中學(xué)教學(xué)用生物顯微鏡一般是作為教師和學(xué)生個(gè)體觀察如生物切片等需要顯微放大的儀器.因?yàn)槭莻€(gè)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(jìn)行交流.一方面,在課堂教學(xué)演示中,教師無法在講臺(tái)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(shí),教師很難對(duì)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(duì)作為中學(xué)生物實(shí)驗(yàn)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(duì)生物顯微鏡的"電化",又是實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的最隹選擇.由此而引發(fā)的實(shí)驗(yàn)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(biāo) 目前市場(chǎng)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(duì)可見光靈敏外, 對(duì)紅外光(波長范圍0.4－1.1微米)也靈敏.經(jīng)適當(dāng)措施后的CCD可直接用于X射線的探測(cè). 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(duì)硅器件的輻射不會(huì)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(shí)(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(diǎn).
<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(jī)
2. 制作要點(diǎn) 將微型攝像頭與普通生物顯微鏡經(jīng)適當(dāng)連接,是進(jìn)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(shí)針的方向小心旋下;
<2>. 用內(nèi)徑與目鏡的外徑相當(dāng)?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(shí),應(yīng)細(xì)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(biāo) 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(jī)等)有機(jī)結(jié)合的圖像信號(hào)源,即通過把電子原器件嫁接到普通生物顯微鏡上,實(shí)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(jī)或投影電視機(jī)的畫面呈現(xiàn)給學(xué)生的過程.目前在電子市場(chǎng)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(jī)和多媒體教室的投影機(jī)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(duì)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(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新帶來了新思路,,而且為拓展物理實(shí)驗(yàn)的空間、實(shí)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(shí)驗(yàn)的優(yōu)化 對(duì)于涉及生物顯微演示實(shí)驗(yàn),'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(tái)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(jī)或投影機(jī)變成放大了的清晰畫面呈現(xiàn)給全體同學(xué),實(shí)現(xiàn)了既方便操作調(diào)節(jié)又能師生共享畫面的目標(biāo).對(duì)于一向令教師心煩的顯微鏡分組學(xué)生實(shí)驗(yàn),當(dāng)在講臺(tái)上擺上一臺(tái)'電化'后的顯微鏡,教師可以通過對(duì)它各個(gè)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(shí)驗(yàn).這樣的'邊講邊實(shí)驗(yàn)',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(shí)已經(jīng)表明顯微鏡的'電化',對(duì)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)的促進(jìn)提高是功不可抹.
<2> 物理實(shí)驗(yàn)的拓寬 從整個(gè)中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的儀器配備來看,僅在'布朗運(yùn)動(dòng)'演示實(shí)驗(yàn)中用到生物顯微鏡.但由于'電化'前的生物顯微鏡只能個(gè)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(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器來取代.作為生物實(shí)驗(yàn)專門配置的顯微鏡,很難在物理實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)的新秀.它不僅把'布朗運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)'從不得意而為之的'摸擬演示'拉回到由大屏幕顯示的'真實(shí)演示',師生可以在電視畫面中領(lǐng)略到真真的'布朗運(yùn)動(dòng)';利用它對(duì)紅外光靈敏的像感特征而設(shè)計(jì)的'紅外泊松亮斑'演示實(shí)驗(yàn)裝置,把實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)了可以在講臺(tái)上演示的目標(biāo),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(diǎn)亮與遙控器的動(dòng)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(yuǎn)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(jìn)入顯微鏡攝光口,那么演示醫(yī)用胃鏡的光纖應(yīng)用實(shí)驗(yàn)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(duì)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(gè)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中的主角,也成拓寬物理實(shí)驗(yàn)的'功臣'.
關(guān)鍵詞:生物顯微鏡,電化
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