现代教育技术与生物显微技术实验教学整合探索

庞海龙（西北师范大学生命科学学院，甘肃 兰州 730070）

现代教育技术与生物显微技术实验教学整合探索

庞海龙
（西北师范大学生命科学学院，甘肃 兰州 730070）

从现代教育技术的内涵及与学科课程整合理论出发，通过对现代教育技术与生物显微技术实验教学整合实践的探索和反思，论述现代教育技术对生物显微技术实验教学的促进作用，分析制约现代教育技术与生物实验教学整合的因素。

现代教育技术；生物显微技术；实验教学；整合

生物显微技术是从细胞乃至分子水平进行生命科学研究的主要手段，在细胞生物学、微生物学、遗传学、动物学、植物学、解剖学等生命科学实验教学和研究中发挥着无可替代的作用，已嵌入生命科学研究和教学的各个领域，学好这门课对其他课程的学习和研究具有重要促进作用。因此，以显微镜在生命科学中的应用技术为核心的生物显微技术，就成为高校生命科学实验教学的重要组成部分，其教学内容主要包括各种光学显微镜及电子显微镜的原理、结构组成、使用方法和各类生物样品的制备技术等，教学理论性、实践性和技术性要求都较高。由于当前学生人数多、课时有限、仪器设备尤其是高级光学显微镜和电子显微镜数量不足，而设备本身的精密性、复杂性及贵重性，决定了其数量不可能多，因此严重影响了实验课质量。现代教育技术的发展及在教学中的广泛应用，对传统教学思想、教学模式、教学方法、教学策略等产生了深刻影响，其与生物显微技术实验教学进行科学、合理地整合，能提高实验教学质量。

1　现代教育技术的内涵与学科课程的整合

现代教育技术一词出现于20世纪，其内涵经历了多次演变，目前世界上比较公认的是美国教育传播与技术学会1994年发布的有关教育技术的定义：“教育技术是对与促进学习有关的过程、资源进行设计、开发、使用、管理和评价的理论与实践。”［1］该定义的主旨就是以现代学习理论、教学理论、传播理论为指导，以现代教育观、现代学习观、现代人才观为总揽，运用现代信息技术、系统方法对教育信息资源进行获取、储存、加工、创新、传播，对教学内容进行优化，对教学过程进行有效调控，使教师的主导性及学生的主体性都能得到充分体现，从而使教育效果达到最优化。狭义的讲，就是以计算机为核心，把文字、语音、图像、视听都集成在一起，具备对图、文、声音以及活动影像获取、储存、加工、创新、传播功能的多媒体集成系统，使其成为在先进教育理论指导下所搭建的一种新型教学平台，从根本上改变传统教学模式，构建更优化的教学模式，以培养具有创新精神、实践能力、自主探究和合作精神的学生。所以，现代教育技术不仅仅是教师利用现代信息技术进行教学活动，更不是简单意义上学生对现代信息技术的学习和应用，而是要实现教育技术与学科教学的有机整合［2］。

2　现代教育技术与生物显微技术实验教学整合

2.1现代教育技术与生物显微技术实验课前准备的整合

生物显微技术实验教学前，学生只有普通光学显微镜及简单生物样品制备知识，而对荧光、相差、暗视野、微分、干涉和电子显微技术等了解较少。为了使学生实验前掌握有关特殊光学生物显微技术和生物电子显微技术知识，顺利完成对知识的理解，教师要求学生利用网络、电子图书馆等现代信息技术手段进行课前准备。学生根据教师要求，了解生物显微技术的发展历史、最新动态、样品制作新技术、在生物学科及其他领域的最新应用等，这既节省了学生的学习时间，培养其自主获取信息意识和能力，又避免了学生因相关基础知识缺乏造成知识建构障碍。同时教师将自己制作的CAI课件、电子教案、学习资料等通过E-mail、QQ、个人BBS、学院网页等传给学生，学生也可通过同样的方式将自己获得的学习资料、心得体会、疑难问题等传给教师，这既可以实现教育资源共享，又能使学生及时得到教师的指导和帮助。

传统生物显微技术实验教学虽然也要求学生进行课前预习，但由于学习信息来源单一，教材内容更新慢，学生预习大多数都是抄实验指导，达不到理想效果。而现代教育技术以其信息量大、更新快、查询方便等优势，弥补了传统课前准备的不足。

2.2现代教育技术与生物显微技术实验教学过程的整合

2.2.1利用现代教育技术创设适宜的学习情境，激发学生学习兴趣，增强参与意识 建构主义认为，学习是一种建构的过程，知识的获得是学习个体与外部环境交互作用的结果，“强调学生在学习过程中主动建构知识的意义，并力图在更接近、更符合实际情况的情境里学习，以个人原有的经验、心理结构和信念为基础来建构新知识，赋予新知识以个人理解的意义”［3］。

创设一种能使学生主动参与、兴趣浓厚的课堂教学氛围，是唤起学生主动参与意识的前提和保证。现代教育技术具有形、声、动画兼备的优点，在创设情境、营造氛围方面比传统教学更直接、更有效。如在讲授从光学显微镜到电子显微镜的发展演化过程时，把从网络、央视科技博览、科普书籍等方面获得的信息资源，借助多媒体计算机编辑、整合在一起呈现给学生，不但能使学生系统了解对显微镜技术发展有重大贡献的科学家，还能了解他们的真实工作环境，学习其创新精神，认识到光学显微镜及电子显微镜在细胞的发现、DNA双螺旋结构的确立等过程中的重要作用。

2.2.2利用现代教育技术突破教学难点，提高教学效率利用现代教育技术中多媒体计算机的建模及动画功能，将教学过程中不易讲清楚的抽象内容直观化、具体化、形象化。如在讲授相差显微镜的原理时，其关键的光学元件聚光器及物镜中的特殊相板，虽然结构简单，但都内置于聚光器和物镜中，无法展示，仅靠口头描述及板书示图讲解，学生理解起来较困难。利用3DMAX制作特殊相板、物镜、目镜及聚光器等光学元件的三维模型图，然后将其编辑成动画，形象地模拟这些光学元件结构、布局及其对通过的光线所产生的作用，使学生能够从多方位、多角度观察、分析相差显微镜的结构，轻松理解其成像原理。在讲授电子显微镜的原理时，由于电子束是不可见的，且电子束的传播轨迹及电磁透镜对电子束的作用与普通光学显微镜完全不同，传统教学方式只能从平面角度进行讲解，对电子束传播及电磁透镜的动态作用变化过程无法观察。利用Flash二维动画功能及3DMAX三维动画功能制作课件，将电子束在电子显微镜镜筒中螺旋线运动轨迹及电磁透镜对电子束产生的会聚作用形象、直观地展示给学生，教师只需略加引导，学生就可以通过观察、分析很容易地理解其原理。

2.2.3利用现代教育技术提高学生实验技能，培养学生规范操作习惯 实验教学是培养学生实践技能的重要环节，实验操作是学生实践技能的主要表现形式。实验操作步骤、方法是否正确，动作是否规范，直接关系到实验结果的准确性与实验过程的安全性，所以规范的实验操作是实验教学的关键。如在生物电子显微技术实验教学中，电镜使用操作步骤繁琐，操作过程要求严格，样品制备中用到的药品（如四氧化锇）有剧毒，因此，标准、规范的实验操作就成为实验课顺利进行的保证。传统实验教学，通常是教师先讲解或演示实验器材的操作方法与实验操作步骤，然后让学生按示范去做，教师巡回指导。这种教学方式在人数少、操作过程简单的实验中比较适用，而在大班授课、实验内容多、涉及的实验仪器精密复杂、操作过程要求极其严格的实验中没有优势，达不到培养学生实践技能的目的。利用现代教育技术将繁琐的实验步骤、标准规范的操作过程制成录像或用Flash、3DMAX等软件设计成动画在大屏幕上播放，学生还可以利用其快进、快退、慢播、超级链接、局部放大等功能，随时巩固、反复练习，逐步完成实验过程，培养规范操作习惯。

2.2.4利用现代教育技术突破时空、条件限制，拓展教学内容生物显微技术实验操作时间长，不能在一次实验课内完成；有些操作技术性要求很高，或者所用药品有剧毒，导致实验过程存在危险性，通常由教师来做，不让学生动手。如电镜样品制备实验一般历时较长，从取材、固定到最后制成切片上电镜观察，大约需要一个星期时间，对于课时有限的学生来说不可能完成。我们把实验过程制成动画或视频，通过播放课件让学生有身临其境的感受，达到演示实验的效果。实验要求高、危险性大、平时不能做的实验，如四氧化锇溶液的配制、超薄切片的制作、临界点干燥、电子显微镜的操作等，我们把具体操作过程做成交互式课件，让学生参照实物在计算机上模拟操作达到实验目的。对于涉及激光共聚焦显微镜、原子力显微镜、扫描隧道显微镜等大多数实验室没有的设备的实验，可利用网络从专业期刊、专业网站等获取相关信息资料并进行二次加工，将其融入相应的课件中展示给学生，同时提供相关网址，让学生利用课余时间自己查阅，不但拓宽了学生的知识面，而且培养了其现代教育技术素养。

2.2.5利用现代教育技术辅助学生对实验结果进行分析 生物显微技术实验的目的就是要学生通过正确、规范的操作制作出合格的样品标本，在光镜或电镜下观察到清晰的细胞结构像，并对观察到的图像做出准确的解读。在生物显微技术实验中，无论在光镜还是电镜下，观察到的图像都是平面的，同时由于电镜放大倍数大、分辨率高、视野小，在电镜下观察到的细胞结构和光镜下以及教材中的模式图都相差很大。学生要正确识别电镜下的细胞结构，必须要了解不同组织细胞的电镜超微结构图，在大脑中构建起细胞结构的立体印象，再联系各种细胞器的模式图和细胞的光镜图，正确解读在电镜下观察到的图像的生物学意义。利用扫描仪、数码相机、网络等手段，将教材中的模式图、插图、电镜细胞超微结构图谱进行扫描、拍照，利用网络搜集相关图片，然后用photoshop等图形软件进行分解、合成，处理成适用于教学的图片。利用CorlDraw、Freehand等绘图软件绘制一些简单的示意图，利用3DMAX建构细胞及细胞器的三维模型等，借助于Authorware等合成软件，按照从点到线、从线到面、从二维到三维、从静态到动态、从宏观到微观、从微观到整体的原则将其制成课件，并配以相应的文字或音频说明。借助于这样的课件，教师稍加指导，学生就能很容易识别在电镜下观察到的细胞结构，同时很快在大脑中建构起细胞的立体结构图片，并和理论课相关知识相联系，不但加深了记忆，而且降低了电镜图片的解读难度。

3　现代教育技术与生物显微技术实验教学整合的反思

3.1现代教育技术与生物显微技术实验整合的效果

现代教育技术使传统教学方式发生了改变，克服了实验教学中遇到的困难，激发了学生的学习兴趣，提高了教师教学效率，优化了教学过程，丰富了教学内容，节约了课堂时间，使学生主体性得以充分体现、教师的主导作用得以有效发挥、教学质量得到提高，同时加深了学生对现代教育技术的认识［4］。大多数学生在实验课上积极主动，能够运用现代教育技术顺利完成实验过程，并提高了信息素养。

3.2现代教育技术与生物实验教学整合存在的问题

一是实验室现代教育技术硬件设备相对滞后。随着教育改革的不断深入以及教育部对现代教育技术的重视，高等院校对现代教育技术的重视程度不断提升，投资建设了校园网、数字图书馆、多媒体教室、多媒体语音室等，其在教学、科研中发挥了重要作用。但在多媒体实验室建设方面投资明显不足，如我校几个理科院系均没有多媒体实验室。这阻碍了现代教育技术在实验教学中的应用，成为实验教学改革不能取得实质性进展的原因之一。

二是实验技术人员及实验课教师缺乏系统的现代教育技术培训。实验课教师及实验技术人员对利用现代教育技术进行教学设计的目的、指导思想、设计原则、方法等缺乏系统学习，没有掌握利用现代教育技术进行实验教学的手段，对现代教育技术认识不高，导致现代教育技术在实验教学中的应用滞后。

［1］顾明远.教育技术［M］.北京：高等教育出版社，2001.

［2］何克抗.信息技术与课程深层次整合的理论与方法［J］.电化教育研究，2005（1）：7-9.

［3］施方良.学习论［M］.北京：人民教育出版社，1994.

［4］龚大洁，严峰.多媒体技术与高校生物教学整合的探索与思考［J］.电化教育研究，2006（3）：63-67.

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