中學(xué)教學(xué)用生物顯微鏡一般是作為教師和學(xué)生個體觀察如生物切片等需要顯微放大的儀器.因為是個體觀察,所以教師與學(xué)生之間,學(xué)生與學(xué)生之間很難將感受到的內(nèi)容進行交流.一方面,在課堂教學(xué)演示中,教師無法在講臺上將所觀察到的畫面呈現(xiàn)給學(xué)生;另一方面,學(xué)生分組操作顯微鏡時,教師很難對二十幾組(目前有的學(xué)校已增致五十幾組)的學(xué)生分別指導(dǎo).因此對作為中學(xué)生物實驗中的主要儀器——生物顯微鏡的優(yōu)化問題就擺在了我們面前.而對生物顯微鏡的"電化",又是實現(xiàn)優(yōu)化的較隹選擇.由此而引發(fā)的實驗范圍的拓寬,更叫人欣喜.

一．電化的過程    

     1．了解微型攝像頭的技術(shù)指標    目前市場上所能購到的微型攝像頭有CCD系列和MOC系列,就綜合性能而言,CCD微型攝像頭比較適宜.其主要理由是CCD頭具有以下特征:
     <1> 高靈敏度  CCD的像感靈敏度較高,除了對可見光靈敏外, 對紅外光(波長范圍0.4－1.1微米)也靈敏.經(jīng)適當措施后的CCD可直接用于X射線的探測. 在可見光低照度(0.1勒克斯)的情況下也能攝像.
     <2> 抗輻射性  X射線對硅器件的輻射不會產(chǎn)生象高能粒子和γ射線那樣破壞其晶格而難于恢復(fù)的損傷.即使在輻射能量較大時(約為5－20KeV)也僅表現(xiàn)為暗電流的增加, 且可以通過紫外線照射或簡單加熱退火后恢復(fù)正常. 因此在X射線下工作的CCD具有抗輻射和壽命長的優(yōu)點.
     <3> 體積小    市售成品CCD頭的體積很小.筆者采用的CCD頭重為40克、 長44寬55高23(毫米).還有比這更小更輕的成品.
     <4> 中國制式    輸出視頻制式為PAL的中國制式. 適合接駁能看國內(nèi)電視節(jié)目的所有電視機

 2.  制作要點    將微型攝像頭與普通生物顯微鏡經(jīng)適當連接,是進行'電化'的關(guān)鍵.具體制作的方法如下:
     <1>.  將學(xué)生顯微鏡目鏡筒,以逆時針的方向小心旋下;
     <2>.  用內(nèi)徑與目鏡的外徑相當?shù)乃芰先μ钊胛镧R筒內(nèi),塑料圈的外徑的大小應(yīng)適宜,并鉆有與CCD頭相固定的螺絲孔.
     <3>.  在塑料圈外端安裝CCD頭時,應(yīng)細心調(diào)整,使鏡筒軸線與CCD頭廣角鏡的軸線相重合.

  二．電化的目標   所謂"電化",就是把普通顯微鏡改造成與現(xiàn)有電教設(shè)備終端(如電視機等)有機結(jié)合的圖像信號源,即通過把電子原器件嫁接到普通生物顯微鏡上,實現(xiàn)把普通生物顯微鏡所能觀察到的內(nèi)容,轉(zhuǎn)換成電視機或投影電視機的畫面呈現(xiàn)給學(xué)生的過程.目前在電子市場上流行的用于電子監(jiān)控的各類微型攝像頭,就是我們用來嫁接的原料 ,而已普及于普通教室的電視機和多媒體教室的投影機就是微型攝像頭呈現(xiàn)畫面的現(xiàn)存終端.

  三．'電化'后的收獲  經(jīng)過上述'電化'后的普通生物顯微鏡,不僅保留原有的各種放大率,而且又增加了CCD頭所特有的對可見光和非可見光以及X光均能靈敏感像的特性.因此,它不僅為生物顯微實驗的創(chuàng)新帶來了新思路,,而且為拓展物理實驗的空間、實現(xiàn)儀器跨學(xué)科的綜合應(yīng)用開辟了廣闊的前景.
    <1>    生物實驗的優(yōu)化  對于涉及生物顯微演示實驗,'電化'后的顯微鏡所產(chǎn)生的效果是顯而易見的.原先在講臺上教師難以從顯微鏡中拿出的切片內(nèi)容,現(xiàn)在可以通過電視機或投影機變成放大了的清晰畫面呈現(xiàn)給全體同學(xué),實現(xiàn)了既方便操作調(diào)節(jié)又能師生共享畫面的目標.對于一向令教師心煩的顯微鏡分組學(xué)生實驗,當在講臺上擺上一臺'電化'后的顯微鏡,教師可以通過對它各個構(gòu)件的操作配合電視畫面的變化來指導(dǎo)每一組學(xué)生的實驗.這樣的'邊講邊實驗',使學(xué)生較快地掌握顯微鏡操作的要領(lǐng),也避免了因誤操作而損壞裝片的現(xiàn)象發(fā)生.事實已經(jīng)表明顯微鏡的'電化',對生物實驗教學(xué)的促進提高是功不可抹.
    <2>    物理實驗的拓寬  從整個中學(xué)物理實驗的儀器配備來看,僅在'布朗運動'演示實驗中用到生物顯微鏡.但由于'電化'前的生物顯微鏡只能個體觀察,不能師生共享裝片內(nèi)容,因此絕大多數(shù)教師棄之不用,以摸擬的布朗運動實驗器來取代.作為生物實驗專門配置的顯微鏡,很難在物理實驗中發(fā)揮作用.然而經(jīng)'電化'而成的生物顯微鏡,卻成了物理實驗的新秀.它不僅把'布朗運動實驗'從不得意而為之的'摸擬演示'拉回到由大屏幕顯示的'真實演示',師生可以在電視畫面中領(lǐng)略到真真的'布朗運動';利用它對紅外光靈敏的像感特征而設(shè)計的'紅外泊松亮斑'演示實驗裝置,把實驗間距從弧光的7公里、氦氖激光的6--8米縮短到紅外光的1.2米,從而不僅實現(xiàn)了可以在講臺上演示的目標,也避免了弧光或激光可能給學(xué)生帶來的傷害;通過紅外發(fā)射管的點亮與遙控器的動作在'電化'后的顯微鏡終端顯像狀態(tài)的比較,又可以用來演示說明紅外遙控器的工作原理;如果把周圍遠處被觀察物的光線通過一根可彎曲的光導(dǎo)纖維的引導(dǎo)進入顯微鏡攝光口,那么演示醫(yī)用胃鏡的光纖應(yīng)用實驗裝置,就十分簡潔地展示在學(xué)生面前;利用CCD頭在低照度下對X線激發(fā)的屏光圖簡接攝像的原理,只要在顯微鏡鏡頭處做一個帶有螢光屏的暗盒,入射光源改成X射線,我們以可以解決X射線實驗中的安全和可見度的兩大難題.……可見電化后的生物顯微鏡已不僅僅是生物實驗中的主角,也成拓寬物理實驗的'功臣'.

關(guān)鍵詞:生物顯微鏡,電化

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