數碼互動實驗室系統將數碼顯微鏡與計算機系統和網絡等相結合，將傳統的由教師個別地手把手教學生用顯微鏡進行微觀形態觀察的實驗教學模式，變為師生互動、圖像共享、高效率的教學體系。我校於2012年引進了數碼互動實驗室系統，並將其應用於初中生物實驗教學，取得了良好的教學效果。
一、傳統初中生物實驗教學的現狀
生物學是一門以實驗為基礎的自然學科，生物實驗能培養學生學習生物學的興趣，幫助學生更好地理解生物學的基礎知識，培養學生實事求是的科學態度，培養學生的創新能力。因此，生物實驗課在初中生物教學中有著舉足輕重的地位。
製作臨時裝片，並用顯微鏡進行觀察是學生在初中階段必須要完成的實驗，比如觀察洋蔥鱗片葉表皮細胞、觀察人口腔上皮細胞、觀察葉片的結構、觀察植物葉表皮的氣孔等實驗。這一系列實驗能夠讓學生直觀地感受微觀世界，有助於幫助學生理解生物體的結構和功能是相適應的基本觀點。
傳統實驗教學模式是在課堂上，學生各自使用顯微鏡，孤立地做各自的裝片，然後進行觀察。這樣的教學模式主要存在以下問題：
1.實時監控不夠
在傳統的實驗課上，由於課堂時間和教師的精力有限，教師不可能顧及每一位學生，往往只能指導個別學生，解決某幾位學生的困難，無法同時觀察到全部學生顯微鏡下的圖像，不能全面了解學生的實驗進展情況，不能很好地體現面向全體學生的新課程教學理念。
2.交流與反饋不夠
教師與學生之間以及學生與學生之間的交流與互動受到時間、空間的限制。學生在傳統實驗課上往往只能觀察到自己顯微鏡下的圖像，無法同時觀察到其他同學的實驗成果和進展狀況。學生有疑問時，經常排隊等教師回答問題，致使部分學生不能有效及時得到教師的指導與反饋，教學效率較低。
3.成果保存與共享不夠
傳統實驗教學中，學生的作業通常是完成實驗報告冊，對所觀察的圖像進行繪圖等。而對真實的實驗現象、實驗過程無法記錄，對實驗結果不能以圖像或視頻的形式保存，也不能實現所有實驗結果的交流與共享。學生之間也無法進行真實成果的展示與比較，難以讓學生了解自己實驗過程中的優點與不足。
二、數碼互動實驗室系統簡介
數碼互動實驗室系統是近年發展起來的一種可應用於實驗教學的多媒體教學設備，它是由教師端顯微鏡、學生端顯微鏡、顯微數碼互動圖像採集系統、顯微數碼互動控制系統、計算機等共同構成。我校目前擁有1個顯微數碼互動實驗室，配有一臺教師機（主控端），分別與24臺學生機（客戶端）相連，通過交換機形成實驗室區域網。教師可通過操作主控軟體對學生機進行實驗內容的講解或演示，並可以回答學生機的請求、提問，相互傳遞文件等；教師機可監控24臺學生機顯微鏡的實時情景畫面，及時發現學生實驗中存在的問題並指導學生改正，使整個教學過程能夠直觀、高效地完成。
數碼互動實驗室主要組成部分如下：
1.數碼顯微鏡系統
我校數碼互動實驗室配置的數碼顯微鏡是由北京清大德人科技有限公司出品的教師端顯微鏡DM53系列和學生端顯微鏡DM23系列。
2.計算機軟體系統
（1）教師端和學生端軟體
我校數碼互動實驗室的型號為NBlab3000，包括教師端和學生端軟體。
教師端可以實現的主要功能有：①屏幕廣播功能，可將教師屏幕畫面傳輸給學生，學生可以在自己的電腦上看教師操作；②屏幕監看功能，讓教師坐在教師機前就可看到每位學生的操作情況；③屏幕比對功能，讓教師可將自己的圖像與任一學生的圖像作比較，並可將比對結果傳送到其他學生的屏幕上進行教學講解；④黑屏肅靜功能，可實現教師對學生機進行黑屏，鎖定屏幕和鍵盤，讓學生專心聽課；⑤查看作業功能，讓教師在教師機上，可看到所有學生提交到教師機的作業，方便教師進行評價。
學生端可以完成提交作業、視頻採集等功能。其中通過電子舉手功能，學生有疑問時，可以向教師發出舉手信息，和教師進行交流。
（2）圖像採集分析軟體
圖像採集分析軟體由圖像採集軟體VidCap和分析軟體OptiEye組成。
圖像採集軟體VidCap能將顯微鏡下看到的圖像，顯示在電腦的顯示器上，並能對圖像進行抓拍，還能實現連續抓拍、拍攝視頻等功能。
圖像分析軟體OptiEye能對抓拍的圖像進行編輯分析，可以實現對圖像的標註和測量。
三、利用數碼互動實驗室改進初中生物實驗教學
在學生對普通光學顯微鏡操作比較熟練的基礎上，教師可以對學生進行數碼互動實驗室的操作培訓。首先教會學生數碼顯微鏡的使用，然後介紹圖像採集軟體和圖像分析軟體的使用，之後介紹學生端的一些功能，最後講解實驗中的一些注意事項。下面，筆者將以觀察植物葉表皮氣孔的實驗為例，介紹一下運用數碼互動實驗室系統進行實驗教學的一般過程。
1.及時關注，全體監控
教師在主控端計算機上，可以關注到所有學生的屏幕，了解所有學生的學習狀態和操作情況。對於實驗操作有問題的學生可以及時發現，及時指導。比如針對本實驗，學生容易出現的問題主要有表皮上葉肉過多、取材為葉脈處的表皮、裝片有氣泡等，這些問題都會影響學生的觀察。教師通過關注學生的屏幕，當發現問題時，可以及時指導學生進行改進，體現了面向全體學生的新課程理念，提高了課堂效率。
2.適時記錄，成果共享
教師可以指導學生運用圖像採集系統記錄下自己觀察到的植物葉下表皮視野圖像。教師可以把學生做得較好的實驗成果通過投影展示出來，以促進學生學習的積極性；還可以將學生完成得不理想的作業進行展示比較和講解，防止其他學生犯同樣的錯誤，促進學生實驗的完成，大大提高了實驗課的效率。
而學生的作業以圖片的形式呈現，有利於教師對所有學生實驗結果的評價，這樣的評價方式也更為清晰和直觀。
在觀察植物葉表皮氣孔的實驗中，用普通光學顯微鏡，可以觀察到開放的氣孔，或關閉的氣孔。但很難對氣孔開閉的過程進行記錄。而氣孔開閉的原理正是本課的教學難點，利用數碼互動實驗室，就有利於解決這一難點。教師可以指導學生用濃鹽水對下表皮進行引流處理，然後利用軟體的連續抓拍或拍攝視頻功能，將氣孔逐漸關閉的整個過程記錄下來。這樣的展示比模擬氣孔開閉的Flash動畫更為真實和直觀。通過軟體的連續抓拍功能，還能清晰地記錄下保衛細胞中葉綠體的運動情況，使學生對保衛細胞的特點有更直觀的感受。
3.引導思考，促進探究
有了數碼互動實驗室系統，可以讓有興趣的學生在課後進一步開展實驗探究。比如針對觀察植物葉表皮氣孔的實驗，教師可以指導學生進一步完成以下實驗：對植物葉片上表皮和下表皮的觀察和對比；對不同植物的葉表皮進行觀察和對比；對陽生植物、陰生植物的葉表皮進行觀察和對比；對水生植物、陸生植物的葉表皮進行觀察和對比；等等。學生可以對這一系列的實驗結果進行保存和分析，並在實驗後進行思考和總結，進而可以成為一個探究小課題。這有利於培養學生的實驗探究能力、團隊協作能力、實驗分析能力，有利於學生進行拓展和創新。
四、小結
數碼互動實驗室引入實驗教學之後，實驗教學環境煥然一新，為初中生物實驗教學帶來了革命性的變化。數碼互動實驗室有利於師生之間的及時交流，有利於實驗結果的保存與共享，有利於激發學生的學習熱情，培養學生的生物科學素養，有效地促進了師生對實驗效果的評價和反思。
當然，這套實驗室系統畢竟是新生事物，如何積累更加合理使用這套設備的教學經驗，拓展出更多的教學使用途徑，還有待於教師的不斷摸索與研究。相信在以後的初中生物實驗教學中，數碼互動實驗室將發揮越來越大的作用。