像，吸引学生的注意力，让学生了解蚯蚓不仅是优质的饲料，而且在疏松土壤方面具有很大的贡献价值，以此消除学生对蚯蚓的恐惧，激起对蚯蚓的好奇。借此引导学生观察蚯蚓的外形，向学生提出问题“蚯蚓为什么被称为环节动物”，激起学生的好奇和疑问，为实验教学奠定良好的开端。

2）观察蚯蚓的外部形态。先不借助任何工具，用肉眼直接观察蚯蚓的外部体型。实验方法为取一条活的蚯蚓放在玻璃板上，引导学生观察蚯蚓的体态，观察蚯蚓身体是否分节，并让学生数一数蚯蚓从头部到尾部共有多数节。同时可以让学生尝试用手去触摸蚯蚓的体壁，以及体节近腹部处，分享一下触摸蚯蚓体壁的感觉。在这个初步的外观实验中，学生会发现蚯蚓的身体是呈圆筒状的，颜色呈红色，身体由多个体节所构成，从头部到环带大致有13节，而从前端到后端有50～80节，这就是蚯蚓被称之为环节动物的原因，如图4所示。

此外，在触摸蚯蚓体壁时，会有一种触摸到表面黏液的感觉，而体节近腹部处摸着既光滑也粗糙。然后教师就可以趁热打铁，引导学生思考：“到底是什么东西在蚯蚓体节的近腹部处，让人摸着既光滑也粗糙？这东西又有什么作用呢？”然后引导学生使用DIY数码放大镜进行观察。

3）用DIY数码放大镜进行观察。教师可以带领学生按照上述步骤自制数码放大镜，然后利用自制的实验器材，对蚯蚓体节近腹部处进行观察。具体的观察方式为用镊子夹取一条蚯蚓，先放进玻璃烧杯中，将蚯蚓表面的泥土清理干净，然后将蚯蚓放在玻璃板上;将DIY数码放大镜摄像头功能打开，对微距相机的视野范围和距离进行调节，直至可以清晰地观察到蚯蚓的体节的近腹部处，如图6所示[2]。需要注意的是，在这个观察的过程中，考虑到蚯蚓的头部一般运动幅度比较大，微距相机对焦可能比较困难，会对观察效果造成影响，因此，在观察过程中为更好地优化实验效果，教师可以引导学生将DIY数码放大镜对准蚯蚓的尾部，这样可以更好地观察到细节，清晰地看到蚯蚓身体缩短变粗时的凸起部位，从而对“刚毛”产生认识与了解。

在学生对蚯蚓的刚毛有一定的观察认识后，教师可以向学生提出这样一个问题：“蚯蚓运动时，哪一端最先移动？身体粗细长短有什么变化？”然后引导学生进一步使用DIY数码放大镜进行观察。学生就会发现蚯蚓在运动过程中，当前端向前移动时，身体会伸长变细，而当前端锚定后，身体又会缩短变粗，这样就会拉动后方的身体向前，从而实现向前移动。教师再将对刚毛的观察联系在一起，引导学生进行学习，学生就会了解蚯蚓是利用刚毛来辅助运动的，通过刚毛与肌肉之间的配合，从而在地底土壤下自由地钻行伸缩。而通过对蚯蚓刚毛的观察，学生会对环节动物的特征有更加清晰的认识，即环节动物的身体呈圆筒形，身体由很多相似的节体组成，借助刚毛这一特殊的身体结构，从而辅助自身进行运动。

3  利用DIY数码放大镜创新“观察蚯蚓的刚毛”实验教学反思

在初中生物课程中，“观察蚯蚓的刚毛”是非常重要的实验，只有让学生清晰地观察到蚯蚓刚毛的形态，学生才能对环节动物的特征有深入的认识与理解，而利用DIY数码放大镜具有传统放大镜实验工具不可比拟的优势。通过实际实验操作，笔者还有以下几个方面的认识与反思。

3.1  处理方法创新

依照教材，在“观察蚯蚓的刚毛”这一实验中通过沾水的棉花球湿润蚯蚓，从而清洁蚯蚓表面，便于更加清晰地观察，但是这种实验方式容易出现下手过重的问题，导致蚯蚓被压伤，违背了敬畏自然、珍爱生命的教学理念。因此，在本次实验中采用镊子夹蚯蚓在烧杯中清洗的方式，既能均匀湿润蚯蚓，又不会对蚯蚓造成刺激伤害。

3.2  实验用具创新

用DIY数码放大镜“观察蚯蚓的刚毛”，既可以增强观察效果，还便于教师与学生之间的互动交流，同时在这个过程中可以促使学生的创新能力、观察能力、动手能力得到更好的培养。DIY数码放大镜不只是在“观察蚯蚓的刚毛”实验中有突出价值，在其他的观察实验中也可以成为重要的实验操作工具。因此，从实验用具创新的角度，教师在今后的教学中可以对DIY数码放大镜进行更多的尝试和探索。

3.3  实验方法创新

在传统的初中生物课堂中，由于实验器材工具的限制，以教师实验演示为主，而这种教学方式难以使学生直接地参与课堂，因此不利于他们自主构建知识。而利用DIY数码放大镜进行“观察蚯蚓的刚毛”实验教学，采用的是学生自主观察探究、师生合作互动探究的实验方式，对提升学生的参与兴趣和构建高效的生物实验课堂无疑都是具有一定价值的。

3.4  教学理念创新

以往在进行生物实验时，教师只是一味地照本宣科，拘泥于教材和教纲，而从利用DIY数码放大镜创新“观察蚯蚓的刚毛”这一实验的教学成果来看，教师大胆突破传统教学模式，可实现意想不到的教学效果。

4  总结

综上所述，在“观察蚯蚓的刚毛”这个生物实验中，利用DIY数码放大镜这一创新实验器材进行观察，学生不仅可以清晰观察到蚯蚓的刚毛体态，还可以发现生物结构的其他奥秘，这对学生的生物学习探索是大有帮助的，同时可以促进学生的创新能力、观察能力、动手能力得到更好的培养，因此建议在今后的生物实验教学中进一步加大对此种创新实验工具的研究和探索。

参考文献

[1]朱德华.利用DIY数码放大镜创新实验教学：以“观察蚯蚓的刚毛”为例[J].实验教学与仪器，2014，31（2）：38.

[2]王延玲，張明宇.《观察蚯蚓》实验的分析与改进方法[J].中小学教学研究，2002（3）：59.