【摘要】数码显微互动系统是一种新型的实验教学工具，为现代本科实验教学体系提供了新的理念和方法。传统的遗传学实验教学中，学生参与度和积极性不高，教学效果不明显。数码显微互动系统的应用，改良了实验教学的传统教学模式，强化了师生之间的互动性和学生实验的主动性，使遗传学实验教学效果得到了明显地改善。
【关键词】数码显微互动系统 遗传学实验 教学
【中图分类号】R-4 G642.4 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）05-0027-01
遗传学是生命科学领域中研究生物遗传与变异、探索生命本质现象的一门学科，是高等院校植物学、农学、园艺学、园林学和动物学等学科的专业基础必修课，具有较强的理论性和应用性。遗传学实验是遗传学课程的配套实验体系，在生命科学实验教学体系中占重要地位。遗传学实验课程的开设旨在强化学生的理论基础知识、提高学生实验动手的实践能力、培养学生解决实际问题的能力、开拓学生的科研眼界，为学生将来独立开展科学研究工作奠定一定基础。
数码显微互动系统是近些年飞速发展和广泛应用的一种新型教学工具，推动了实验教学的改进和完善。2016年初，北京农学院生命科学与工程学院建立数码显微互动实验室，并利用该实验室开展遗传学实验教学。2年的教学实践表明，该实验室的应用可以促进遗传学实验课程体系的优化和改良，改善实验教学的教学效果和教学质量。
一、传统遗传学实验教学的缺点
遗传学教学内容涉及细胞和染色体形态结构等多方面的知识。在教材中这些知识多以彩色或黑白示意图的方式展示，但并不能反映真实的结构特征，学生也很难从书本中理解生理状态下细胞和染色体的结构特点。遗传学实验的开设，使学生可以在显微镜下观察细胞和染色体的细微结构，加深学生对书本知识的认识和理解，加强对精细结构的感性认识。
传统的遗传学实验教学方式多以教师为主，教师讲解实验目的和实验要求，展示实验需要观察的内容或图片。学生依照教师提供的图片，依葫芦画瓢在显微镜下找到类似的图像，并通过绘画的方式记录于实验报告中。这种传统的遗传学实验教学方式存在不少问题：第一、教学效果不佳，学生在实验过程中存在一定的盲目性。虽然教师已经展示需要找的实验内容，但可能与学生观察的内容有一定的差异性，而学生又缺乏对观察内容的直观认识，所以往往造成学生找不到实验对象或即使找到也不知道是要观察的内容。第二、互动交流不够。传统的遗传学实验教学多是1位教师指导30左右的学生进行实验。教师资源有限，不能对所有学生进行有效和及时的指导，限制了师生之间的教学交流。学生也局限于自己观察的显微图像，很难实现学生之间图像等资源的共享。第三、显微图片无法保存。传统遗传实验教学中使用的显微镜无法保存图像，学生只能通过手绘的方式将图片记录下来。但学生的绘图能力有限无法完整且准确的记录图像，这样极大地限制了实验结果的保存和分享。
二、数码显微互动系统的简介
遗传学实验教学配套的数码显微互动系统包括数码显微镜系统、图形处理系统、计算机系统、语音系统和其他多媒体系统[1]。每台学生机配置一台200万像素的数码显微镜和一台电脑，成为独立的图像观察、拍摄和处理系统。教师机配置300万像素的数码显微镜，可以拍摄更加清晰的图像。教师机的数码显微镜与电脑相连，成为数码显微互动系统指挥和控制的核心。
本系统通过专有的局域网络将教师机和所有学生机联系在一起，实现教师和学生图像的共享和语音的交流。学生机拥有图像处理和分析软件，提高学生自主分析实验结果的能力。学生可以通过学生机将实验结果传输给教师。教师也可以通过教师机观察学生的整个实验过程，实现实验教学的全程监管。
三、数码显微互动系统在遗传学实验教学中的应用
1.及时高效指导学生，提高教学质量
遗传学实验教学中，教师先使用多媒体课件讲授本节实验课的实验目的、实验内容和实验要求，再使用数码显微镜进行示范教学，使学生对实验内容有感性和直观的认识。利用互动系统，教师可以通过屏幕广播的方式，将教师机上的内容直接呈现在学生机上，方便学生观察和查看。教师也可实时观察每位学生显微镜下的图像，及时了解学生的实验过程和发现实验问题。在实验观察的过程中，遇到不确定的实验现象和图像时，学生可以点击举手提问系统，教师便可在教师机上对学生的问题进行分析和解释。
2.增进师生、学生之间的沟通和交流
实验教学采取学生为主，教师为辅的教学方式。实验教学的目的在于师生的共同参加与交流互动。在教学过程中，教师可以通过教师机实现对学生一对一的指导。学生在实验过程中，可随时将自己的实验结果传送给教师，教师可以及时评价学生的实验结果。学生获得较好的显微图像时，教师可以通过互动系统将学生的图像投放到大屏幕，供全班同学参考和分享。这样学生之间不仅可以相互学习，也可以促进学生之间资源的交流和共享。
3.激发学生的学习热情和积极性
在数码显微互动系统中，学生通过计算机捕获系统可以获得典型的显微观察结果，进而将教师讲解的抽象实验内容通过图像的方式具体表现出来。直观的实验结果、形象的描述，可以加深學生对实验内容的理解，使学生更大程度的掌握基本实验技能和实验知识。保存的图片还可用于同学、老师之间的交流和讨论，进一步激发了学生学习的热情和主动性。在评判遗传学实验成绩时，不在单一的依靠实验报告。通过数码显微互动系统，每一次实验的作业不仅需要提交纸质版的实验报告，还要求每一位同学提交电子版的实验图片。这样就避免学生因模仿绘画出教材中的实验图片而获得高分的情况。
四、总结
数码显微互动系统的应用是对传统实验教学的一种冲击和改革，为利用显微镜教学的实验课程提供了新的教学手段和教学平台。数码显微互动系统在遗传学实验教学中的运用，改善了学生的学习环境，强化了师生之间的互动性，提高了学生的参与度及学习积极性，对教学效果的提高有显著地帮助作用[2-3]。此外，教师不仅需要充分利用数码显微互动系统完成遗传学实验教学，还需要努力改变传统的实验教学方式，探索与该系统配套的实验教学体系，充分利用现代信息技术发挥学生的主观能动性，促使学生成为真正的学习主体，促进学生全方位均衡的发展。
参考文献：
[1]张年风，李光.数码显微互动实验教学在高职组织学教学中的应用.医学教育，2017，21（4）：502-503.
[2]杨丽娜，高洁，白庆荣，王雪，刘丽萍.数码显微互动系统在农业植物病理学实验课上的应用与实践.教育教学论坛，2017，（11）：271-272.
[3]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.微生物学通报，2016，43（1）：226-229.