微生物学实验教学新模式——显微数码互动系统的应用

微生物学实验中显微形态的观察离不开显微镜，我校根据微生物实验教学的特点和要求配备了显微数码互动系统，该系统采用先进的数字多媒体技术，集学生实验和教师教学管理于一体，通过该系统学生借助电脑可清晰地观察显微结构，教师可更好地监控和掌握每个学生实验的情况。教学实践证明：该系统的应用从根本上提高了学生完成实验的质量和效率，提高了实验教学效果，更好地实现了师生互动。

关键词： 显微数码互动系统；微生物学实验；教学效果

0 引言

在微生物学实验教学中，显微镜对于显微形态的观察是必不可少的。普通光学显微镜在实验教学中存在很多弊端：①教学效率低。多个学生同时操作，教师短时间内无法“一对一”地对学生进行辅导。②教学示范性差。教师制作的涂片、形态图以及互联网上相关的前沿信息无法展示给学生。③师生互动性差。教师无法及时发现并解决问题，师生之间的交流和沟通受到了限制。此外还容易造成视觉疲劳、无法实现信息资源的共享等等。随着

科技的，显微数码互动实验室的建立从根本上解决了传统光学显微镜在使用过程中出现的一系列问题。显微数码互动系统是近几年兴起的集数码显微系统、语言交流、视频交流和应用软件为一体的新型教学工具[1]。它专为实验室设计，具有清晰真实的音视频效果和丰富的交互手段，真正使教和学的沟通更直观有效。近年来我校自利用互动显微实验室取代传统显微教学以来，一改传统实验教学的枯燥无味和沉闷的教学状态，学生实验的积极性得到了极大的提高，由“要我学”变成了“我要学”。形成了良好的师生互动，教学效果得到了明显的提高。在微生物学实验教学中还未见有使用显微数码互动系统的报导，本文就显微数码互动系统的组成、特点、在微生物实验教学中的应用及优势做一介绍。

1 显微数码互动系统的组成及特点

显微数码互动系统由数码显微镜、图象系统、

机软件系统和语音回答系统构成。数码显微镜是由1台310万像素摄像系统的教师用显微镜和40台（可达64台）内置200万像素的学生显微镜组成。通过堆叠模块连接可使64台学生机与一台教师机构成一个局域网。图象系统提供清晰的画面，具有图象调整、拍照、录象等功能。学生的显微镜图像可传输到教师计算机上显示，一屏可显示1-16个实时图像，也可选择64台中任意一台的图象投影到大屏幕上，可更好地进行图象观察和讲解。计算机软件系统有多媒体显微互动教学软件，图象分析软件，考试软件。软件的运行可完成如下的功能：教师屏幕广播、学生屏幕转播、屏幕监视、控制，影院、屏幕录制与回放、语音教学，作业布置与提交以及适时考试，此外还具有遥控辅导、举手、电子教鞭、黑屏肃静、电子点名等功能。所有功能都必须在老师的监控与授权的情况下才能实现，提高了网络的安全性。通过这一网络平台，可以将老师与学生联系在一起，使老师与学生间实现了真正意义的双向互动，有效提高了教学质量。还可进行多帧图象监视、学生图象浏览、自动白平衡调节、统计学和形态自动分析、图象测量及转换、试卷考试、成绩统计分析、边缘监测及打印报表等。语音回答系统有全通话模式、师生对讲模式、学生示范模式和分组讨论4种模式。该系统为教师和每位学生配备一副耳机和话筒，可实现教师和学生的双向沟通。

2.1 便于教师的教学管理，提高了课堂教学效率 开机后双击位于桌面的数字显微镜图像处理系统MIE软件打开其界面，教师机屏幕上有多个功能模块，教师可先进行电子点名，学生用自己的名字登录后即可打开图象处理系统的界面。缺勤同学的名字可直接找到。如果课堂纪律较混乱，教师可点击“黑屏肃静”，学生的电脑出现黑屏后会立即安静下来。

它还具有“屏幕的录制/回放功能”，可把授课的屏幕过程全部录制下来，便于重复上课时回放使用。此外还有“作业提交”、“文件分发”的功能：如让学生把具有典型结构的图片提交给教师；教师可将最典型的图片分发给学生。“考场”可从题库中自动生成A、B卷，对客观题可自动评分、统计，支持多种题型内置多种管理模块。教师可根据实际情况进行小测验，如让学生找出芽孢并回答该芽孢的着生方式等等。我们经常使用该系统进行常规实验考核，内容通常是让学生利用显微镜观察霉菌的形态，此项考核内容不仅考察学生对显微镜运用的熟练程度，还考察学生对霉菌如青霉、根霉、曲霉形态结构的掌握程度。通过显微数码互动系统教师可掌握学生调出镜下显微结构的速度，并通过“师生对讲模式”让学生说出观察的是何种霉菌以及其特征性的结构是什么。这种方式比常规显微镜的考核更客观、更准确，而且大大提高了实验考核的效率。

2.2 实现了实验全程的实时监控以及图象资源共享，教学效果得到显著的提高 以 “革兰氏染色”实验为例，学生分别对大肠杆菌和枯草芽孢杆菌进行革兰氏染色后观察结果，教师可利用“屏幕监控”这一功能可同屏监视多个学生机屏幕上出现的染色结果并可取得任意学生机的鼠标控制权，从中选出比较好的图片展现给大家，利用“广播教学”进行示范和讲解，同样也可把教师机的图片以及从网上搜集、下载的大量革兰氏阳性、阴性菌染色图片展现给学生，实现了全班图象资源共享。学生可把好的图片拍照、保存。

2.3 有效实现了师生互动，教学指导性增强 传统的显微教学中教师难以掌握每个学生的实验情况，需要一对一地辅导，并且师生不能同时观看切片，极大地影响了课堂进度和效果[2]。经常会出现学生排队等候教师答疑的现象，长时间的等待会挫伤学生学习的积极性，教学效率也大打折扣。利用显微互动系统学生可随时呼叫提问，教师可选择“师生对讲模式”对学生进行单个辅导。如果同一问题问的较多，具有代表性和普遍性，教师可选择“全通话模式”集体讲解，这种方式还可用于课前讲授和课后

[3]。此外还可进行分组讨论而不会干扰别人，教师可参加任一小组进行讨论，真正起到师生互动效果[4]。这样既增强了师生的交流，又营造了良好的学习氛围，激发了学生学习的积极性。

以07级园艺专业2个班为研究对象检验使用该系统的效果:一班的前2个实验在普通实验室上，后2个实验在数码互动实验室上;二班全在普通实验室上。调查问卷显示，一班93%的同学认为数码互动教学明显好于传统教学，89%的同学认为该方法可提高学生对微生物实验的兴趣，93%的同学认为使用显微互动系统可促进学生对基础理论知识的学习，86%的同学认为该方法可提高微生物教学的质量和效率。一班期末实验考核和理论考试平均成绩分别是92.38±6.58和78.89±1.28；二班分别是83.35±2.36和71.25±3.11。由此可见使用显微数码互动教学不仅提高了实验教学质量，而且促进了学生对理论知识的学习。

显微数码互动系统是近年来在显微形态实验教学领域新兴的一种实验教学手段，有助于开展师生互动讨论式教学，个性化教学和远程教学[5]。同时我们也要重视教学方法的研究和改进，积极探索相应的教学方法，真正发挥显微数码互动系统的优势使之更好地为教学服务。