劉長新

摘? 要 “觀察蚯蚓”是初中生物課程中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中需要引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察蚯蚓的剛毛，從而幫助學(xué)生分析發(fā)現(xiàn)環(huán)節(jié)動物的特征。介紹利用DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新“觀察蚯蚓的剛毛”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法，以期為一線教學(xué)提供參考。

關(guān)鍵詞 DIY數(shù)碼放大鏡;初中生物;生物實(shí)驗(yàn);蚯蚓的剛毛

中圖分類號：G633.91? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）17-0128-03

0? 前言

在“觀察蚯蚓的剛毛”這個(gè)生物實(shí)驗(yàn)中，以往主要是借助放大鏡這一觀察工具，但從實(shí)際教學(xué)效果來看并不是很理想，學(xué)生很難清楚地觀察到蚯蚓的剛毛體態(tài)。近些年有教師發(fā)現(xiàn)，可以利用微距照相機(jī)DIY數(shù)碼放大鏡，讓學(xué)生觀察蚯蚓，不僅可以觀察到蚯蚓的剛毛，還可以觀察到其他生物的結(jié)構(gòu)，值得研究探索。

1? 數(shù)碼放大鏡DIY方法及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

1.1? 數(shù)碼放大鏡DIY方法

DIY數(shù)碼放大鏡可實(shí)現(xiàn)放大鏡、照相機(jī)、攝像機(jī)和實(shí)物展示臺功能的有機(jī)結(jié)合，具體制作方法為：首先找到一種激光筆，擰開頭，把里面的凸透鏡拿出來，如圖1、圖2所示;然后將從激光筆上卸下的凸透鏡用一只發(fā)卡夾住，如圖3所示;最后用皮筋或者膠帶將黑色發(fā)夾與凸透鏡固定在微距相機(jī)背面，確保凸透鏡鏡片與照相機(jī)攝像頭處于同心圓中。該裝置可適應(yīng)于任何智能拍照相機(jī)，本次實(shí)驗(yàn)過程中使用的是Olympus相機(jī)。

1.2? DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

與普通放大鏡相比，DIY數(shù)碼放大鏡可觀看到更為清晰的景象，在“觀察蚯蚓的剛毛”這一實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用價(jià)值突出，具有多種創(chuàng)新應(yīng)用方法。

1.2.1? 成像清晰，便于交流評價(jià)? 應(yīng)用DIY數(shù)碼放大鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，只需要調(diào)整鏡頭與被觀察物體之間的距離，然后利用微距相機(jī)的自動對焦功能，在連接數(shù)據(jù)線后，就可以在投影的屏幕之中看見清晰、微小的細(xì)節(jié)物像，為學(xué)生細(xì)致入微地觀察提供了保障。此外，與普通放大鏡只能容納一人的實(shí)驗(yàn)觀察相比，DIY數(shù)碼放大鏡在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用便于多名學(xué)生同時(shí)交流觀察。同時(shí)，教師可以根據(jù)學(xué)生用相機(jī)記錄的圖片或視頻進(jìn)行更為精準(zhǔn)的評價(jià)，極大提升了生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量[1]。

1.2.2? 鏡片可換，適用不同觀察? 普通放大鏡只能放大相應(yīng)倍數(shù)的物像，DIY數(shù)碼放大鏡前方安置的凸透鏡是隨時(shí)都可以進(jìn)行調(diào)換的（放大倍數(shù)=未放置凸透鏡微距相機(jī)拍攝的最小距離/使用凸透鏡鏡片微距相機(jī)拍攝的最小清晰距離）。通過這樣的調(diào)節(jié)，在進(jìn)行“觀察蚯蚓的剛毛”實(shí)驗(yàn)時(shí)可以調(diào)出普通放大鏡倍數(shù)的2～10倍，這樣就可以讓學(xué)生觀察到不同形態(tài)的蚯蚓剛毛。

1.2.3? 實(shí)時(shí)展示，增強(qiáng)互動成效? DIY數(shù)碼放大鏡在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的創(chuàng)新應(yīng)用還有普通放大鏡無法實(shí)現(xiàn)的一個(gè)功能，就是DIY數(shù)碼放大鏡可以與電腦、投影儀、電子白板等連用，從而實(shí)現(xiàn)更多的操作演示功能，這樣教師就可以與學(xué)生進(jìn)行更為多維的互動。如可以將DIY數(shù)碼放大鏡與“魅色”軟件連用（通過電腦系統(tǒng)下載，通過USB數(shù)據(jù)線與多媒體計(jì)算機(jī)屏幕連接，或通過Wi-Fi無線網(wǎng)絡(luò)投屏連接），這樣就可以充當(dāng)教學(xué)中的計(jì)算機(jī)攝像頭，教師可以將觀察到的影像投放到班級講臺上方的多媒體屏幕上，從而將演示教學(xué)與展示教學(xué)合二為一，與學(xué)生進(jìn)行實(shí)時(shí)課堂互動交流，使初中生物課堂別開生面。

2? 利用DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新“觀察蚯蚓的剛毛”實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

“觀察蚯蚓的剛毛”是初中生物“線形動物和環(huán)節(jié)動物”課程所涉及的一個(gè)實(shí)驗(yàn)活動，教學(xué)中需要引導(dǎo)學(xué)生通過自主實(shí)驗(yàn)觀察的方式，通過觀察蚯蚓這一環(huán)節(jié)動物代表的身體構(gòu)造，了解環(huán)節(jié)動物的生理特征，從而對生物體結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)的體現(xiàn)有所認(rèn)識。具體的設(shè)計(jì)思路為：在課前組織學(xué)生在校園之中挖蚯蚓，讓學(xué)生對蚯蚓的生活環(huán)境有一定的認(rèn)識與了解，并消除學(xué)生對蚯蚓的恐懼心理;在課上帶領(lǐng)學(xué)生自制數(shù)碼放大鏡，并對蚯蚓的外部結(jié)構(gòu)尤其是剛毛進(jìn)行觀察，從而加深學(xué)生對蚯蚓生理功能和特點(diǎn)的認(rèn)知;最后將蚯蚓送回土地之中，培養(yǎng)學(xué)生敬畏自然、珍愛生命的情感。具體的教學(xué)設(shè)計(jì)方式如下。

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹坑^察蚯蚓的剛毛。

【實(shí)驗(yàn)材料與用具】活蚯蚓若干條，玻璃板，黑色發(fā)夾，鑷子，燒杯，小型凸透鏡（顯微鏡10倍目鏡上的小鏡片，主要是從激光筆上拆裝），皮筋或者膠帶，微距相機(jī)（Olympus）。

【實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程】

1）新課引入。教師使用多媒體屏幕為學(xué)生播放蚯蚓的圖片或者視頻，通過直觀生動的影像，吸引學(xué)生的注意力，讓學(xué)生了解蚯蚓不僅是優(yōu)質(zhì)的飼料，而且在疏松土壤方面具有很大的貢獻(xiàn)價(jià)值，以此消除學(xué)生對蚯蚓的恐懼，激起對蚯蚓的好奇。借此引導(dǎo)學(xué)生觀察蚯蚓的外形，向?qū)W生提出問題“蚯蚓為什么被稱為環(huán)節(jié)動物”，激起學(xué)生的好奇和疑問，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)奠定良好的開端。

2）觀察蚯蚓的外部形態(tài)。先不借助任何工具，用肉眼直接觀察蚯蚓的外部體型。實(shí)驗(yàn)方法為取一條活的蚯蚓放在玻璃板上，引導(dǎo)學(xué)生觀察蚯蚓的體態(tài)，觀察蚯蚓身體是否分節(jié)，并讓學(xué)生數(shù)一數(shù)蚯蚓從頭部到尾部共有多數(shù)節(jié)。同時(shí)可以讓學(xué)生嘗試用手去觸摸蚯蚓的體壁，以及體節(jié)近腹部處，分享一下觸摸蚯蚓體壁的感覺。在這個(gè)初步的外觀實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)蚯蚓的身體是呈圓筒狀的，顏色呈紅色，身體由多個(gè)體節(jié)所構(gòu)成，從頭部到環(huán)帶大致有13節(jié)，而從前端到后端有50～80節(jié)，這就是蚯蚓被稱之為環(huán)節(jié)動物的原因，如圖4所示。

此外，在觸摸蚯蚓體壁時(shí)，會有一種觸摸到表面黏液的感覺，而體節(jié)近腹部處摸著既光滑也粗糙。然后教師就可以趁熱打鐵，引導(dǎo)學(xué)生思考：“到底是什么東西在蚯蚓體節(jié)的近腹部處，讓人摸著既光滑也粗糙？這東西又有什么作用呢？”然后引導(dǎo)學(xué)生使用DIY數(shù)碼放大鏡進(jìn)行觀察。

3）用DIY數(shù)碼放大鏡進(jìn)行觀察。教師可以帶領(lǐng)學(xué)生按照上述步驟自制數(shù)碼放大鏡，然后利用自制的實(shí)驗(yàn)器材，對蚯蚓體節(jié)近腹部處進(jìn)行觀察。具體的觀察方式為用鑷子夾取一條蚯蚓，先放進(jìn)玻璃燒杯中，將蚯蚓表面的泥土清理干凈，然后將蚯蚓放在玻璃板上;將DIY數(shù)碼放大鏡攝像頭功能打開，對微距相機(jī)的視野范圍和距離進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至可以清晰地觀察到蚯蚓的體節(jié)的近腹部處，如圖6所示[2]。需要注意的是，在這個(gè)觀察的過程中，考慮到蚯蚓的頭部一般運(yùn)動幅度比較大，微距相機(jī)對焦可能比較困難，會對觀察效果造成影響，因此，在觀察過程中為更好地優(yōu)化實(shí)驗(yàn)效果，教師可以引導(dǎo)學(xué)生將DIY數(shù)碼放大鏡對準(zhǔn)蚯蚓的尾部，這樣可以更好地觀察到細(xì)節(jié)，清晰地看到蚯蚓身體縮短變粗時(shí)的凸起部位，從而對“剛毛”產(chǎn)生認(rèn)識與了解。

在學(xué)生對蚯蚓的剛毛有一定的觀察認(rèn)識后，教師可以向?qū)W生提出這樣一個(gè)問題：“蚯蚓運(yùn)動時(shí)，哪一端最先移動？身體粗細(xì)長短有什么變化？”然后引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步使用DIY數(shù)碼放大鏡進(jìn)行觀察。學(xué)生就會發(fā)現(xiàn)蚯蚓在運(yùn)動過程中，當(dāng)前端向前移動時(shí)，身體會伸長變細(xì)，而當(dāng)前端錨定后，身體又會縮短變粗，這樣就會拉動后方的身體向前，從而實(shí)現(xiàn)向前移動。教師再將對剛毛的觀察聯(lián)系在一起，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生就會了解蚯蚓是利用剛毛來輔助運(yùn)動的，通過剛毛與肌肉之間的配合，從而在地底土壤下自由地鉆行伸縮。而通過對蚯蚓剛毛的觀察，學(xué)生會對環(huán)節(jié)動物的特征有更加清晰的認(rèn)識，即環(huán)節(jié)動物的身體呈圓筒形，身體由很多相似的節(jié)體組成，借助剛毛這一特殊的身體結(jié)構(gòu)，從而輔助自身進(jìn)行運(yùn)動。

3? 利用DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新“觀察蚯蚓的剛毛”實(shí)驗(yàn)教學(xué)反思

在初中生物課程中，“觀察蚯蚓的剛毛”是非常重要的實(shí)驗(yàn)，只有讓學(xué)生清晰地觀察到蚯蚓剛毛的形態(tài)，學(xué)生才能對環(huán)節(jié)動物的特征有深入的認(rèn)識與理解，而利用DIY數(shù)碼放大鏡具有傳統(tǒng)放大鏡實(shí)驗(yàn)工具不可比擬的優(yōu)勢。通過實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作，筆者還有以下幾個(gè)方面的認(rèn)識與反思。

3.1? 處理方法創(chuàng)新

依照教材，在“觀察蚯蚓的剛毛”這一實(shí)驗(yàn)中通過沾水的棉花球濕潤蚯蚓，從而清潔蚯蚓表面，便于更加清晰地觀察，但是這種實(shí)驗(yàn)方式容易出現(xiàn)下手過重的問題，導(dǎo)致蚯蚓被壓傷，違背了敬畏自然、珍愛生命的教學(xué)理念。因此，在本次實(shí)驗(yàn)中采用鑷子夾蚯蚓在燒杯中清洗的方式，既能均勻濕潤蚯蚓，又不會對蚯蚓造成刺激傷害。

3.2? 實(shí)驗(yàn)用具創(chuàng)新

用DIY數(shù)碼放大鏡“觀察蚯蚓的剛毛”，既可以增強(qiáng)觀察效果，還便于教師與學(xué)生之間的互動交流，同時(shí)在這個(gè)過程中可以促使學(xué)生的創(chuàng)新能力、觀察能力、動手能力得到更好的培養(yǎng)。DIY數(shù)碼放大鏡不只是在“觀察蚯蚓的剛毛”實(shí)驗(yàn)中有突出價(jià)值，在其他的觀察實(shí)驗(yàn)中也可以成為重要的實(shí)驗(yàn)操作工具。因此，從實(shí)驗(yàn)用具創(chuàng)新的角度，教師在今后的教學(xué)中可以對DIY數(shù)碼放大鏡進(jìn)行更多的嘗試和探索。

3.3? 實(shí)驗(yàn)方法創(chuàng)新

在傳統(tǒng)的初中生物課堂中，由于實(shí)驗(yàn)器材工具的限制，以教師實(shí)驗(yàn)演示為主，而這種教學(xué)方式難以使學(xué)生直接地參與課堂，因此不利于他們自主構(gòu)建知識。而利用DIY數(shù)碼放大鏡進(jìn)行“觀察蚯蚓的剛毛”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，采用的是學(xué)生自主觀察探究、師生合作互動探究的實(shí)驗(yàn)方式，對提升學(xué)生的參與興趣和構(gòu)建高效的生物實(shí)驗(yàn)課堂無疑都是具有一定價(jià)值的。

3.4? 教學(xué)理念創(chuàng)新

以往在進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師只是一味地照本宣科，拘泥于教材和教綱，而從利用DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新“觀察蚯蚓的剛毛”這一實(shí)驗(yàn)的教學(xué)成果來看，教師大膽突破傳統(tǒng)教學(xué)模式，可實(shí)現(xiàn)意想不到的教學(xué)效果。

4? 總結(jié)

綜上所述，在“觀察蚯蚓的剛毛”這個(gè)生物實(shí)驗(yàn)中，利用DIY數(shù)碼放大鏡這一創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行觀察，學(xué)生不僅可以清晰觀察到蚯蚓的剛毛體態(tài)，還可以發(fā)現(xiàn)生物結(jié)構(gòu)的其他奧秘，這對學(xué)生的生物學(xué)習(xí)探索是大有幫助的，同時(shí)可以促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力、觀察能力、動手能力得到更好的培養(yǎng)，因此建議在今后的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)一步加大對此種創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)工具的研究和探索。

參考文獻(xiàn)

[1]朱德華.利用DIY數(shù)碼放大鏡創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)：以“觀察蚯蚓的剛毛”為例[J].實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2014，31（2）：38.

[2]王延玲，張明宇.《觀察蚯蚓》實(shí)驗(yàn)的分析與改進(jìn)方法[J].中小學(xué)教學(xué)研究，2002（3）：59.