何 滨，金映虹

(海南师范大学 生命科学学院，海口 571158)

显微互动系统在生物实验教学中的应用

何 滨，金映虹

(海南师范大学 生命科学学院，海口 571158)

利用显微互动教学系统实时显示、全程监控、互动多样、反馈及时等特点，将现代信息技术与生物学实验教学相融合，对传统教学进行改革，促进教师与学生之间的沟通交流，激发学生学习兴趣，提高学生实践技能。该系统的应用显著提高了实验教学效率和教学质量，促进学生对生物学基本概念的与深入理解，但同时也对教师的教学方法和管理能力提出更高要求。

显微互动教学系统；生物实验；应用；管理

显微互动教学系统作为一种新型教学手段，通过先进的数码摄像、网络互联技术，使传统教学中教师与学生相互独立的实验个体，以教师端为中心，将学生端辐射状连接起来，形成网络化一体化的有机教学系统。改变了传统教学方式，在全国高校得到了广泛的推广和应用[1-3]，并显著提高了实验教学效率[4]。海南师范大学生命科学学院于2011年新建Motic数码显微互动实验室，该互动系统由1个教师端和25个学生端组成，基本满足日常本科实验分组教学的需求。

1 显微互动教学系统的应用特点与优势

1.1 示教直观，方法丰富多样

传统实验教学基本是教师先利用板书简单讲解本次实验课程的目的、原理、操作，然后安排学生自行实验观察。这样的教学方式较为枯燥单一，学生在听讲过程中容易开小差，忽略实验操作中的关键步骤和注意事项，对于实验要求观察的细胞结构或组织没有明确的概念，导致实验兴趣不大，目的性不强。而显微互动教学系统以其强大的多媒体互动系统极大地丰富了教师的示教过程，教师可以利用生动多样的图文向学生讲解实验流程，激发学生的实验热情，并且在演示操作过程中，直观高效地引导学生如何一步步观察到目的结构。

以观察细胞核为例：教师可以在讲解过程中先利用PPT课件、视频等方式对实验教学的目的、原理进行讲解；然后使用预先准备好的切片，通过教师端显微镜的操作及演示，将显微镜的画面同步到投影仪及学生电脑屏幕中，利用直观动态的画面演示，指导学生如何从低倍镜到高倍镜一步步去寻找目标结构，并且在演示过程中对学生进行引导，将其理论课知识应用到实验课中，对典型结构进行深入讲解示范。这样一方面可以加固学生所学知识，另一方便也激发学生的学习热情，让学生在接下来的操作中带着明确的目的去进行实验，避免所学的理论知识与实践严重脱节。

1.2 实时监控，提高教学效率

显微互动系统的主要功能之一就是实时监控。教师通过教师端软件可以同时监控所有学生的显示画面，根据需要将监视窗口切换成2×2、3×3或全部显示，也可以对特定的某一个学生画面进行全屏显示，利用内置指针和按键对学生端进行操作、锁定和传送等动作。实时监视系统极大地增强了教师对学生实验过程及结果的监控和把握，有利于及时发现并解决学生在实验中出现的问题[5]。

以往实验过程中，学生利用单独的显微镜观察，在观察中出现疑问，只能举手示意教师过来解答，一堂实验课下来，教师基本都是奔波于各个学生之间，逐个协助辅导，并且在解答过程中，教师只能通过观察学生切片去了解学生疑问，这种单一独立的切片观察模式限制了师生之间的沟通，加上学生往往对问题表述不清，这样容易造成彼此间交流困难[6]。部分学生对一些结构概念似是而非，往往容易将错误的结构当作正确的实验目标去观察，由于缺乏对学生观察过程的实时监控，教师无从得知每个学生的具体观察情况，也就不能及时给予学生正确指导，纠正其错误。还有一些学生因为找不到目的结构，又无法及时得到教师的指导，就干脆照教材上的模式图进行绘图，为应付实验报告马虎了事。因此，这种传统的个体独立实验系统既增加教师的工作量，又得不到有效的教学效果。

以微生物实验中观察霉菌为例，学生在观察切片的时候经常混淆不同种属霉菌特征结构。以往传统教学中，由于教师分身乏术，无法顾及到所有人的观察结果。因此，许多学生在概念不清的情况下，加之长时间观察显微镜容易眼部疲劳，就放弃对切片进行观察，转而临摹教材上的模式菌株以完成实验报告。然而，在今后的实验研究中需要对未知霉菌进行初步鉴定时，学生由于没有深刻理解掌握各菌属的结构特征，很容易出现无从下手甚至鉴定错误等情况。

在显微数码互动系统教学中，教师通过监控屏幕就可以掌握全体学生的实验进度和操作情况。除了学生的问题能及时得到教师解答外，教师也可以迅速发现学生中普遍容易出现的错误或问题，通过互动系统进行针对性的讲解和指导，并引导学生解决问题，改变了传统教学中教师围着学生转，被动解答问题的局面，极大提高教学效率，也同时避免一些学生出现应付实验不认真操作的情况[7]。

1.3 互动充分，实现资源共享

在实验过程中，对于一些学生制作的优秀的切片，教师可以通过互动系统教师端向全体学生进行示范展示，既肯定了学生实验的成果，又激励其他学生认真实验。另外，还可以通过不同学生切片图像的同步比对或者与模式切片图像对比[8]，及时对学生的实验结果进行反馈。对于制作较好图像清晰的切片，总结实验成功的经验；对于制作较差的切片，与学生共同讨论分析，归纳失败的原因，纠正其实验过程中出现的操作失误。通过实验结果的对比分析，使学生更深刻地认识实验操作特别是其中的关键步骤，对于结果的重要性，充分把握整个实验技术要点；教师也更加了解学生在实验中容易出现的操作失误，在今后的教学工作中更有所侧重地指导学生。除了教师与学生之间的互动，学生与学生之间也可以通过相互的计算机显示屏对彼此的实验结果进行交流，极大地活跃课堂气氛，提高学生动手的积极性，加深学生对实验的理解。

由于传统实验教学缺乏摄像机、电脑等设备辅助，切片观察基本都是“看完就完”，无法对观察结果进行拍照保存，特别一些优秀的切片就白白浪费了。利用显微互动系统，就可以对观察画面进行图像保存，特别是一些结构典型、视野清晰、染色效果好的切片图像。保存好的图片可以通过提交作业系统上传到教师计算机中，教师一方面可以将学生上传的图片作为平时实验操作评分依据，另一方便可以将图片整理保存，作为资料库丰富今后的教学资源，特别是一些不容易观察到的细胞结构，可作为日后授课的范例进行展示[9]。

2 显微互动教学系统的管理与维护

2.1 加强安全管理，保证系统稳定

由于显微互动系统配备多台显微镜、摄像头及计算机，价格昂贵，需要加强安全管理，因此，我院专门安排实验员对其进行管理。

管理人员专人负责保管显微互动教室的钥匙，不允许随意外借。每学期开学之初，管理员需认真检查显微镜、计算机的是否正常运行。每次上课前准备好教学系统以供使用，上课结束后锁好门窗，严格防盗。

制定显微互动教室安全卫生制度，要求穿着实验服进入教室，不允许携带饮料、食物等，不允许在教室使用明火。由于显微镜和计算机是精密仪器及电子产品，必须保证其干燥不受潮，避免化学试剂腐蚀。因此，显微互动教室只进行切片观察，其他操作如试剂配制、实验材料处理、切片制作等均要求在普通实验室中进行。每次实验观察结束后，安排学生值日，认真打扫清洁教室。

为防止学生使用计算机进行与实验无关的操作，管理人员将计算机设定为局域网，不允许进入外网。在每台计算机中装备还原卡，避免学生随意安装卸载软件，保证计算机及系统软件的稳定运行。不允许学生自行使用U盘或其他移动存储设备进行图像数据拷贝，学生作业必须先提交到教师端计算机中，再由管理员使用专门配备的U盘进行数据拷贝和发放。另外，管理员还需定期对计算机进行杀毒扫描，保证计算机使用安全。

2.2 注重仪器维护，规范使用操作

每学期实验课开课前，管理员需对初次使用的教师、学生及负责教学实习的研究生进行互动系统的培训，强调注意事项，保证他们能正确、熟练的使用操作系统。

制定仪器使用登记制度。将学生端逐一编号，要求学生按照所使用的学生端编号进行使用登记，记录使用日期、时间、实验项目并且签名，便于管理员掌握仪器使用情况。实验结束后，管理员逐一检查学生端，发现问题比如油镜使用完毕没有进行清洁、显微镜没关闭电源或计算机没关机等，可迅速查找到使用人，及时进行教育批评。这种使用登记、责任到人的管理方式，一方面增强学生安全意识，规范其使用操作，培养良好的实验习惯，另一方面也有效减小仪器耗损，提高仪器完好率，保证系统运行良好。

由于南方气温高，湿度大，对于精密仪器，特别是显微镜的维护增加难度。因此，特为显微互动教室配备了空调及除湿机，管理员定期对教室进行降温除湿，特别是寒暑假期间，更是加强除湿及系统维护，防止显微镜及计算机受潮，保证互动系统正常运行。

3 结束语

显微互动教学系统在显著提高了实验教学效率的同时，但也存在一些问题需要得到注意。比如由于计算机的使用频率增加，教师过分依赖多媒体，而忽视传统教学的授课技能，比如板书设计等[10]；而学生利用摄像系统可以直接获取图像，容易忽略生物绘图等基本实验技能等。这些问题对教师提出了更高的要求，即如何在今后的教学中通过协调引导，将实验课教学中的传统手段与现代科技有效结合，取长补短，使其发挥最佳效果。另一方面，也对实验室管理人员提出更高要求，除了熟练操作显微镜和计算机，还要掌握一定的计算机硬件知识，能够排查简单故障。

显微互动系统是新型的教学手段，已经在多种生物实验教学如细胞生物学、微生物学、植物学、遗传学实验中得到普遍应用，实现了现代化教学的目标，极大促进师生之间的沟通交流，激发学生实验兴趣，加强理论知识与实践知识相结合，促进学生对生物学知识基本概念的理解与深入。在今后的实验教学中，将不断探索更好地将显微互动教学系统与生物学实验教学融合，进一步提高实验教学效率和教学质量，使其发挥更好的教学效果。

[1]毛海霞, 杨利艳. 数码显微互动系统在实验教学中的应用及管理[J]. 实验室科学, 2012, 15(3): 164-166.

[2]石雪芹, 沈广爽, 王宏刚. 显微互动教学系统在植物学实验教学中的应用及管理[J]. 实验室科学, 2011, 14(4): 76-77.

[3]齐桂兰, 施心路, 刘桂杰. 数字显微互动系统在动、植物学实验教学中的应用[J]. 生物学通报, 2009, 44(1): 44-45.

[4]邹维艳, 孙美群, 严海芹. 显微数码互动实验室在组织学实验教学中的应用效果[J]. 基础医学教育, 2012, l4(4):308-310.

[5]乔海莲, 卿素珠, 张琪. 数码显微互动系统在动物组织学实验教学中的应用[J]. 高等农业教育, 2011, 6(6): 64-67.

[6]叶剑尔. 数码显微互动实验室在微生物学实验教学中的应用[J]. 药学教育, 2011, 27(6): 51-53.

[7]谢铭. 运用生物显微数码互动系统创新生物实验教学[J]. 中国教育技术装备, 2012(15): 120-121.

[8]王烨, 蒲红伟. 浅谈显微数码互动技术在病理学实验教学中的应用[J]. 长江大学学报：自然科学版, 2012, 9(6): 59-60.

[9]胡国元, 胡婧, 朱雄伟. 显微数码互动实验室系统在微生物实验教学中的应用[J]. 武汉工程大学学报, 2010, 32(10): 103-106.

[10]邵菊芳, 冷云伟, 朱红威. 显微互动实验室在微生物实验教学中的应用[J]. 实验室科学, 2012, 15(5): 123-124.

Application of Microscopic Interactive Teaching System in Biological Experiment Teaching

HE Bing, JIN Yinghong

(College of Life Science, Hainan Normal University, Haikou 571158, China)

Microscopic interactive teaching system makes modern information technology fuse into biological experiment teaching, by taking advantage of the system’s features such as real-time display, process monitor, interactive and timely feedback. To reform the traditional teaching, the system could improve the communication between teachers and students, inspire the students’ interest in learning, enhance students’ practical skills. Using the system could largely enhance the efficiency and quantity of experimental teaching, improve the comprehension of the biological basic conception. On the other side, it also demands a higher requirement of teaching methods and lab management.

microscopic interactive teaching system; biological experiment; application；management

2014-05-05

何 滨(1962-)，男，助理实验师，主要从事实验室管理工作。

Q-331；G642.423

B

10.3969/j.issn.1672-4550.2015.03.012