数码互动显微镜系统在昆虫实验教学中的应用

李加慧

摘要：解剖显微镜是昆虫实验教学的必不可少的工具。随着科学技术的发展，仅依赖解剖显微镜的传统实验教学方法已难以满足当前实验教学的要求。数码互动显微镜系统实现了图像、声音、文字的同步传输和高效的课堂管理功能。海南大学引进该系统后，逐步创新了昆虫实验教学模式，明显改善了实验教学效果，对培养实践型植保人才，服务当地农业经济具有重要作用。

关键词：昆虫；实验教学；互动显微镜；形态

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）35-0268-02

昆虫学是植物保护、森林保护、农学、园艺等涉农学科的一项主要教学内容。对昆虫形态学的认知是当前本科昆虫实验教学的重要组成部分，它主要是通过在解剖显微镜下观察昆虫标本（包括针插标本、酒精标本和玻片标本）来完成。数码互动显微镜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系统为一体的新型教学工具[1]，已广泛应用于解剖学、组织胚胎学、病理学、中药学、植物学等多个形态学分支科学的实验教学中[2-5]。然而目前该系统在昆虫实验教学中的应用还比较少，为了适应当前多媒体教学和网络教学的发展，培养动手能力强、具有创新思维的大学生，海南大学热带农林学院于2014年引进了数码互动显微镜系统，并开始在昆虫各个实验教学中探索使用。经过几个学期的不断摸索，教师已经能够熟练操作该系统，创新了昆虫实验教学，并取得了显著的教学效果。

一、传统昆虫学实验教学中存在的问题

海南大学热带农林学院共有植物保护、植物保护（农药方向）、农产品质量安全、农学、园艺、设施农业等6个专业开设了昆虫学课程，其中包括《普通昆虫学》、《热带作物昆虫学》、《作物害虫防治》、《城市昆虫学》、《森林昆虫学》、《果蔬害虫学》等多门昆虫学开设的实验均以昆虫的形态识别为主。而传统的昆虫形态实验教学模式主要是教师通过教学挂图、板书、示教镜等教学手段对实验进行示教，然后每位学生在独立解剖显微镜下观察昆虫的外部形态特征并绘图，教师巡查并对有疑问的学生单独指导。这种教学方式存在以下弊端：（1）教学形式较单一，教学内容较枯燥。板书、挂图这些传统的教学手段具有简洁、直观的优点，但是在当今网络技术发达的今天，已经难以激发学生的学习兴趣。（2）教师与学生分离，课堂管理功能差。教师完成示教后，学生独自在显微镜下观察标本特征，教师在巡回检查中只能看到学生正在看昆虫标本，而不知道学生在看标本的哪一部分，是否找到了需要观察的各器官的特征，能否掌握和辨别各外部形态特点。由于学生显微镜为双目显微镜，不设置教师观察接口，学生遇到问题时，教师只能换位调整显微镜，找到相应特征并据此给予解答，此过程耗费大量时间，并且可能由于师生无法同时看到同一画面，造成观察和理解上的错位。（3）教学效率低，教学效果差。一个教师要辅导40余名学生，即使对于存在共性的问题，教师仍然要逐个解决，无法集中示教。教师虽然疲于课堂上奔走解答，但是仍有时不能顾及每位学生，使学生的积极性受挫，降低学生对昆虫专业课的学习兴趣。

二、数码互动显微镜系统昆虫实验教学中的实践

2014年，海南大学热带农林学院引进了数码互动解剖显微實验室，实验室可容纳40名学生同时上课。数码互动教学系统由数码解剖显微镜系统、语音问答系统、计算机软件系统、图像处理系统等部分组成，具有师生交流、学生示范、全通话、分组讨论等多种交流模式。数码显微互动实验室的建立，不仅改善了学校昆虫实验教学条件，更是极大催生了昆虫实验教学新的教学模式和教法创新。

1.产生了新的教学模式。数码互动解剖镜室改变了传统的形态学实验课的教学方式，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教学体系。主讲教师通过显微数码互动系统的广播教学，向学生就昆虫特征、教师解剖过程等进行实时、准确、生动地讲解，每一个学生都可以在自己面前的电脑显示屏前实时看到。教师讲授结束后，学生通过自己的显微镜观察昆虫标本。如果学生有问题，可以利用学生端的电子举手功能向教师提问，通过显微数码互动系统，教师对学生进行一对一的指导；如果学生的问题比较典型，教师可以通过学生演示功能向全体学生进行讲解，极大提高了教学效率。经过几个学期在多门昆虫实验课程上的“实践”，教学效果明显改善。

2.“互动式教学，讨论式教学”的应用，激发了学生学习兴趣。数码互动教学系统的运用，加强了学生与教师、学生与学生间多方位的互动。在实验中，教师可随时观察到学生的实验情况，实时加以指导。学生可以通过“呼叫”功能用解剖镜下的光标指针对图像中某一不懂的特征向教师进行提问。教师可对其单独辅导，而针对普遍性问题，则可选择“全通话”功能对全班学生进行重点难点讲解。此外，教师可设计学生感兴趣的问题，利用“分组讨论模式”开展小组讨论，并以小组为单位由小组成员利用自己的显微镜做示范并进行讲解，提高了学生在课堂上的参与度和学习昆虫的兴趣。

3.创新学生课堂考核。该系统具有提交电子作业功能。教师可以要求学生提交自己在镜下观察、拍摄昆虫特征的照片。由于一人一机，有效的避免了传统教学中作业千篇一律，互相抄袭的现象。

三、数码互动显微镜镜室的社会服务功能

海南大学热带农林学院引进的数码互动显微镜室是目前海南唯一的一个数码互动显微教学系统。目前在完成本校的实验教学任务以外，该实验室多次承担海南省农业厅、海南省植保总站针对基层植保技术人员及农户的害虫识别相关的应用培训。基层植保人员通过该系统获得了不同以往的应用体验和培训效果。海南基层植保人员专业素质的提升，对于在农林害虫准确鉴定的基础上开展的害虫综合防治，以及海南农药减施、生态建省、提供安全的农产品具有重要作用。此外，亚太森林入侵物种网络北京办公室（APFISN）在海南海口主办的“亚太地区棕榈科植物病虫害及林业入侵物种国际研讨会暨培训班”在海南大学热带农林学院的数码互动显微镜室开展，这对于提高海南外来入侵生物研究的影响力，拓展国际合作交流渠道具有重要作用。我们深信，将来随着对数码互动显微系统更深入的了解，该显微镜室必定可以为海南提供更优异的社会服务功能，让更多基层植保人员及农户受益。

四、讨论

经过几个学期的教学实践，数码互动显微系统在昆虫实验教学中已经显示出良好的教学效果。该系统在昆虫实验教学中的应用，尤其是在低年级的《普通昆虫学》等专业基础课实验教学的应用，明显改善了学生的昆虫学专业基础，提高了学生学习昆虫的积极性。经初步调查，选择昆虫方向完成毕业论文及考研选择昆虫学相关专业的学生也较以往增多。

虽然数码互动显微镜实验室建立后，昆虫学的实验教学效果有了显著提高，但该系统对教师和学生均提出了更高的要求，由于我们对这个系统的性能和功能的认识还不足，使用教师的操作能力还不熟练，因此在使用过程中也常会显现出一些互动交流故障或画面清晰度受影响的缺点。数码互动显微系统对教师的备课提出了更高的要求，教师需要准备更多的素材和更为吸引学生的实验教学标本。此外，数码互动显微镜室由电脑系统、显微镜系统、多媒体系统组成，这对实验室的管理和维护提出了更高的要求。然而我们相信，随着对教师和学生培训的进一步加强，以及实验教学实践的不断探索和总结，昆虫学相关课程的实验教学一定能展现出更加清晰、精彩的风貌，培养出更多的实践型植物保护卓越人才。

参考文献：

[1]徐辉，郭幕依.显微镜数码互动实验室的介绍[J].山西医科大学学报（基础医学教育版），2004，6（4）：411-412.

[2]张霞，冯世钦，王敏.基于显微数码互动系统的病理学实验教学新模式[J].中外医疗，2010，（26）：18，20.

[3]杜丽，高素芳，陈红刚，等.显微互动实验教学的探索与实践[J].中医教育，2016，35（4）：51-53.

[4]程丽，张晓，黄琼.数码显微镜多媒体互动系统在实验教学中的应用[J].实验室研究与探索，2006，25（7）：832-834.

[5]高德民.数字互动显微镜系统在药用植物学实验教学中的初探[J].海峡药学，2010，22（12）：294-295.