数码显微镜（精选9篇）
数码显微镜 篇1
摘要：近年来教学改革的形势无处不在, 组胚实验教学已从传统教学方法发展到现在的引入数码互动教室。由于经费所限等原因, 只能根据实际教学灵活引入数码互动教室的部分功能于实验教学, 提高教学手段。
关键词：组胚实验,数码互动教室,数码显微镜
1 传统的组胚实验教学
教师先讲解观察要点, 然后由学生自行独自进行切片观察, 教师再自由巡回解答学生观察中所出现的问题。教师只能知道学生正在看什么切片, 不知道学生在切片上看到什么内容, 是否掌握了辨识该器官的具体结构。
2 数码互动教室的组胚实验教学
一些医学院已引入数码互动教室, 教师和学生都配置数码显微镜和配套的软件。教师显微镜NIKONE200摄像系统:原装13万像素 (1280X1024) ;学生显微镜:NIKONYS100CCD:1/3CCD或1/2CCD, 目镜观察与视频观察同步要求;APT指针系统任意位置移动, 360b转动。在实验教学过程中有多种教学模式:全通话模式, 教师通过耳机话筒讲话, 全体学生只能收听, 不能发言;师生对讲模式, 教师与学生进行一对一的对话, 只有被选择的学生才能收听和发言;学生示范模式, 教师选择一位学生对话, 所有学生都可收听到谈话内容, 但不能发言;分组讨论模式, 学生四人一组, 组内学生可互相通话, 教师可随时加入任一组倾听或讨论, 组间互不干扰。教学过程中学生自行独自进行切片观察, 教师在主控台微机显示屏上可同时观察全体学生的镜下图像, 每个人的动态切片观察效果在教师监控下一目了然, 教师不仅知道你看什么切片, 更知道你看的具体结构, 教师不再被动地等学生提问题, 而可以主动地向学生提出问题, 使用互动教室, 教师可迅速将学生镜下图像全屏显示, 通过双方可控指针定点讨论, 也可通过指针移位换点讨论, 切换迅速, 在同一画面上动静结合, 使师生交流高效、准确和丰富, 而且交流不再成为学生向教师提问的单向性方式, 教师也可随时切换画面, 指定学生回答问题, 师生双向提问, 形成实验内容即时互动, 这是数码互动教室的一大优点。
3 由于一般很少使用数码互动教室中高级功能部分等原因, 许多组胚实验教学只配置了数码互动教室的部分功能 (即只有教师配置数码显微镜, 学生还是普通的光学显微镜) 进行实验教学
3.1 硬件配置
由于各种原因, 相对于完整的数码互动教室, 本校的数码互动教室中没有配置学生部分的数码显微镜, 还是使用一般的光学显微镜。一台计算机 (中央处理器为奔腾4;内存为1.7G;硬盘为40G) , 一个投影仪及投影屏幕和一台数码显微镜。数码显微镜OLYPMSE cx310摄像系统:原装13万像素 (1280×1024) ;将投影仪和数码显微镜与计算机连接, 数码显微镜下的组织结构可以通过计算机投影到屏幕上, 供全班学生观察。
3.2 软件配置
海医购买的TIGER软件只能使用其中的两种功能:其一实时显示功能, 数码显微镜下所观察到的结构, 可通过计算机投放到投影屏幕上供全班学生观察;其二图像捕捉功能, 在实验课教学过程中对罕见、少见结构和典型结构可随时捕捉、照相保存在电脑中从而在教学过程中不断储备和丰富教学资料, 并将之用到后续的教学中去。
3.3 教学过程
先按传统的教学方法, 讲解实验观察的要点, 同时在数码显微镜下调好瞧距, 滑动推进器, 计算机上的TIGER互动形态学系统捕捉动态图像, 投放到投影屏幕上供全体学生观察;遇到典型的、少有的结构, 可以使用图像捕捉功能保存图片, 以丰富教学资料库。由于学生没有数码显微镜, 教师不能在主控台了解到各学生观察到的结构, 因此教师还需自由巡回解答学生观察中所出现的问题。如果遇到常见、典型的问题, 可以利用教师的数码显微镜通过投影屏幕向全体学生显示该结构并进行讲解。这样可以避免教师的重复劳动, 节约时间, 并规范、统一传递给学生知识。
3.4 管理及维护
为了使教师尽快地用好新教学系统, 在管理层面上应注意以下方面: (1) 严格把关, 搞好系统的安装、验收, 在安装验收过程中, 发现问题或不懂之处, 要求公司及时给予解决; (2) 积极开展培训对所有实验教师及实验员进行TIGER应用软件的培训, 并取得独立操作的能力。同时学习仪器常见事故的处理方法, 以致在实验课出现问题时能够及时给予解决, 保证实验教学的顺利进行; (3) 应定期检查, 多媒体显微实验教学互动系统常会出现接口松动, 内存条接触不良等情况, 因此每学期进行定期的检查、维护、维修、以提高该系统的利用率, 必要时对该系统进行升级, 适应信息化时代的发展。建议该系统与学校的网线相连, 以便应用校园网上的各种杀毒升级软件, 教学图片等资源。
4 讨论
相对于应用完整功能的数码互动教室的组胚实验, 本校的组胚实验具有以下优势:首先便宜实惠, 配置30人/教室的一套完整功能的数码互动教室大约高达200万人民币左右, 而本校的30人/教室的只有数码互动教室部分功能的教室大约只需20万人民币左右;其中的TIGER互动形态学系统捕捉动态图像的功能基本可以满足将信息正确的传递给学生的实验教学目的;其次可以减少不必要的浪费, 由于本校的教学目的主要是培养五年制本科生, 要求学生掌握扎实的基础知识以为他们的成长奠定基础, 而不是培养研究型的人才, 课程安排的时间都较紧凑, 实验课更是如此, 开展分组讨论、网上作业等高级功能等次数不多;即使是配置了这些高级功能使用的机会也很微小, 再从学校的实情出发, 还不如不配置。话说回来, 随着学校的发展, 学生素质的提高, 为学生发展着想, 配置完整功能的数码互动教室是首选之举。
数码显微镜 篇2
温州新星学校
吴宗印
[摘要]初中生物显微教学是指基于显微镜观察的生物教学内容，在整个初中生物教学领域起着举足轻重的作用。但在实际教学过程中，由于受到种种限制，教师普遍感到无处发力。利用自制数码目镜，再配以“摄像头录像大师”软件，为我们的生物显微教学提供了大量一手、直观的素材，课堂师生、生生交流的载体，复习及开发校本课程的材料等，从而大大提高初中生物显微教学的有效性。
[关键词]自制数码目镜
生物显微教学
校本课程
一、问题的提出
初中生物显微教学是指基于显微镜观察的生物教学内容，主要包括显微镜的使用、各种永久装片（切片、涂片）的观察、各种临时装片（切片、涂片）的制作和观察、以及在此基础上的生物结构和功能的分析和总结，分布于教材的各个层面，是了解生物内部结构和本质的重要内容，建构生物微观世界的知识体系以及生物微观结构和宏观功能的有机联系的重要过程，在整个初中生物领域教学起着举足轻重的作用。但在实际教学过程中，由于受到种种限制，如过分依赖二手素材而缺少直观的一手素材、显微镜下的图像难于呈现使教学缺少必要的载体、观察对象难于重复使复习课缺乏有效资料等，教师普遍感到无处发力，往往是教师讲得大汗淋漓，学生却是云里雾里，教学效果可想而知。
因此，如何将显微镜下的图像呈现到大屏幕上，成为我们教学的一手素材和直观载体，是我们值得研究的课题。现在虽有数码显微镜这样的先进仪器，但由于其价格昂贵等原因，一般学校装备不起。由此，笔者在教学实践中，结合其它多媒体技术，制造出了一种结构简单、价格低廉却又十分实用的数码显微镜的替代品——“自制数码目镜”，配以“摄像头录像大师”软件，在生物显微教学中大显身手。
所谓“自制数码目镜”，就是将我们经常使用的“普通CMOS无驱动摄像头（可手动调焦，摄像头的镜片与显微镜目镜直径相近，外观流畅，结构简单）”，调好摄像头的焦距后，通过USB接口连接到电脑上，再运行与之匹配的“摄像头录像大师”软件，将显微镜下的图像呈现在大屏幕上，并利用软件的适时拍照、连续拍照、录像等的功能，为我们的生物显
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微教学提供了大量一手、直观的素材，课堂交流的载体，复习及开发校本课程的材料等。
二、自制数码目镜在初中生物显微教学中的有效应用
（一）自制数码目镜为生物显微教学提供一手、直观的素材。
我们平时生物显微教学课堂大多先依赖于挂图、模型、图片、视频等这些二手资料，然后让学生通过显微镜的观察进行验证、比较，但两者往往存在偏差，学生难于把握，甚至不同的学生观察到的一手资料有所差异，这都不利于这方面知识体系的建构。
而利用自制数码目镜可以让显微镜下的图像直接呈现在大屏幕上，马上就获得了这方面的一手、直观的素材，它有着挂图、模型、图片、视频等这些二手资料所不具备的真实性和直观性，直接刺激学生的眼球，将微观的事物宏观化，起着事半功倍的作用，同时也能克服学生观察上的偏差。然后再与挂图、模型、图片、视频等这些二手资料进行相应的比较，便能很好地建构起生物微观的知识体系。
如在“动、植物细胞结构”的课堂上，笔者先将现场制作的洋葱表皮和人体口腔上皮临时装片放在显微镜下观察，再通过自制数码目镜将显微镜下的细胞图像呈现在大屏幕上，稍作介绍后，让学生对照着课本上的“动、植物细胞结构图”进行比较，并分析各个结构的作用。由于课堂是对真实的微观细胞这样一个真实的、直观的素材进行分析，学生较有兴趣，活动得以有的放矢，很好地完成了学习目标，并在这真实的素材中领略了生物微观世界的奥妙。
另外，在各生物微观结构的观察和学习中，如植物根尖结构与功能、茎的横切结构与功能、叶的纵切结构与功能、血涂片的观察等，利用这种方法，都能取得很好的效果，很好地帮助学生建构起生物微观结构和宏观功能的有机联系。
（二）自制数码目镜为生物显微教学课堂提供师生、生生交流的有效载体。
生物显微教学的真正难点在于装片（切片、涂片）制作过程、观察的角度、观察的部位或所处环境等方面的差异，导致个人看到的现象存在偏差，即有时教师看到的学生看不到，学生看到的教师又看不到，有些学生看到但其他学生看不到，而此时不论是教师、还是学生，想讲又讲不清楚，要画又画不准确，让我们的教学无处发力。
如在最基本的显微镜的操作这一实验教学课堂上，很多学生就难于把握如明亮的圆形视野、调焦时如何得到比较清晰或清晰的图像、玻片移动方向与图像移动方向的关系等，而这些现象和过程又难于准确表述。这时，我们可以利用自制数码目镜将相应的情景展现在大
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屏幕上，并将有关现象和过程进行拍照以便进行前后对比。而后，师生得以在这些直观的教学载体中，进行针对性的分析、交流、总结，很好地突破这一难点。
又如生物显微教学中非常难的“临时装片（切片、图片）制作和观察”中的异常现象的判定、原因分析及策略探讨这一部分，虽然教材中已经比较系统地列出，但总是难于把握，而且这些异常现象的出现又有不可预见性和不确定性，使得我们的教学无处下手。而这些问题的出现，也是因为我们在这个教学过程中缺乏有效的直观载体所致。利用自制数码目镜就能很好地解决这个问题。我们将学生在实验过程中出现的各种异常现象通过自制数码目镜呈现在大屏幕上，并进行拍照，师生利用这些载体进行充分的交流，共同找出和确定异常现象及其形成的原因和改进策略，并能通过对各种异常现象进行对比、分析，让学生对“临时装片（切片、图片）制作和观察”中的异常现象的判定、原因分析及策略探讨的相关内容有一个比较完整的把握，从中有效地突破这一生物显微教学的难点。
（三）自制数码目镜为生物显微教学提供复习和开发校本课程素材。
平时，我们对生物显微教学内容的复习往往是将有关知识简单地整理一下，最多再将相关的挂图、模型、图片、视频等二手资料重新过一遍，这样既不直观，也不新鲜，课堂非常乏味，效果也不好。而这些内容在前面观察以后又不能重现，这似乎是一个难于解开的结。
但有效利用自制数码目镜，就能很好地解开这个结。我们可以将平时上课，特别是实验中的有关图像或过程进行利用自制数码目镜，再配以“摄像头录像大师”软件进行拍照、录像，甚至有时可以加入声音解说，并将它们经过整理后保存下来，在以后复习中以一定的方式加以呈现，既直观、真实，又新鲜可人，很好地解决了生物显微教学复习课的素材和效率问题。
并且，这些素材是我们师生在平时的实验过程中直接观察到的现象和过程，有着比教材中的图文和挂图、模型、图片、视频等二手资料更好的可信度和直观性，如果我们对它们进行有针对性的整理和利用，完全可以保留作为以后的生物显微教学课程资源，成为开发校本课程的有益素材。
三、总结与思考
由此，自制数码目镜能将显微镜下的图像实时呈现在大屏幕上，配以“摄像头录像大师”软件的拍照、录像等功能，为我们的生物显微教学提供了大量一手、直观的素材，课堂师生、生生交流的载体，复习及开发校本课程的材料等，能较好地帮助我们突破生物显微教
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学中的诸多难点，为学生建构生物微观世界的知识体系以及生物微观结构和宏观功能的有机联系创造了良好的条件。只要我们能有效地利用自制数码目镜的这些现实实用功能，积极开发其潜在功能，自觉地应用于教学实践中，就能大大提高初中生物显微教学的有效性。
[参考文献] [1]华东师范大学《化学教学》编辑部．化学活动课及微型实验设计与实践[Ｍ]．民主与建设出版社
[2]生物教学显微投影仪，http://wuxizazhi.cnki.net/Article/TJJA198308031.html [3]欧阳芬.做专业的教师[M].四川教育出版社，2006，8 第4页
数码显微镜 篇3
关键词：数码显微互动实验室；动物组织学与胚胎学；翻转课堂；教学模式改革
前言：《动物组织学与胚胎学》是动物医学专业的一门重要专业基础课，是动物医学学生学好动物病理生理学、兽医临床诊断学、兽医内科学、兽医外科学及兽医产科学等动物医学课程的关键所在。其研究的内容包括动物机体的微细结构及个体发生和发育；该课程属于形态学范畴，研究对象细微复杂，专业术语多，所涉及内容广且抽象复杂，难以理解。大部分学生反映该课程是一门枯燥乏味、抽象艰涩、难以理解和记忆的学科。而传统《动物组织学与胚胎学》教学“以老师为中心”，老师则以幻灯片的形式对学生进行“灌输式”授课，学生只能被动的参与学习，这样不仅学生获得知识的量不大且不能加深记忆，因此教学效率低而导致学生的学习效率较低。“数码显微互动实验室”的建立与使用大大改善了传统《动物组织学与胚胎学》的教学条件，为传统教学模式的改革提供了优良的基础。在此情形下，对传统教学的方式方法进行调整改进已势在必行，本课题将充分利用“数码显微互动实验室”这一教学资源进行理论课与实验课“反转课堂”的教学改革，实现“以学生为主体”的实验与理论相结合的教学理念。
1、显微互动实验室创造的优势教学条件
学习最终的目的是将所学的知识应用于现实生活，解决生活中的专业问题，而实验课教学是学生尝试理论知识应用于实际的过程，进而使学生参加本专业工作时能够有的放矢，因此，在某种程度上，实验课比理论课更重要。传统的“组织学与胚胎学”教学实验中，学生各自使用自己的显微镜，只能独立观察各自的观察切片，不能同时观察到其他学生显微镜下的切片图像，无法实现切片标本多样性资源的共享[1]。并且学生使用传统显微镜时，师生不能同时观察切片，当学生找不到靶组织或有疑问时，老师只能在观察切片后给学生讲解，学生只能在老师的讲解描述中结合自己所观察的单一切片样本自己去找、去体会，观察的不够深入。这样学生不仅难以快速理解、掌握，由于切片样本单一，还耗费实验时间，大大降低了教学效率，不能整合优化多切片样本资源的同时观察及共享。数码显微互动实验室的显微镜下观察到的切片结构可以直接显示在与之相连的电脑上，当学生找不到目标结构或有疑惑时，师生便可以通过电脑显示屏观察切片，老师也可以在电脑屏很直观的分析指导问题所在。不仅缩短老师有针对性解答问题的时间而且学生也容易听懂，提高了教学效率。同时可以将某一同学发现的问题分享给全班同学，大家都能相互学习理解，实现多样性切片的资源共享，学生可以在有限的实验课时间内解决更多的知识点疑问，便于消化理解，学习到更多理论和实验契和的知识。数字化的显微数码网络互动教室的应用，实现了切片信息多靶样本的资源共享与整合，使教师与学生之间实现全面的沟通交流，发现问题并能及时解决，极大地激发学生的学习兴趣，明显提高了教学质量和教学效率[2]。
2、教学改革的必要性及“实验课反转课堂”这一教学模式的优势
当今社会对人才的实践能力要求很高，甚至出现了本科生与同专业的专科生竞争同一个岗位，结果专科生被录取而本科生被淘汰的情况，原因就是本科生大部分只会一些理论性知识，而实践操作能力却远不如专科生。本科生多“应试性人才”，动医专业毕业的本科生研究生甚至博士生在校期间成绩优秀，但却不会给动物看病的大有人在。
针对传统教学的这些不足之处，本课题基于“显微互动实验室”这一优势教学条件的基础上，对传统理论课和实验课的教学模式进行“反转课堂”的教学改革，即由传统教学中的“以教师为中心”转变为“以学生为中心”的教学模式。课前安排并指导学生对《动物组织胚胎学》理论课和实验课的一个知识点的课程内容进行预习、整理提前观察相关切片标本，以“教科书内容”为主，通过网络查阅相关知识体统的最新进展为辅，课后把相关内容进行梳理、串联。讲台下的老师有针对性的对于理论和实验切片内容讲解不准确、重点不突出的知识点强化解疑，便于同学理解掌握正确的重点知识点。由于学生课前已经对查阅的最新相关研究知识进行了梳理，再通過自己的讲解，可以极大地激发学生的科研兴趣。让学生参与教学这一环节，使学生由“被动的接收”变成“主动的学习”，在有限的教学时间，提高学生自主性和能动性，大幅度的提高学生理论课的提前预习和实验切片的观察能力，对于未来学生参加工作和科研奠定坚实良好的基础。
《动物组织与胚胎学》理论课和实验课“反转课堂”模式的应用，可以提高学生的学习兴趣，跳动学生的学习热情，引导学生创造性的主动去学习，从而培养学生的自主学习能力和创新性思维，极大的锻炼学生的实践能力。实现传统“应试教育”模式向“素质教育”模式的转变，提升教育教学质量。为社会培养一批理论与实践相结合的创业型和创新型高素质人才。
3、对传统教学模式进行“反转课堂”改革的具体措施：
3、1改变教学模式，增强教学互动；加强教学管理，严肃课堂纪律
《动物组织学与胚胎学》是重要的动物医学专业基础学科，内容抽象复杂，描述的是微观解剖学和组织学，正常情况下我们肉眼看不到、摸不着，学生普遍觉得抽象难懂、枯燥乏味。该课程的学习是在大学一年级，这时候的很多学生还未完成高中到大学这一角色的转变，大部分学生仍沿用高中的学习方法和听课方式，他们更习惯以老师为“拐杖”被动的去学习。大学老师授课多以课件为主，讲课速度较快，学生往往会跟不上老师的节奏。课程内容难、课时偏少、学生听课和学习方法不当的共同因素作用下，导致大部分学生因听不懂这门课而选择玩手机、开小差、睡觉甚至逃课，这种情形下改革已势在必行。
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（1）首先，老师应该严格实行点名制度或者课前提问上一节课的重点知识内容，保证所有学生都能来上课，杜绝学生逃课现象。
（2）其次，老师应该适当提及典型的关于动医临床方面的病例，把这些典型病例和理论课相关内容串联，比较并解释病变组织和正常组织有关的知识，强调该学科联系的重要性，煽动学生的学习热情，活跃课堂气氛，让学生主动参与到课堂中来。
（3）然后，老师还应该在讲课过程中积极向学生提问，间接督促学生集中听课的注意力，同时“反转课堂”的应用，还可以锻炼学生语言表达能力、创新性思维和主观能动性。
（4）最后，学校还应该加强有关人员的巡逻，加强教学管理，严肃课堂纪律。
3、2增加实验课课时，将理论知识结合实践讲解：
《动物组织学与胚胎学》实验课是学生将所学理论知识应用于实践生活的重要途径。理论课是基础，实验课才是重点。实验课甚至比理论课更重要。老师应该用最短的时间将理论知识用知识网络图的形式概括讲解，将具体的内容以问题的形式作为课后作业，让学生用大量的课后空闲时间细细阅读、理解，不懂的地方在课堂上提出来，老师给学生集体讲解。这将避免实验课中理论课基础知识的过度重复，占用大量的实验课课时，让学生有足够的时间观察切片。同时西北农林科技大学动物医学院组胚教研室已经将《动物组织学与胚胎学》实验课2学时调整为3学时，这样学生有足够的时间观察切片，便于深入的理解、消化、应用。利用现有的“数码显微互动实验室”这一教学平台，结合组织切片具体讲解，期间可以适当给学生放一些典型病理性的组织切片，让学生将正常组织与病理组织对照学习，加深记忆。同时又可以提前学习《病理解剖学》相关知识，为以后《病理解剖学》的学习打下坚实基础。还可以活跃课堂气氛，让学生主动参与学习，积极吸纳知识，提高教学效率。
结论：“数码显微互动实验室”的出现是《动物组织学与胚胎学》实验教学的一个巨大飞跃，可以有效的针对切片靶样本多样性将讲解、示教、观察、问答、讨论、测试、监督和共享等各个环节有机结合在一起，实现了实验课教学模式的改变，同时“理论课和实验课反转课堂”教学的应用，让学生主动投身于教學环节，调动学生的学习热情，提高理论课和实验课的教学效率。实现高校传统教学模式中的“应试教育”向“素质教育”的转变，且可将“数码显微互动实验室”的作用发挥到最大，在资源最大化利用的同时为社会培养了创新型和创业型的高综合素质人才。
参考文献
[1]杨力，郭泽云，吴春云，李坪.数码显微互动教学在组织胚胎学教学中的应用[J].解剖学研究，2011，33（5）：1-4.
[2]张新华，孙建华，徐辉，周国民.数码互动显微实验室在组织学实验教学中的应用[J].解剖学杂志，2004，27（2）：10.3969/ j.issn.1001-1633.2004.02.038.
数码显微镜 篇4
手持式数码显微镜已被广泛应用于产品质量检测和鉴定、刑事鉴定、珠宝文物鉴定修复、数码教学、生物实验、阅读辅助等领域。手持式数码显微镜有多种特点:1) 携带方便, 重量280 g, 产品长度10.2 cm, 直径3.2 cm;2) 调整简便, 内置8个高亮度LED灯, 自动或手动调节或平衡颜色亮度;3) 操作简单, 一个拍照按钮;4) 外观简洁, 一根USB2.0连接线;5) 使用环境要求不高, 适用连接PC计算机使用, 操作系统Windows 2000/XP, Vista。
本文的应用研究在于, 手持式数码显微镜的USB2.0接口连接到PC的USB后, 利用Math Works公司开发的Matlab GUI创建Active X控件客户端, 调用数码显微镜的SDK中的控件控制数码显微镜, 实现对硅块表面粗糙程度的快速分类, 满足大生产中IPQC的要求。
1 Matlab GUI的Active X简介
Matlab的GUI (graphical user interface) 是Matlab提供的图形化的用户界面。在界面中我们可以像在VC++和VB中一样调用控件或组件执行交互任务。
GUI中的Active X提供了一种同外部程序交互的接口。使用Active X的客户端可以很容易地将不同厂商开发的Active X对象集成到Matilab的GUI的解决方案中。当然也可以用Matlab制作Active X对象后作为服务器被其他程序调用。表1是Matlab/Active X常用的命令。
2 数码显微镜的应用背景
本实例在Matlab环境中作为客户端调用数码显微镜厂商的Active X控件。并使用对象集成的各项属性、方法完成数码显微镜各项功能。
在太阳能硅片的制程中, 硅块磨面后的表面粗糙度对后序的硅片质量有影响, 一般情况下, 硅块表面粗糙度越大, 后序的切割硅片良品率会下降。为此考虑能否截留表面粗糙度大的硅块, 以避免流向切割工序, 这样可提高硅片切割良品率带来明显的生产优化。
硅块表面粗糙度一般为Ra0.1 mm左右, 目前采用日本三丰 (Mitutoyo) 的粗糙度测试仪SJ-201P检测, 该测试仪评价长度12.5 mm, 一次测量耗时20 s左右。一块硅块至少须要检测4个面的粗糙度, 显然耗时长而不能适应大规模检测。本实例在Matlab环境中创建客户端调用数码显微镜厂商的Active X控件, 运用数码显微镜区分硅块表面的粗糙度大小。该方法一次检测时间为5 s, 比原来检测方法缩短了3/4, 可适应大规模检测。
3 实现方法
用Matlab分析合格的粗糙度硅块表面的灰度特征。用其他硅块的表面灰度特征与之对比, 通过对比的差异大小来区分是否合格。
Matlab中新建timer控件, 设置每隔1 s执行读取图像数据, 计算图像灰度特征并显示在文本框中。按下数码显微镜上的按钮则把文本框中的数据保存在表格中并累加数据个数, 当保存的个数是5时, 则计算5个数的平均值并显示在另一个文本框中。
在画面中新建开始检测按钮和停止检测按钮。开始检测按钮用start语句启动timer定时器开始计时。
停止检测按钮则用stop语句停止timer控件停止计时。
数码显微镜选用型号为AM413ZT, 具有偏光功能, 对于观测物体镜面反光通过滤光及调节光的强弱, 达到很好的效果。本产品提供SDK, 安装软件:DNVideo X_V3.0.13_Installer。安装目录里的help文件里有详细的DNVideo X的Active X控件参考, 其属性和方法如表2所示。
3.1 获取图像数据
由于本次运用数码显微镜观测硅块表面质量, 所以第一是要获得硅块表面的视频。第二是获得硅块表面的图像数据, 将图像数据的分析结果显示在计算机画面中。因此新建一个画面文件扩展名为fig, 插入一个名为DNVideo X Control的控件activex1, 调整好控件在画面中的尺寸。
在画面文件初始化的过程中新建控件timer及初始化DNVideo X Control, 主要程序如下:
在timer_over的过程函数中获取图像数据并转化成Matlab常用的图像对应的矩阵格式, 主要程序如下:
3.2 显微镜上的按钮响应事件
在整个连接中, 按下数码显微镜上的按钮则保存数据在表格中。在fig画面初始过程中用invoke先执行了一次Micro Touch Pressed事件, 目的是加载保存数据的表格控件。随后为编程习惯注册了myclick2函数, 每当按下数码显微镜上的按钮时则执行myclick2函数。myclick2函数将文本框中的灰度特征值保存在表格中。
4 结论
用Visual BASIC, Visual C++可以创建和引用Active X, 数码显微镜SDK也提供了一些Sample供各种软件开发者参考。用Matlab做图像的解决方案可以节省开发时间, 虽也有一定的局限性, 但用Matlab做一些应用研究还是比较好的选择。
参考文献
[1]飞思科技产品研发中心.MATLAB 7基础与提高[M].北京:电子工业出版社, 2005.
[2]孙兆林.MATLAB 6.X图像处理[M].北京:清华大学出版社, 2002.
数码显微镜 篇5
关键词：数码显微镜互动系统,临床检验基础,形态学
随着现代社会经济和技术的发展, 尤其是计算机科学和多媒体技术的迅速发展, 多媒体教学得到应用和推广, 现已逐步取代传统教学模式。临床检验基础是医学检验专业重要的专业课程之一, 其中形态学是学生学习的重点和难点。传统形态学实验教学一直采用普通光学显微镜示教模式, 存在教学资源短缺、课堂秩序凌乱等诸多弊端。数码显微镜互动系统集显微镜成像系统、计算机系统、图像处理系统和语音系统于一体, 相对于光学显微镜而言, 在观察效果、指示效果、图像记录、实验效率等方面均有很大优势[1]。2007年, 苏州大学医学二系筹建的数码显微镜互动形态学实验室投入使用, 为了检验教学效果、评估应用价值、探讨应用前景, 笔者在临床检验基础课程教学中以苏州大学医学院医学检验专业五年制本科生为受试对象, 回顾性统计了采用传统教学模式 (2002—2004级) 和采用数码显微镜互动系统模式 (2005—2008级) 学生的考试成绩, 并进行问卷调查, 分析两种教学模式的效果。
1 对象与方法
1.1 对象
以苏州大学2002—2008级五年制医学检验专业学生为受试对象, 共212人, 其中男63人, 女149人, 年龄23~24岁。在临床检验基础课程实验教学中, 将2002—2004级92名学生设为对照组, 采用传统教学模式;将2005—2008级120名学生设为实验组, 采用数码显微镜互动系统教学模式。两组前期均学完相关基础课程, 任课教师相同。
1.2 方法
1.2.1 教学方法
按教学大纲要求, 由负责临床检验基础实验教学的4名教师进行教学, 固定授课内容和授课顺序。对照组:教师先在多媒体教室采用多媒体课件进行相关章节基础理论教学, 然后采用普通光学显微镜镜检示教方法进行形态学检验实验教学。实验组:基础理论教学与实验教学均安排在数码显微镜互动实验室进行。
1.2.2 测试方法
两种教学模式总体课时数和见习内容均相同, 课程结束后, 从题库中抽取试卷进行基础理论和实验操作闭卷考试。
1.2.3 问卷调查
采用问卷调查形式, 从教学互动性、形象直观性、学生主动性、提高注意力、增强记忆力、扩大知识面、提高学习效率、增加学习兴趣和综合效果9个方面, 对实验组进行调查, 了解数码显微镜互动系统与传统教学模式的优劣。共发出问卷120份, 当场回收有效问卷120份。
1.2.4统计学方法
应用SPSS 11.0统计软件进行卡方检验。
2 结果
2.1 两组理论和实验操作考试成绩比较 (见表1)
对照组理论考试成绩平均 (81.5±9.1) 分, 实验组 (88.1±6.2) 分, 差异有显著性 (P<0.05) ;对照组实验操作考试成绩平均 (12.5±3.2) 分, 实验组 (16.3±2.4) 分, 差异有显著性 (P<0.05) 。数码显微镜互动系统教学模式优于传统教学模式。
2.2 实验组问卷调查结果 (见表2)
3 讨论
医学检验专业教学大纲要求实验课占整个教学的一半课时, 其中形态学检验是学习的重点和难点。长期以来, 形态学检验教学模式以多媒体课件展示图片和光学显微镜展示标本为主, 不仅存在图像失真、清晰度差问题, 而且教学资源有限, 一名教师至少要指导15名学生, 难以解答每位学生的疑问, 导致有效教学时间缩短。因此, 难以真正实现师生互动, 达不到理想的教学效果。
数码显微互动系统集语音交流、图像分析、信息共享等功能于一体, 图像逼真, 提高了示教效果;资源共享, 拓展了信息容量;图像实时传送、语言信息无障碍交流, 提升了教学成效;计算机远程控制增强了指导作用。该系统为形态学实验教学提供了一种效率高、沟通强的新型教学手段, 避免了传统实验教学模式的弊端, 从而提高了教学质量[2~4]。
苏州大学医学检验专业自2007年投入使用数码显微镜互动系统以来, 一直致力于该教学模式的评估工作。笔者回顾性分析了2002—2008级学生的考试成绩, 并进行问卷调查。结果显示, 在试卷难易程度相当的情况下, 实验组理论和实验操作考试成绩均好于对照组, 差异有显著性。这提示数码显微镜互动系统不仅能加深学生对形态学知识的感性认识, 而且能巩固相关理论知识, 产生双向正反馈效应。问卷调查结果也显示, 86.5%的学生认为数码显微镜互动系统教学综合效果明显, 突出表现在教学互动性 (88.3%) 、学生主动性 (89.5%) 、扩大知识面 (90.5%) 、提高学习效率 (84.2%) 、增强学习兴趣 (88.5%) 5个方面。
虽然数码显微镜互动系统应用于教学取得了良好效果, 然而在教学过程中我们也发现了一些新问题, 如学生随意按动提问按钮、利用电脑聊天、玩电脑自带的游戏等。因此, 学校必须加强管理, 可采取删除、安装硬盘保护等措施[5], 使该系统更好地为教学服务。
总之, 在正确引导和管理下, 数码显微镜互动系统教学效果优于传统教学模式, 受到师生欢迎, 值得进一步推广应用。
参考文献
[1]葛永斌.数码显微镜DIY及应用探讨[J].生物学杂志, 2005, 22 (1) :33-54.
[2]张卫华.数码显微互动系统在组织胚胎学实验教学中的应用[J].宜春学院学报, 2009, 31 (4) :169-170.
[3]赵宏贤, 徐富翠, 黄吉春, 等.组织学实验课显微数码互动与普通教学的对比研究[J].西北医学教育, 2007, 15 (5) :896.
[4]李惠芬.浅析显微数码互动系统在病理学实验教学中的应用[J].医学理论与实践, 2011, 24 (23) :2897-2899.
数码显微镜 篇6
数码显微设备是指把显微镜与多媒体技术、计算机网络技术结合起来的一种光电图像转换装置, 它突破了传统显微镜光学设备只能即时实验, 无法保存结果、无法共享实验成果、显示结构不够直观的缺点。初中生物教师引导学生应用数码显微技术开展互动教学, 能够极大地提高生物实验的教学质量。
一、监控学生的实验互动
学生在开展互动实验时, 有时不够了解实验目的和实验步骤, 他们在实验时会出现各种错误。如果教师不能给学生及时地引导, 学生有可能会在实验中浪费大量的时间。数码显微设备有集成监控的功能, 教师可以在监视屏幕中看到每一个学习小组的实验情况, 如果发现某个实验小组的实验过程出现问题, 可以立刻提醒该小组的学生注意, 并给予引导。
以“单细胞生物”这一课为例, 教师引导学生做“细菌的革兰氏染色”实验, 有些学习小组的学生对做染色图片的过程有争议, 他们反复地进行实验却没有将一个实验进行到底, 教师通过监控了解到学生的争议, 就要引导学生掌握染色的技巧。还有一个学习小组成员在染色时使用的涂菌过厚, 使菌体无法重叠, 所以难以分析实验的结果, 教师通过监控了解到该情况, 可以即时给予学生提示。另一个学习小组实验时出现乙醇脱色的现象, 导致实验无法成功, 教师可以通过监控即时纠正学生的错误, 让他们思考如何才能进行正确的实验。
学生在进行“功能微生物的筛选”实验时, 通过显微镜观察细菌的构造, 观看它们的荚膜、鞭毛、芽胞等, 有时学生无法对实验现象进行分析, 他们使用即时音频的方法说出自己的困惑, 教师可以给出学习的要点, 让实验小组共同思考、共同讨论, 用即时监控的方法加强与学生的互动。
教师使用数码显微互动实验教学, 就需要通过监控系统即时给学生帮助和引导, 让学生在实验中一边实践、一边思考。
二、记录学生的实验过程
在学生实验中, 有时学生虽然得到了实验的结果, 然而却无法了解自己实验的过程是不是最有效、最正确。数码显微互动实验设备具有即时存储实验结果的功能, 如果学生能够看到自己数次实验的结果, 他们就能够在和同组或异组的成员共同探讨, 分析自己实验的质量, 找到改进实验的方法。
以教师引导学生学习“源远流长的发醇技术”为例, 教师引导学生用血球计数板进行醇母菌直接计数的实验, 由于醇母菌发醇的数目太多, 且密度很大, 学生无法准确计数, 更不了解自己的发醇方法是否达到实验要求。教师可以引导学生拍下实验结果, 通过数码显微设备的调色相、保和度等功能提高图片亮度, 学生就能够直观地了解到每一次自己发醇的质量。同时学生可以观看同组或异组学生实验的成果, 分析自己的实验结果和他人的成果有什么区别。
交流是实验教学中的重要过程, 使用传统的显微镜, 学生的实验过程会稍纵即逝, 那么学生交互的对象仅仅只限于同组一起做实验的成员。使用数码显微设施进行实验, 教师能够引导学生记录下实验的过程, 在实验后和其他学生共同讨论, 学生得到更多交流的机会, 和同学共同分析, 他们就能够找到实验的最佳方法才能取得最好的实验效果。
三、展现学生的实验结果
学生完成实验后, 有时希望自己的实验成果能够得到更多人的指点, 过去传统的显微技术只能即时完成实验, 难以保存实验结果, 而数码显微技术具有网络功能, 学生可以通过网络把自己的实验过程发表到QQ上、微博上, 与有共同兴趣爱好的人一起学习。
以“奇妙的微生物”这一课为例, 教师可以在引导学生做菌体结构观察时, 让学生把自己的实验过程和实验结果放到网络上, 结果学生收到一条有专业知识网友的留言, 那位网友指导学生更佳的玻片插入方法, 可以得到更佳的实验效果。
还有一名同学把酵母发酵的过程拍成了几万张数码照片, 其中有一幅是酵母出芽繁殖的过程, 这位学生拍下的照片成为教师与学生学习的重要素材, 同时这名学生还将几万张照片发布到网上, 与其他的朋友共享。这些素材成为其他朋友研究和学习的素材之一, 网上的朋友与这位同学互动, 给实验过程提出了很多有益的意见。
学生如果没有足够的实验素材, 在与人交互时只用文字描述, 就会显得实验过程过于抽象, 即使学生愿意互动也得不到良好的交互效果。使用数码显微设备实验, 学生可以突破目前交流的范围, 与更多的人互动。教师可以引导学生利用数码技术录下实验的过程, 鼓励他们与网络上更多的人互动, 这种互动方式能够拓宽学生的视野。
数码显微镜 篇7
关键词：中药鉴定学实验,数码互动显微系统,考核方法
随着现代科学技术水平的不断发展,新的教育教学手段正在引入实际教学中来。中药鉴定学实验作为培养学生实验技能和动手能力的重要课程,为了适应新时代人才培养的要求,其教学手段也在不断更新[1]。数码互动显微系统是集数码摄像、语言交流、视频交流和多媒体平台为一体的现代高科技教学手段[2],其在中药鉴定学实验课程上面的应用给中药鉴定学实验教学带来巨大变化,如由教师为主导的教学模式改变为以学生为主体教师为引导的教学模式;师生间可以做到实时互动交流;实现图像和资源异地实时共享等。随着教学模式的改变,以往的单一的实验考核模式已经不能适应新模式下教学的考核要求,为了能够更加客观的反应实验教学效果,我们对实验考核方法做出了改革尝试。
1对传统的中药鉴定学实验课成绩评价方法的分析
目前,我校中药鉴定学的考核成绩分配比例为实验考试成绩占20%,理论考试成绩占80%。其中实验考核成绩包括实验报告成绩和未知药材粉末鉴别成绩,二者的分配比例为1:1。按照中药鉴定学教学大纲的学时分配,实验课程和理论课程的学时分配比例为1:1,可见实验考试成绩占总成绩的比例较小,分配存在一定的不合理性。其次,实验报告成绩不能真实反应学生的实际操作情况,由于学生实验采用一人一机的操作方式,教师无法确认学生的实验报告绘图是否与学生实际观察到的现象一致,所以在实验报告中出现了一部分学生照书本上的理论图绘画来完成显微作图,把理化鉴别的结果照抄下来的现象。另外,实验考核内容设置存在一定的弊端,能力考核不够全面。只考察了学生的显微鉴别能力,未考察学生的性状鉴别和理化鉴别的能力,而且在显微鉴别考察方面,有一些同学也是仅凭猜测的方式回答问题,未真正掌握区分和鉴别未知药材粉末的方式和方法。
2基于数码互动显微系统的中药鉴定学实验考核改革与实践
数码显微互动系统是近几年新兴的新型教学工具,可将观察、数码摄像、语言互动和多媒体四大功能融于一体,形成一种师生交流互动的、信息资源共享的、高效率的实验教学体系。基于数码显微互动系统的省时省力、大信息量和自由灵活沟通等优势条件下,可设置多元化的实验考核方式。
2.1改革实验报告内容
为了检查与督促学生每节课上均能认真地完成实验操作,切实扎实地掌握实验内容,实验报告实行图片联合文字方式,即实验时要求学生拍摄具有代表性特征的鉴别结果图片,并按照实际拍摄图片绘制实验报告,将图片与实验报告一起上交作为完整地实验报告。教师可结合学生拍摄的图片与文字实验报告对学生的学习情况进行评阅,并核对拍摄图片与实验报告结果的一致性,避免了学生照抄书本的现象。
2.2改革实验考试内容
为了更加全面地考核学生对实验知识的掌握情况和实验技能,实验考核变单一的未知药材粉末鉴别为药材性状鉴别和粉末鉴别两部分内容。每名学生随机抽取20味来源于不同药用部位的中药材个子货或饮片,在规定时间内通过性状特征进行鉴别;随机抽取来源于不同药用部位的3种未知药材混合粉末,采用显微鉴别和理化鉴别的方法进行鉴定,同时将鉴别结果拍摄图片记录。
2.3提高实验考核成绩比例
将实验考核成绩的比例从原来的20%提高到30%,文字实验报告成绩占5%,图片报告成绩占10%,性状鉴别成绩占7.5%,未知药材混合粉末鉴别成绩占7.5%。其中图片报告成绩所占比例较大,目的是为了使学生能够重视每一节课的实验操作,掌握扎实的基本功,这是培养学生实际操作能力、分析与解决问题能力的重要基础。
2.4改革考核评价方式
学生的学习效果采用“综合指标评价”法[3]进行评价,即包括实验考核成绩、实验操作技能、实验报告成绩和实验汇报情况,根据这四部分考核结果给每一位学生形成综合评价报告,较为全面、综合地评价学生的学习效果。
3改革效果评价
改革实验考核内容和考核分配比例之后,学生对实验操作的认真度大幅度提高,实验报告再未出现照抄书本的现象,实验拍摄图片清晰、准确,实验操作技能逐步提升,实验考核成绩也显著提高。通过对我校2010、2011、2012届学生的实验成绩分析观察可见,与2009级比较,实验报告成绩分别提高8.2分、10.0分、12.4分;实验考核成绩分别提高了6.6分、8.3分、7.7分。可见重新设定的实验考核内容与方法使对学生的考核变得更为全面,同时具有促进学生学习,提升教学效果的作用。
4讨论
4.1实验考核权重比例的变化
实验教学作为中药学教育的重要组成部分,它对学生实验技能和实际工作能力的培养越发重要。在现行的教学大纲中,中药鉴定学实验学时与理论学时1:1的分配比例显示了实验教学的重要地位。但是实验成绩所占总成绩比例仅在20%的现象可能与实验教学条件有关,如长期以来实验课程主要以显微鉴别为主,若增加考核成绩比例,无疑只是提高了显微鉴别的重要性,对整体知识体系掌握的促进作用不强。实践证明数码互动显微系统的引入给传统的教学模式带来新变化,学习内容更加丰富,学生的自主学习能力也得到提升,实验课程的作用越发突显,因此提高实验教学考核成绩的比例也是理所应当的事情,其结果可以进而促进和推动教与学双方对实验教学的投入。
4.2实验考核内涵的变化
对学生从事实际工作能力的培养应在学习过程中不断地锻炼形成。改革实验考核内容,如增加提交图片作业,并且设定其占实验考察总成绩1/3的比例权重,旨在督促学生认真地完成平时的实验内容,奠定扎实的基本技能与基本知识基础,提高每一节课的教学质量,通过全部课程扎实的知识积累,在课程结束后的实验考核中定会获得较好地成绩。同时,性状鉴别为中药鉴定学知识体系中的重要鉴别方法与教学内容,在以往的实验课堂上学生重显微轻性状现象特别明显,加入了性状鉴别考核之后,学生加强了对性状鉴别内容的重视,也使学生的知识体系变得更加完整和全面。
结束语
基于数码互动显微系统的优势,改革中药鉴定学的实验考核方法和方式,提高实验课程对学生实验技能和能力培养的作用。改革后的实验考核内容和方式能够较为客观、真实地反应学生的真实学习状况,考核成绩也更佳公平、公正,同时学习积极性也被极大地调动,激发了学生的学习热情。
参考文献
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[2]毛海霞,杨利艳.数码显微互动系统在实验教学中的应用与管理[J].实验室科学,2012,15(3):164-166.
数码显微镜 篇8
1 数码显微互动实验教学系统简介
根据我校的具体情况, 采用Olympus显微镜来组建数码互动实验教学系统。该系统包括64台学生显微镜、1台教师显微镜和配套投影设备, 在教师和学生的每台显微镜上都配备了计算机并通过网络互相连接。计算机与数码成像系统通过USB2.0接口相连, 无论是成像清晰度, 还是色彩还原能力都远远超过了通过传统幻灯片或多媒体投射到屏幕的效果。教师能便捷地通过网络统一管理学生端计算机, 高效、生动地开展实验教学。
2 传统教学模式存在的问题
2.1 学生素质低
我校五年制护理专业学生主要来自初中毕业生, 大部分学生学习能力较差、基础知识薄弱, 在中学时也没有养成良好的学习习惯;由于成绩一般, 长期被教师忽视, 学习信心不足, 也缺乏学习兴趣。三年制护理专业学生中, 有相当一部分学生来自乡镇, 以前从未或很少接触显微镜, 对于一些基本操作如在低倍镜下如何调清视野都不熟悉, 需要从显微镜的使用开始指导。
2.2 教学效率低
传统病理实验教学主要有两种教学形式, 一是观看教学录像, 二是观察病理切片及大体标本。在上课时存在以下问题: (1) 观看教学录像时, 由于学生基础差, 正常组织结构不清楚, 观看录像后不懂的地方仍无法记住, 更谈不上和教师进行实时交流, 导致学生学习兴趣严重缺乏。 (2) 学生观察切片时, 往往找不到典型结构又不愿提问, 比如朗格汉斯巨细胞、肉芽组织中的巨噬细胞或中性粒细胞、鳞癌细胞间的细胞间桥等。理论课上模式化的幻灯、挂图或课件当中的典型图片往往与实物标本不同, 教师所讲与学生所看不符, 学生心理上易产生对观察切片的排斥感, 最终导致学生对本专业失去学习兴趣, 学习主观能动性变低, 为了应付考试被动地死记硬背。有时同一个问题, 不同学生会反复提及, 但因仪器所限, 教师对学生存在的共同问题无法集体示教, 反复在单个学生镜下进行指导, 疲于奔走, 效率低, 极大限制了实习课的质量。 (3) 对于典型病变, 我们还要求学生进行绘图, 在切片资源不足的情况下 (学生打碎切片过多) , 导致两个学生共用一台显微镜进行观察、绘图, 由于传统光学显微镜的独占性, 使得学生间互相干扰, 严重影响实验效果。 (4) 对于实验课时较少的班级, 在开设实验课时, 教师会选择若干典型切片以显微示教片的方式进行, 在显微镜旁用文字标示出显微镜下箭头所指的病变, 但这种方式最大的一个弊端是学生不能移动切片, 不利于与病变周围组织比较, 也不利于观察病变全貌。一旦有学生移动过切片, 就会导致后面观察的学生得到错误信息, 非但不能加强理论课知识的学习, 反而有误导作用。
3 数码显微互动系统在实验教学中的应用
3.1 教学过程直观、形象, 提高了课堂效率
数码显微互动系统, 解决了传统病理学显微实验教学中最主要的矛盾, 即镜下观察图像的独占性和非交互性。教师镜和学生镜下的图像均可经图像处理系统实时传输到与之相连的电脑显示器上, 即在教师端的电脑上, 点击“上课模式”后, 便可将教师镜下的图像实时传输到64台学生电脑端, 同时也可经多媒体投影机投射到大屏幕。教师在讲解时, 既可用鼠标点击病变, 亦可在大屏幕上指出病变, 有利于每个学生都能清楚地观察到病变。对于学生的共同问题, 减少了教师重复解答, 提高了课堂效率。在数码显微互动实验教学系统的帮助下, 学生观察切片前的理论复习, 可针对镜下图片, 有的放矢。如在镜下找风湿性心肌炎的风湿小体结构, 先带领学生在低倍镜下 (物镜放大倍数为10倍) 从上到下、从左到右的浏览切片, 浏览过程中边叙述边用鼠标点到正常心肌、间质分布、间质当中血管的位置;后在血管周围找到风湿小体, 这时可选择性地转到高倍镜下, 仔细观察风湿细胞。这样一步步引导学生发现典型病变所在位置, 让所有学生都能听懂、看懂, 切实掌握实验课内容, 增强学习信心和兴趣。
3.2 随时监控, 及时纠错, 加强互动
在教师电脑上点击“监控”, 便可将学生端显微镜图像传到教师端, 使教师实时观察课堂上每个学生的显微镜画面, 掌握整个班级的实验进展情况。教师可根据需要选择性的放大任意画面, 并通过“转播”将学生镜下画面转播至所有学生端及教师端电脑, 同时通过多媒体投影机系统投影到大屏幕上, 实现镜下图像共享。如可将某位学生找到的典型视野切换放大, 让每个学生都能看到该生的观察过程;亦可让该生叙述找病变的步骤方法, 避免因学生操作不当、盲目寻找而耽误时间, 同时加强了学生间的互动, 效果显著。有的学生在教师讲解切片后, 不认真观察, 教师通过监控, 可立即发现并进行提醒;对于监控画面长时间不动的学生, 也可要求其找出画面中的病变。教师指导方便快速, 达到了因材施教和个别化教学的效果。若在监控时发现学生观察切片有困难, 教师可随时帮助查找, 学生也可就发现的问题与教师及时交流、请求示教, 打破了师生交流时间与空间的限制, 简便、高效地实现了师生互动。
3.3 资源共享, 充分利用教学资源
对于重点观察并要进行绘图的切片, 学生先在镜下找到病变, 实时显示在电脑上, 然后再进行绘图, 视野更大、更清晰。如对于细胞间桥这样的结构, 在高倍镜下不是每个学生都能观察到的, 但通过电脑屏幕转换则非常清晰, 即使两个学生共用一张切片观察、绘图也很方便, 直接面对电脑屏幕指点病变部位, 进行小声讨论, 相互促进, 激发学习兴趣。对于一些稀缺的切片, 可通过教师显微镜投影到大屏幕上, 让全体学生共享, 解决教学资源的不足, 使现有资源得到充分利用。同时, 该系统在所有计算机上还配备了电子切片库和标本库, 不仅有大量的病理学教学资源, 还有组织胚胎学的相关切片, 有利于学生随时回顾正常组织结构, 从而更好地掌握疾病的组织结构改变。
3.4 作为“发现者”的成就感可增强学生主动性
兴趣是学生学习的内在动力。学生一旦对学习产生兴趣, 他们就会处于高度兴奋状态, 主动进行分析、理解、内化, 最大限度发挥聪明才智来获取知识。学生一旦进入多媒体互动实验室, 立即被图像、声音和动画等形式多层次、多角度所呈现的教学内容所吸引, 从各方面调动了学生学习兴趣、注意力和积极性。苏霍姆林斯基曾说:“人的内心里有一种根深蒂固的需要, 总要感到自己是发现者、研究者、探索者”。我们借助图像数码处理技术及高速网络传输技术, 通过教师的启发, 将抽象的描述性知识具体化、形象化, 让学生发现病变。这种发现病变的成就感, 有效激发了学生的学习兴趣, 从“要我学”转变为“我要学”, 发挥学生学习主动性, 自觉创造主体性学习空间。
3.5 促进教师教学手段、教学模式、教学思想的转换
数码显微互动系统改善了教师的工作条件, 促进了传统教学模式改革, 明显提高了实验教学质量。教师可随时与学生对显微镜图像进行交流, 及时发现实验中存在的问题并予以纠正, 使师生交流更直接、有效, 实现远距离“面对面”教学, 打破了传统实验课教学活动中师生交流的瓶颈, 实现了师生间全方位互动。基于多媒体互动教学系统, 教师可开发多种教学手段, 如将一些要点问题的显微镜图像显示在所有学生电脑上并提出问题, 师生可同时观看并进行讨论, 活跃课堂气氛的同时使学生产生强烈的学习欲望[2]。教师也可事先编辑作业或试题, 学生课后按教师要求, 对相关图像的特征结构做出标记、辨识或文字说明, 完成后上传至教师端的指定位置, 以便教师批改作业和了解学生对课程内容的掌握程度, 实现上交电子考卷 (或作业) 功能。诸如此类教学手段的改革和应用, 必将带来教学理念的全新变化, 即传统的以教师为主体、学生为客体转变为以学生为主体、教师为客体的教学模式。
总之, 数码显微互动系统的应用使形态学实验教学模式发生历史性的转变。如何充分发挥数码显微互动系统的优势是一项全新挑战。这有赖于教师积极性的调动, 不断应用和探讨, 在应用中熟练掌握和开发设计实验课教学中多种互动环节。在实际操作中, 还要叮嘱学生注意仪器设备的操作规范[3], 以使学生顺利完成实验, 让数码显微互动实验室更好地为病理学教学服务, 达到预期实验课教学目的。在师生的共同努力下, 最终形成全数字化、网络化的开放型实验教学系统, 以取得更好的教学效果。
关键词：数码显微互动系统,护理专业,病理学,实验教学
参考文献
[1]赵佩瑾, 李志红, 崔茂香, 等.数码显微互动实验室在病理学实验教学中的作用[J].才智, 2009 (1) :279~280.
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数码显微镜 篇9
随着科学技术的不断发展,教育体制的不断改革,教育教学方法必须紧随改革步伐,不断完善和提高。基于中药鉴定学实践教学内容复杂多样、形象性和操作性强等特点,如何在有限的教学时间内较好地完成教学任务,使学生的思维与工作能力得到塑造与提升是教学改革需解决的重要问题。数码互动显微系统凭借其省时、准确、声形并貌、内容丰富等诸多优点为中药鉴定学实践教学带来全新气息,极大地提升了教学效果[6,7]。
1 中药鉴定学实践教学改革的必要性
1.1 传统教学方法存在诸多不足
传统的中药鉴定学实践教学存在教学模式陈旧、效率低、教学示范性差、师生间和学生间沟通少、教师对学生操作能力缺乏把握、讨论环节缺失和资源无法共享等问题[8]。学生采用一人一台普通光学显微镜单独进行实验操作的模式,教师必须对每个学生分别进行指导,常发生学生排队等候老师进行实验指导的情况,而且教师几乎一直都是在不断地给每个同学解答同一个共性实验问题,费时费力,效率很低。学生花费大部分的时间完成显微鉴别的实验内容,对性状鉴别和理化鉴别等实验内容的操作常常草草了事,忽视了性状鉴别和理化鉴别在中药材品质评价中的同等重要作用,未能很好地达到实践课程教学的预期效果,导致中药鉴定学实践教学不能较好地帮助学生学习和理解理论知识,提高学生实验操作技能。同时,实验课上周而复始地重复相似的操作内容,也严重地影响了同学对中药鉴定学学习的兴趣。
1.2 数码互动显微系统的优势
数码互动显微系统可利用其数码摄像、语言交流、视频交流和多媒体平台,将教师个别地手把手地教学生用显微镜进行微观形态观察,变为师生互动的、图像共享的、高效率的教学体系[9]。实验室中的所有显微镜都与计算机相连,显微镜下的图像在计算机上同步显示,并可通过多媒体系统投影在大屏幕上,教师可对真实图像进行讲授、比较、分析和提问。利用语言交流和视频交流平台可实现多画面实时显示和师生间的语音交流。此系统还可通过计算机和网络的作用,存储图像信息并与网络系统连接,实现图像和资讯的异地实时共享。此系统也可增加学生的新鲜感,使学生对实验学习产生兴趣[10]。
2 应用数码互动显微系统改革中药鉴定学实践教学
2.1 改革实践教学内容
传统的中药鉴定学实践教学内容主要以验证性实验为主,通过对常用中药材的性状观察、显微鉴别和理化实验对中药材的真伪优劣进行评价[11]。这些实践教学内容虽可以使学生理解理论知识、掌握鉴别方法和技能,但对于学生分析与解决问题能力的培养和创新意识与思维的形成作用不大。因此根据中药学专业人才培养方案,按照中药鉴定学实践教学大纲,结合对科研、中药生产和检验岗位的调研,可利用数码互动显微系统的优势在设置验证性实验的基础上开设综合性实验教学内容,以实现对学生知识与技能和思维能力与创造能力双重培养的培养目标,使学生的潜质得以较充分地挖掘出来。
改革的实践教学内容包括中药鉴定学常用的鉴定方法、实验操作方法、常用中药材的品种与质量评价和易混中药材或中成药的鉴别实践。通过对以上验证性实验内容和综合设计性实验内容的实践学习,既注重学生对理论知识的消化和理解,实验技能的掌握和提升,又强调培养学生的分析与解决问题的能力和创新性意识与思维[12,13]。例如设置显微制片和显微测量等实验内容是使学生掌握常用的中药鉴定学实验操作方法;选取根及根茎类、茎木类、皮类、叶类、花类、果实和种子类、全草类、藻菌地衣类、树脂类、其他类、动物类和矿物类药材中的代表性药材,利用数码互动显微系统通过整合性状鉴别、显微鉴别和理化鉴别等实验内容,在掌握实验药材品质评价方法和内容的同时归纳各类药物的代表性特征和品质评价方法,以促进学生掌握和理解中药鉴定学知识;以重点中药材、常见易混中药材、中药材代替品种、常用民间药材或中成药的多维评价、区分鉴别或质量标准制定等内容为题目设置综合性实验,让学生自己设计实验方法并开展实验工作,以培养学生的综合分析与解决实际问题的能力。
2.2 优化实践教学方法和过程
2.2.1 全过程示范教学
教师的示范教学在实践教学整个环节中起着至关重要的作用。在传统的实验教学中教师也对学生进行示范教学,但由于条件的限制教师只能通过幻灯片或图片对实验过程和实验结果进行讲解、描述。实际上对于学生实验技能的培养,教师的实践操作演示非常重要。通过教师的实践操作演示,学生可观察到实验操作的全部过程和步骤、实验操作技巧及教师处理和分析实验现象、结果与问题的思维和方法。应用数码互动显微系统,教师可将实验过程,例如显微特征、显微化学反应实验和微量升华实验,通过多媒体实时地展示给学生,让学生学习和掌握实验方法与实验技巧,在教师有目的引导与启发下学生可主动参与各个示教实验环节,同教师共同分析实验结果和解决实验问题,理解并掌握实验原理和实验内容,培养鉴定思维,提高学生的观察与思辨能力。
2.2.2 设置讨论式教学环节
讨论式教学法特别强调学生的主体作用,利于学生独立思考、思维创新、分析与解决问题的能力培养和提高[14,15]。在传统的教学模式下,每个学生都被限制在自己的显微镜下,如井底之蛙般局限于自己的实验结果,师生间或同学间无法大范围地进行讨论,获取的信息量很少,甚至正确与否均不得而知。与之相比之下,应用数码互动显微系统开展讨论式教学的优势显而易见。利用数码显微互动系统的语言交流和视频交流平台,可将学生分成若干个小组,开展分组讨论型教学。基于中药鉴定学以宏观和微观形态观察为主的课程特点,每个形态特征尤其是显微特征均具有多样性,使学生难以确认和分辨,只凭借个人的实验操作又难以全面掌握。因此,将学生分成多个小组,在教师的引导和启发下,组内同学共同操作、整理和分析实验结果;组间同学共同讨论和借鉴实验成果,互相取长补短。尤其在综合性实验方面,每个小组对实验方法与内容共同进行分析、设计,共同完成实验操作,即可以丰富学生的知识,也可以培养学生的独立思考能力和创新精神。
2.2.3 指导与检查同步进行
在学生实验操作过程中,教师可以通过视频交流平台随时观察到学生的实验过程和实验结果,考察学生的实验操作能力。在当某个学生的视野中出现典型的鉴别特征时,教师可以将该生的实验图像通过大屏幕展示给同学,使课上的所有同学均能观察到该特征,实现图像资源共享,也增加学生动手操作及观察的主动性。当学生的实验操作方法出现错误时,教师也可能对学生及时进行指导,纠正其错误操作,帮助其提升实验技能,获得较好的实验结果。同时,教师通过对学生整体实验过程的实时观察,可以让教师更好地把握学生的学习情况,合理地安排教学方法、实验内容和实验进度,获得更佳的教学效果。
2.2.4 实现实验结果资源共享
在传统的实践教学中,由于不能实现图像资源的共享,一些好的制片、典型的实验现象和优秀的实验结果只能局限于某一次实验课中,而无法在另外的时间或地点中呈现。数码互动显微系统可将这些好的实验结果记录下来,在另外不同时间或地点的教学内容中展示,为丰富教学内容和提高教学质量提供帮助。同时,这种资源共享模式也极大地激发了学生的学习热情,几乎所有学生都希望自己的实验结果可以作为教学素材,于是更加认真、努力地完成实验内容。另外,这些结果也为学生的复习、考试和工作提供了基础资料。
3 教学效果
本实验研究选取黑龙江中医药大学2009、2010、2011、2012级中药学专业学生作为研究对象,2009级学生采用传统的实践教学方法;其余级学生采用数码互动显微系统教学。各届学生均已经修完中药学基础课程,且在课程开始前进行了基本理论与实验技能考核,比较各届学生理论考核成绩和实验技能操作考核成绩,差异无统计学意义(P>0.05)。
受传统教学方式的限制,许多学生认为中药鉴定学的实践课程内容和目的存在误解,认为中药鉴定学实验就是显微鉴别,在200 min/节的实验课程中,学生需花费大约160 min的时间完成显微鉴别的实验内容,剩余时间匆匆完成性状鉴别、理化鉴别实验内容和实验报告,更常常发生延长实验时间的现象,几次实验课程后就对中药鉴定学的学习失去了兴趣。采用数码互动显微系统教学以后,学生的学习效率显著提高,几乎150 min以内均能完成全部实验内容,剩余时间用来讨论与梳理整节课程内容,分析实验结果,使对实验课程的认识和实验内容的掌握与理解更加深刻,获得较好的教学效果;更多真实、客观、生动的学习素材,使学生的学习兴趣大幅度提高;教师对学生进行的随时指导与交流,对学生实验操作、知识掌握和师生情感均起到较大提升作用,进而促进了学生的学习热情;实验报告内容也更加丰富翔实,有的同学还将心得、体会、问题和解决方法等内容一并写在实验报告上面,避免了照抄书本、千篇一律的现象;实验报告成绩、实践考核成绩和理论考核成绩均显著提高。见表1。
4 讨论
4.1 现代科学技术设备进入课堂,促进知识的学习、理解和掌握
数码互动显微系统进入课堂是近年来中药鉴定学等形态实验教学领域的一项重大革新,其集声、像、字、画等动态显示于一体,通过直观、形象、生动的画面显示,师生间和同学间实时地对话与交流,强大的图像存储与共享功能为学生提供了丰富多彩的选择[16]。其使许多抽象概念和微观事物具体化、直观化,给予学生多样性和全方位的感观刺激,便于学生对知识的理解和接受,改变了学生的学习方式,给学生带来了极大的新鲜感,使学生产生探求新知识的渴望,激发了学生的学习兴趣和学习效率,促进了对理论和实践知识的学习、理解和掌握。
4.2 应用数码互动显微系统促使实验内容设置多元化
基于中药鉴定学培养学生利用专业技术知识解决中药材品种与质量问题实际工作能力的目标,中药鉴定学的实践教学内容更应多元化,使学生通过实验内容的学习能够具有扎实的实践工作能力与中药鉴定思维。设置验证性实验联合综合性实验的多元化实验内容是实现以上培养目标的有效途径[17]。数码互动显微系统的强大功能使验证性实验更佳地发挥其培养学生实验操作技能和巩固基础理论知识的作用,同时其也为综合性实验的开设提供了优越平台。利用数码互动显微系统,学生们以小组形式开展综合性实验,自行设定实验题目、设计实验方案;分工与合作开展实验内容;讨论实验现象与结果;总结形成实验报告。小组成员间的计算机可以互相连接实现资源共享;实验结果可以实时记录,保留实验痕迹;每个人的实验结果可以随时供组内成员检查、查看、参考与使用;有问题时还可以随时进行组内讨论,综合性实验真正成为了学生实践工作能力培养的有效手段。
4.3 数码互动显微系统有利于学生创新性思维与能力的培养
根据实施素质教育、培养创新型人才的新世纪高等教育要求,对大学生各方面能力尤其是创新性思维和能力的培养显得越发重要[18,19,20]。采用数码互动显微系统的教学模式与传统教学模式不同,为学生创新思维能力的培养提供了新的更加广阔的平台和空间。利用数码互动显微系统的实验教学注重对学生自行梳理、总结、分析和关联学习课程内容能力的培养,这种学习方式需要学生不断地思考与分析,理解实践内容,探寻实践内容的本质与内涵,发现实验存在的问题,找到自身的不足,这些过程正是培养学生创新性思维与能力的有效途径[21]。
总之,结合实际工作需要,运用现代教育信息技术的数码互动显微系统将给中药鉴定学的实践教学带来全新气息,结合数码互动显微系统优势设置适合学生能力培养的实验内容,优化实验教学方法,将对学生实际工作能力的培养和创新性思维能力的塑造起到重要作用。但其尚有许多功能待于开发,应用方式还有待于进一步探索与完善。
摘要：结合中药鉴定学的学科特点和培养目标,探讨如何应用数码互动显微系统改革中药鉴定学实践教学。从更新与完善实践教学内容、优化实践教学方法方面研究数码互动显微系统在中药鉴定学实践教学中的应用范围及方式,解决传统中药鉴定学实践教学的不足,以提高学生实验技能,培养学生的创新思维和创新能力。