移动数码配合显微镜在生物实验教学中的探索与应用*

侯 勇 龚 竞 左伟东

(西南大学生物技术学院，重庆 400716)



移动数码配合显微镜在生物实验教学中的探索与应用*

侯 勇 龚 竞 左伟东

(西南大学生物技术学院，重庆 400716)

生物实验教学中经常涉及到显微观察实验，对于大多实验室而言，普通显微镜是常用的观察设备，观察结果往往通过手绘的方式进行描述，不便于记录和分析。本文在生物实验教学过程中，摸索出了一种利用移动数码设备与显微观察实验相结合拍摄技术，大大提升了同学们对科学现象的记录和分析能力，同时锻炼了大家的动手能力和对实验结果整理能力。在课堂教学中大大激发同学们的积极性和主动性，起到了良好的教学效果。

生物学实验；移动数码；显微操作

观察实验是最基本的生物学实验，同时也是生物学研究中最重要的一部分内容。从宏观到微观，随着同学们年级和水平的增长，显微镜逐渐在课堂中开始使用。发展到高等教育阶段，显微镜已经成为生物实验课常用工具。但是，大部分生物观察实验重点强调是观察，对于显微镜中的观察到的生物学现象只能通过手绘的方式进行记录，很大程度上的限制了观察者对科学现象的描述、分析及向其他人展示的能力。

随着中国科技的发展和教学水平的逐渐提升，很多高校设置专项资金建立了数码显微教学实验室，购置较为高档的显微设备，并为显微设备配置了专门计算机和记录分析软件，一定程度上为同学们在实验课中进行显微观察和记录分析提供了方便[1，2]。但不难发现，显微数码教学实验室的建设费用很高，少则几十万多则上百万的教学投入让很多的教学单位无法承受，后期维护的费用也十分昂贵。更为重要的而是，生物教学中有多门课程需要用到显微观察实验，对于多个年级、多个班级教学单位来讲无法将所有的实验课排入显微数码教学实验室，大部分的实验课还是必须安排在一般性的实验室利用普通的显微镜进行观察。

作者在长期的实验教学过程中，承担过微生物学、遗传学、食用菌栽培学等实验课程，也用到过显微数码教学实验室。针对同学们在课堂上时间有限、难以对观察到的结果进行有效的记录和分析等问题，提出了一套方便、快捷的显微拍摄方法，它利用移动数码设备配合显微镜，可以对显微观察实验结果进行方便有效地记录，课后同学们对实验结果进行整理、总结，并加以分析，该过程锻炼了同学们的观察能力和动手能力，让每个同学都融入到实验中，相互学习，共同分析，起到了良好的教学效果[3，4]。下面我们以《食用菌栽培学》实验课程中对锁状联合形态观察和对菌髓形态的观察实验为例，将显微拍摄操作要点和所获得结果介绍如下。

1 研究方法

1.1 实验设备与实验材料

移动数码为市场上常用的智能手机，像素在800*600以上均可，目前大部分大学生使用的手机可以满足要求，本次拍摄照片为华为P8型手机。实验室显微镜为XSP-2C型双目生物显微镜(上海光学仪器厂)。平菇菌丝由西南大学生物技术学院提供，平菇采购于超市。

1.2 次生菌丝体和菌髓制片

菌髓切片制备：利用尖头镊子取单层菌褶，用胡萝卜片进行固定，采用双层刀片进行横切，切下的菌褶细丝置于有蒸馏水的载玻片上，可一次挑取多跟菌褶进行观察，加少量蕃红进行染色，放盖片。

次生菌丝体制备: 用接种针取气生菌丝，置于有蒸馏水的载玻片上，用少量蕃红进行染色，放盖片，用手指适当按压。

1.3 镜检观察与数码记录

将标本片固定于显微镜载物台上，先用低倍镜进行观察，再用高倍镜观察，重点观察菌褶担子、菌髓的形态及次生菌丝体的锁状联合的形态。

找到理想的视野之后，将手机摄像头对准目镜，调整焦距进行拍摄，可连续拍摄多张，取理想图片结果，利用图像编辑软件进行处理。

2 实验结果和分析

课堂上我们让同学们利用显微镜对食用菌菌丝的锁状联合及菌髓的形态进行了观察，采用手机摄像头对典型锁状联合形态的进行了拍摄，并利用powerpoint等最常用的软件对图形进行的编辑和处理。从图1中可以看出，在食用菌菌丝的形态中出现了典型的锁状联合的形态，与教科书中介绍的锁状联合形态相似，这是食用菌菌丝有丝分裂后的结果。进一步观察可以发现，分裂前后的两个菌丝细胞在染色效果上略有不同，在菌丝的周围还有少量晶体形态出现。以上结果不仅与教科书上的知识完全一致，并且观察细致的同学还可以发现一些新的生物学现象，这对于同学们学习知识、发现问题、分析问题提供了良好的手段。

(A)、(C)食用菌菌丝在10倍目镜×10倍物镜条件下观察结果；(B)、(D)食用菌菌丝在10倍目镜×40倍物镜条件下观察结果，指针所指凸起为锁状联合形态。

观察食用菌菌髓的形态时，采用同样的方法，同学们观察到了食用菌菌褶内部典型形态—菌髓。在菌髓的两个侧边是食用菌的担子。由于横切的角度不同，取材的部位不同，在做食用菌菌髓的形态观察时可能会出现不同的现象。课堂上，我们让所有的同学完成观察以后举手，由老师进行检查和指导，并要求同学选出最满意的图片按照科技论文图片的格式进行编辑，作为课后作业提交给老师，教师在下一次课的初始对图片逐一进行点评和分析。通过这种方式，加强了老师与学生的互动交流，提高了同学们的积极性。

(A)食用菌菌褶横切(平行于菌褶方向)菌髓形态观察；(B)食用菌菌褶纵切(垂直于菌褶方向)菌髓形态观察。

3 讨论

本文探讨了如何利用手机摄像头结合显微镜提升生物实验课的教学效果。通过几年的教学与实践，我们认为这种教学模式在生物观察类实验中起到了良好作用。所获得的图片效果基本可以比拟数码显微实验室的图片结果，并且方便、易掌握，几乎所有同学都可以完成拍摄操作。所以，我们认为这种模式值得在更多的实验课中进行推广。

在拍摄时，由于手机是由手进行控制，容易晃动，造成拍摄失败。因此，在拍摄技巧上，我们总结了以下几点细节：1.单手控制手机，保持手机摄像头与目镜镜头位置的稳定性；2.可尝试用右手手指固定手机与显微镜目镜，形成支架，找到合适视野时，用左手手指迅速拍照；3.可尝试连续拍照模式，或者一次性拍摄多张照片进行挑选。经过一段时间的练习，几乎所有的学生都可以掌握拍摄技巧，在显微镜中任意获取理想的照片。

按照目前科学研究和相关工作单位的需求，大学生创新能力的培养是使他们在未来工作中实现创新发展的重要内容之一。笔者认为，传统的教学模式中大部分观察性实验对于同学们的要求不够，由于缺乏相应的记录和分析工具，同学们的实验报告基本上是参照教科书图片进行绘制，这对于同学们能力的提升没有起到帮助作用。目前，手机在高校普遍流行，几乎所有的学生都在使用智能手机。本文介绍的方法可以使智能手机与教学科研相结合，充分发挥同学们的积极性和创造性，让他们意识到如何利用身边的工具去记录科研现象，激发了同学们的学习兴趣。此外，科研图片制作和展示同样是科学研究和未来工作中常用的技能，而这一点在传统的教学内容中比较缺乏。我们在课堂上积极引导同学们对自己拍摄的科研图片进行处理和编辑，他们课后会自发性的学习一些常用的编辑软件，提高了他们处理图片的能力。值得注意的是，学生们使用的手机之间存在差异，为了避免他们对手机攀比情况发生，在课堂上要大力倡导同学们发挥互帮互助、通力协作的精神。总体来讲，在教师的指导和组织下，此种方法在生物实验教学的过程中起到了良好的效果，为相关的显微观察教学提供了一定的借鉴。

[1] 龚竞，侯勇，敬成俊，等.Motic显微数码互动实验室在遗传学实验教学中的应用[J].蚕学通讯, 2008,28(3)：44-46.

[2] 曲均革，陈阳建.科学利用数码显微互动实验室提高微生物学实践技能[J].微生物学通报，2016, 43(1)：226-229.

[3] 何秀贞.基于智能手机的基础医学实验技术教学改革初探[J].科技教育，2015，23：1672-3791.

[4] 景宇华.利用手机拍录功能辅助光学显微镜进行观察实验及教学[J].生物学通报，2014，49(9)：53-54.

Exploration and Application of Digital Mobile-Combined Microscope in Experimental Teaching of Biology

HOU Yong GONG Jing ZUO Wei-dong

(CollegeofBiotechnology,SouthwestUniversity,Chongqing400716,China)

Microscopic observation is often involved in experimental teaching of biology. For most laboratories, ordinary microscopes are used in microscopic observation. It is difficult to record and analyze the results from the microscopic observation. The results are often described by hand drawing. In this paper, we put forward a kind of method, which combines digital mobile and microscopic observation. In this way, the student can conveniently record and analyze the scientific phenomena. At the same time, their ability of operation and analysis can be enhanced, thus stimulating students' enthusiasm in classroom teaching. An experiment has shown that this method gave a good effect in experimental teaching of biology.

Biological experiment；Digital mobile；Microscopic operation

* 资助项目：重庆市前沿与基础项目(No.ctsc2015jcyjA80024)；重庆市教委雏鹰计划项目(No.CY150412)。

侯 勇(1980-)，副教授。Tel:023-68250099,E-mail:yhou@swu.edu.cn