张志强

（衡水学院 生命科学学院，河北 衡水 053000）

微生物学是生物技术专业、生物科学专业、环境保护专业的重要课程，在实验过程中不仅要求学生掌握相关理论知识，还需要熟练使用显微镜观察微生物形态、测定微生物大小、识别微生物种类。衡水学院生命科学学院于2014年购置了1套宁波舜宇仪器有限公司研制的数码显微互动系统，并将该系统应用于微生物学实验教学。经教学实践验证，该系统的应用有助于提升学生使用显微镜观察事物的基本实验技能，有助于培养学生观察、思考及独立分析问题和解决问题的能力，有助于提高微生物学实验教学的效率。

1 数码显微互动系统组成及原理

数码显微互动系统由硬件部分和软件部分组成。其中，硬件部分主要由生物显微镜、教师端计算机工作站、学生端计算机、网络系统组成，软件系统包括系统控制软件（视频、语音、网络通讯控制）、教师端高级图像软件、学生端独立图像软件。其工作原理是利用生物显微镜，通过网络双向及多向沟通，使系统拥有清晰的画面和丰富的交互模式。学生端和教师端均使用高清晰度的数码显微镜，通过USB 2.0口与各自计算机相联，教师端和每个学生端均为相对独立的强大图像处理单元，各单元间通过专有局域网实现互联，使用全新分布式数码互动软件系统进行设备组织与课堂教学，实现图像数据全面共享和灵活的语音交流。

2 数码显微互动系统主要功能

2.1 示教功能

在传统的微生物学实验教学过程中，教师需要通过挂图对微生物形态进行讲解。但挂图过于标准化，与学生实际观察到的情况存在一定差异，因此学生容易对自身观察到的结果产生怀疑。应用数码显微互动系统后，教师可以把保存在计算机里的显著标本或标本显著特征投影到屏幕上，也可以把自身观察到的显著标本或学生观察到的显著标本传到每个学生的计算机里，通过讲解显著标本，增加学生理解深度，避免学生因自身观察不到显著标本而造成理解偏差。

2.2 教学监督功能

传统的微生物学实验教学方式需要教师观察每名学生的每个实验结果，这样不仅增加教师的工作量，而且不容易了解学生对实验知识点的掌握情况。数码显微互动系统拥有教学监督功能，即教师可通过教师端计算机实时监控每名学生的观察结果，准确把握学生对实验材料的观察是否正确，从而进行有针对性的指导，提高实验教学效果。在实验过程中，教师可随时观察每名学生的学习情况，对学习不认真的同学进行闪屏警告或定向语音警告，促其提高认识、专心实验。

2.3 互动教学功能

数码显微互动系统拥有师生对话、全通话模式、分组讨论3种模式。学生在实验过程中如果遇到问题，可随时通过师生对话模式向教师提问。教师可通过师生对话模式，观察到学生端显微镜下的标本。师生双方还能通过可控LED指针定点讨论，使学生遇到的问题得到及时、准确的解答，师生之间交流更加准确、便捷。对学生实验中遇到的一些共性问题，教师可以开启全通话模式，将这些共性问题转到屏幕上集中解答，大大提高教学效率。教师也可开启分组讨论模式，将实验学生分成若干组，每组同学之间相互通话，交流各自观察到的结果，共同汇总出一份实验结果交给教师。教师可对各组实验结果进行比对和横向评定，以提高学生的学习热情和团队意识。

2.4 资源共享功能

对观察到的一些典型标本，传统实验教学只能采用绘图的方式予以记录。这种方式既不利于实验结果的保存，也不利于资源的共享。数码显微互动系统可把典型标本拍成图片保存于计算机里，随时传递给其他同学进行观察，实现了学生之间的资源共享。学生也可把典型标本图片拷贝到U盘，课下回顾复习，实现空间上的资源共享。而且，经过多年标本积累所形成的庞大标本图片库，可随时供学生分享，实现了时间上的资源共享。此外，教师可把与课程相关的大纲、教案以及与实验相关的操作视频放到计算机中供学生使用，这样，学生在实验过程中一旦遇到难懂的知识点，可随时调出资料复习、答疑，实现了教学资源的共享。

3 数码显微互动系统在微生物学实验教学过程中的应用

微生物学是生物技术、生物科学及环境专业的重要课程。通过本课程的学习，可使学生了解微生物各大类群的基本形态和培养特征，掌握微生物学的独特实验技术和无菌操作技术规范，树立微生物学实验的无菌化意识。传统的微生物实验教学方式是教师通过挂图或现有标本讲解实验内容，然后让学生对各自的实验材料或实验标本进行显微镜观察。由于每名学生所观察到的标本并不完全相同，因此，他们一旦遇到某些不显著的特征往往容易产生理解上的误差。教师指导学生的方式是逐个指导，教学效率十分低下。例如，在革兰氏染色实验过程中，部分同学会将样品脱色过度而将阳性菌误认为是阴性菌，部分同学脱色不够而将阴性菌误认为是阳性菌，从而导致实验的失败。使用数码显微互动系统后，教师可以随时观察每名同学的实验情况，并可将染色错误的样品切换到全屏模式进行示教，有效指出实验过程中的错误所在，进而起到实例示范的效果，增强了学生的理解程度。在细菌形态观察实验过程中，因部分学生没有掌握油镜的正确使用方法而无法在高倍镜下观察样品，此时，学生可以通过数码显微互动系统的教学资源包查找油镜的使用方法，尽快找到解决办法，提高知识掌握的便捷性。

4 结语

随着数码显微互动系统在微生物学实验教学过程中的使用，学生对实验内容的理解更加深刻，学生的热情得到极大提升。虽然数码显微互动系统目前存在维护相对困难、学生过度依赖系统拍照功能影响绘图本领等问题，但随着科技的进步和数码显微互动系统的不断完善，这些问题将会得到解决。数码显微互动系统将在多门实验课程中得到广泛应用。

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