依托技术创新 提高实验效能

王水英

随着新课程改革的深入发展，生物学科的课程结构、课程内容都发生了重大的变化，在倡导师生课堂互动式教学的前提下，更加突出创新，强调学生的动手能力，尤其生物实验在生物课教学中所占的比重正在逐步加大，对学生实验技能的要求也日益提高。学生进行生物实验必须掌握的基础技能之一的“显微镜的使用”历来是生物实验教学的重点与难点，新课改后，利用显微镜的生物实验内容初中增加到了15个，高中则增加到了11个。

如何才能保质保量地完成这些实验内容呢？帮助学生快速掌握显微镜的使用技能是教师迫切要实现的首要的教学目标。

一、传统显微教学活动的弊端与不足

反思传统的教学手段，由于多方面的原因，总是很难达到教师期望的教学效果，主要体现在：

1．显微镜的操作要求显微镜使用者“手、眼”高度协调，但教师在演示时只能将操作的一般过程演示给学生，而教师看到的显微镜下的图像却不能展示给学生，这就使得教学效果大打折扣。如在讲授光线调节时，教师只是告诉学生该怎样调，但具体该调到什么效果，教师只能是简单地描述为“明亮”，那么何为“明亮”？如何才是“明亮”的适中?教师无法展示给学生看；又如，由于盖玻片上时常粘附着一些灰尘，时常有学生将灰尘误认作就是所要观察的显微图像，如果教师在演示时能将图像同时展示给学生，就可在学生实验前明确告诉学生哪些是“假像”，哪些才是我们要观察的“真像”。

2．缺乏生生之间和师生之间的交流。学生各自使用显微镜，进行孤立地观察，教师则忙于对学生进行个别指导，应付提出问题的那些学生，无法观察全班学生的实验情况。在短短的一节课中，很难解决多数学生存在的问题，更难以实现对学生实验过程的评价。

3．资源缺乏共享。在传统生物显微实验中，不能实现图像的储存或传送，一些好的材料、好的实验现象或好的结果，只能局限于某一次实验，无法在其它场合或别的时间再现，无法实现资源的共享。

4．无法形成结果评价。由于学生在显微镜下所观察到的图像无法保存，教师又不可能在短短的一节课上对学生所看到的图像逐一察看，因此学生到底有没有真正看到实验要求的图像，事实上教师是不知道的，就更不能形成对学生实验结果的客观评价。

如何从根本上解决上述不足呢？“数码互动生物显微实验系统”是生物显微镜数字化的有益尝试，能够较好地满足新课标下生物课程的实验教学。

二、“数码互动生物显微实验系统”的先进性

“数码互动生物显微实验系统”是为生物显微形态下的教学专门设计的互动式实验教学系统。该系统采用了高速音视频传输与计算机控制技术，应用普通的光学生物显微镜，配上“光电图像转换装置”。教师只需一台电脑就可以监控全班学生的显微镜画面，师生之间还可以通过多向语音互动系统进行交流，教师与学生之间实现全面互动。

一部“数码互动生物显微镜”需要一台电脑和一架显微镜搭配使用，如果装备29台全新的数码互动生物显微镜需要30万元左右。我校作为浙江省中小学教育装备工作先进集体、浙江省现代教育技术实验学校，在省、市、县教育装备中心的指导下，仅投入不到4万元，便将现有生物显微镜与接近淘汰尚有使用价值的29台计算机重新组合，成功改建了我市第一个数码互动生物显微镜实验室。这个数码互动生物显微镜实验室的改建，既节省预算资金26万余元，减轻了市教体局的财政负担，又做到了废旧物资的循环利用，实现了充分利用现有资源的目的，促进了“节能型学校”的创建。

与以往相比，利用“数码互动生物显微实验系统”进行显微教学表现出了以下几大优势：

1．有利于教师的实时动态演示。教师在利用显微镜寻找和观察细胞的过程中，图像实时地显示在学生的电脑屏幕上，也就是说，教师在操作显微镜的同时，显微镜下看到的图像实时地显示在学生的电脑屏幕上，学生可借助图像理解教师操作的每一个步骤的结果，这无疑对正确掌握显微镜的使用方法具有很大的帮助。

2．有利于学生实验过程的及时反馈。在新系统的支持下，教师的电脑上能及时地反映所有学生的显微图像，学生看到的图像正确与否、清淅与否、光线调节到位与否都能非常清晰地呈现在教师的电脑屏幕上，这有助于教师及时地发现学生操作过程中的问题，从而有针对性地帮助学生及时地解决问题。

3．有利于形成过程和结果的准确评价。传统教学手段下，教师无法看到所有学生的实验结果，因而无法对学生的实验结果形成有效的评价。使用新系统后，学生实验的过程和结果（不管是好的还是不理想的）都能及时地反映在教师电脑上，而且可以通过图像捕捉系统将其及时地保存下来，因此，有助于教师对学生实验的过程和结果形成准确的评价。

4．有利于提高学生实验的积极性。在新系统下，学生实验成功后，教师可以通过系统的广播功能，及时向所有学生电脑展示某学生的成功图像，这无疑能极大地激发学生的实验热情，提高实验教学的效果。

5．有利于学生研究性实验的开展。由于新系统具有图像保存的功能，开展研究性实验的学生可以将实验过程中所看到的图像作为资料保存并打印出来，也可以在下一次实验时提取出来，加以比较，深入探究，以便开展系列化的生物学实验研究。

当然，任何一项新事物的出现都不可能是完美无缺的，“数码互动生物显微实验系统”也不例外，尽管有些并不是该系统本身的问题，我们这里还是指出来，以便给予其它学校一些参考。

三、需要改进的地方和存在的问题

1．实验室的硬件设施对实验开展的限制。数码互动生物显微镜实验室是在原有生物实验室的基础上改建的，因此难免存在一些不足，比如由于实验室面积和学生人数的限制，原有实验室的操作平台本来面积就小，现在多了一台显示器后就显得更为拥挤了，操作平台面积太小导致一些相对大的实验较难展开。又如，生物实验室配有水槽，水易溅开来，所以必须给电器设备做好必要的防护措施，以免发生安全事故。

2．由于使用的是接近淘汰的旧电脑，配置很低，导致系统反应较慢，出现明显的延时现象，影响了系统某些功能的发挥。如在调节光线的时候，当计算机图像显示光线正好的时候，调节却已经过了头，很快地图像又变暗了。教师电脑和学生电脑之间的传输也较慢，影响教师对学生实验问题的及时发现和指导。

3．目前学校使用的学生显微镜自身存在许多问题，严重影响了学生实验的成功。建议最好能对学生显微镜进行改造，加上自带光源，这样可以在很大程度上节省时间，提高实验成功率。

但不管怎样，这种新的实验室改造模式有效地将学校的有限资源加以整合，实现了生物显微镜数字化，并充分发挥了现有教育装备的潜能，大大提高了设备的利用率，还是值得尝试的。

（责任编辑 刘 红）