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从显微镜到数字世界
——一场科学教育的破茧与蝶变
■江苏省南通市通州区南山湖小学 朱冬赟

图为带显示屏的电子显微镜
执教多年,我依然清晰记得初中时第一次在显微镜下看到洋葱表皮细胞的震撼。那一个个排列整齐的“生命积木”,为我打开了微观世界的大门。因此,当我为五年级学生准备《搭建生命体的“积木”》这一课时,满心期待能将这份科学的惊喜传递下去。
然而,现实却泼来一盆冷水。器材柜里仅有的12台显微镜,近半数存在目镜霉变、调焦失灵的问题。第一节课,6个孩子挤在一台显微镜前,互相遮挡,观察效果大打折扣。第二节课,我不得不将探究课改为“看老师操作”的演示课。我深知,长此以往,鲜活的科学观察终将退化为PPT上冰冷的图片,那些构成生命的神奇“积木”,也将与孩子们渐行渐远。在器材匮乏的窘境下,传统的实验教学仿佛被按下了“暂停键”。
破茧:从载玻片到大屏幕
转机源于一次教学竞赛。赛场上,配备了电子目镜的显微镜能将镜下影像实时投射到大屏幕上,观察不再受物理空间和人数的限制。这给了我启发:能否将这一技术引入日常课堂?
经过调研,我找到一款放大倍率适中、可连接电脑的电子显微镜。通过适配软件,我成功将显微镜下的微观影像同步到教室的智慧大屏上。当清晰的洋葱表皮细胞结构呈现在同学眼前时,孩子们发出惊喜的赞叹。借助软件的缩放功能,我们能清晰观察每一个细节,一台显微镜瞬间满足了一个班的教学需求。
技术的迭代并未止步。在观察水中微生物时,我们遇到新挑战:那些运动迅捷的微生物在屏幕中一闪而过,操作显微镜的学生因需低头观察目镜而来不及观测,错失许多精彩瞬间。为此,我再次升级设备,为电子显微镜配备了一块7英寸的独立显示屏。操作者无需俯身迁就目镜,平视屏幕即可轻松追踪。自此,无论微生物移动多快,都难逃我们的“法眼”。
这场从载玻片到大屏幕的变革,起初只是弥补硬件不足的无奈之举,却意外开启了科学教育的新路径。我深刻认识到,数字化工具不仅是传统仪器的替代,更是人类感官的延伸。当技术为探究插上翅膀,科学的视野便不再受物理边界限制,得以飞向更广阔的天地。
共生:跨界的科学对话
如果说最初的技术应用只是教学工具的革新,那么2024年夏天的“山湖园水课程”项目,则让全校师生真正见证了数字化学习社区的力量——我校联合区生态环境局,共同发起对校园湖水水质的系统性探究,实现了一场跨界的科学对话。
活动不再是孤立的知识讲授,而是基于真实问题的探究。生态环境局的专家带来专业的水质监测设备和方法,指导学生分组检测湖水的pH值、溶解氧等关键指标。各小组采集的数据并未停留在实验报告里,而是被即时上传至我们搭建的线上数字社区平台。
这个平台成为整个项目的“中央处理器”。学生在这里汇集、共享数据,惊讶地发现看似平静的湖面下,各项数据在不同时间、地点竟有微妙波动。数据可视化工具将枯燥数字转化为直观图表,清晰揭示了湖水溶解氧偏低、可能存在富营养化风险的问题。带着疑问,学生在平台上查阅资料、热烈讨论,与生态环境局专家进行远程“会诊”。
最终,各小组基于数据分析结果,结合实地考察,提出了极具创造性的水质改善方案——从种植净水植物到设计环保宣传活动,不一而足。他们的成果以多元化数字形式在社区平台上展示交流。活动结束后,一个名为“护湖小分队”的学生社团自发成立,大家利用数字社区发布倡议,将这场探究从课内延伸至课外,从校园推向更广阔的社会。
这场跨界共建活动,让学习真正“发生”在真实情境中。数字平台打破了学科与校园的壁垒,构建了一个开放、协作、探究的学习生态。在这里,学生不仅是知识的接收者,更是数据的分析者、问题的解决者和行动的创造者。
蝶变:在数字土壤中生长
当技术与课程深度融合,它便如肥沃的土壤,催生出意想不到的教育“蝶变”。去年夏天,我校的“数字养蚕”项目便是一次生动实践。
起初,这只是一个传统的生命科学观察活动。但我们很快遇到城市学校的普遍难题:新鲜桑叶供给不稳、蚕室温湿度难以恒定、学生观察记录零散且不系统。正当我一筹莫展时,一个孩子的“无心之举”带来灵感。他用手机延时摄影功能记录下蚕宝宝啃食桑叶的全过程。当视频中蚕的口器如精密机器般运作时,教师们意识到:数字化能让这项“古老”的活动焕发新生。
“数字养蚕”计划由此全面启动。每个饲养箱配备温湿度计和微型摄像头,24小时直播蚕的生长动态。学生不仅是饲养者,更成为研究者。他们通过手机记录蚕的体长、食量等数据,在共享文档中协同合作,并亲手绘制生长曲线。一名同学在观察笔记中写道:“给蚕更换桑叶时,手指感受到了冰凉,这和手机推送的‘环境异常’提醒,是两种不同的语言。”
这句话被我贴在实验室墙上。它精准道出了这场变革的本质:数字化不是为了取代真实体验,而是为了让科学的眼睛看得更远、更清晰。放大镜下的蚕茧展现的是生命奇迹;而通过镜头看到的蛹体呼吸节律,则是数据化的生命体征。二者并非彼此替代,而是相互补充,共同构建起立体、完整的认知过程。
从传统显微镜前的困窘,到数字大屏前的共享,从孤立的课堂实验,到跨界联动的社区探究,从凭经验的饲养,到数据驱动的观察……这场从显微镜到数字世界的教育旅程,是教学工具的升级,更是教育思维的跃迁。
我更加确信,科技的价值不在于其本身,而在于它如何服务于“人”的成长。它是点燃学生好奇心的火种,是拓展认知边界的桥梁。当孩子们在数字土壤中扎根,触摸生命的温度,运用技术理性分析世界时,他们收获的将不仅是知识,更是一种面向未来的、可持续的科学素养。

