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本科教学大纲规定每次生化实验的教学课时为2小时。通常,实验教师在前15分钟板书讲解实验原理、实验步骤及注意事项,剩余时间是学生实际操作过程。在这种传统的实验教学过程中,实验教师的作用仅仅起到把知识灌输给学生,在教学效果上存在许多的不足。首先,生化实验原理具有很强的理论性和抽象性,传统的教学方法很难将知识形象化、生动化。其次,由于实验课时的限制,传统实验教学在同一实验项目中很难做到对各种实验方法和技术的介绍,在知识拓展上使学生不能面面俱到。最后,传统的实验教学过程中,课堂互动的开展受到课时和场所的限制,不能使每个学生都有充分提高实践能力和创新能力的机会。近几年来,许多高校都在进行实验教学课程改革,要求实验教师采用多媒体教学手段,提高学生的实践能力和创新能力[1-3]。通过调查发现,为了应对实验教学检查,许多高校实验教师采取简单的方式把实验讲义的内容逐条拷贝到课件上,把板书移到了电脑上,这种所谓的多媒体教学方式,不仅起不到教学改革的作用,而且根本起不到提升学生的实践能力、激发其学习兴趣及创新能力培养的作用。真正意义上的多媒体教学,是要通过制作课件及利用数码科技这个工作平台为实验教学服务,并通过多种沟通渠道与学生互动,教学相长。
2如何应用多媒体技术提高生化实验教学效果
“生物化学”课程是我院承担的省级精品课程,为配合课程建设,提升教学水平,学校不仅给理论课教学建设提供了大量的资金,同时给生化实验室购置了大量的仪器设备,包括多媒体教学所需的数码设备,如:电脑、数码照相机、数码摄像机、投影装置、扫描仪等。利用这些数码设备,生化课程组开展了一系列应用多媒体技术的教学改革。
2.1常规仪器的演示操作技术
生化实验教学中,常规仪器的操作有:称量及量取的操作、索式提取器的组装、离心机、分光光度计、水浴锅、恒温磁力搅拌器、电泳装置、系列培养箱的正确使用等。由于实验室条件的限制,每个组二十人左右,在任课教师向学生讲授常规仪器的使用方法及注意事项时,只有教师周围的两层大概一半的学生可以清楚地看到操作过程,而后面的学生就无法保证完全看到,在实验实际操作中如果不及时教会他们,学生就可能操作不当造成仪器的损坏及事故的发生。为了防止上述事例的发生,教研组利用数码摄像机预先将上述仪器的正确操作过程拍摄下来,通过相关视频编辑软件进行剪辑编译,并在重要的操作步骤和节点处加以文字或语音说明或者通过调整播放速度用慢动作播放。学生通过大屏幕观看实验操作视频后,不仅能掌握仪器操作的正确使用步骤,同时还提高了实验效率。
2.2通过CAI课件制作来解释比较复杂的实验原理及操作步骤
CAI制作动画效果主要是依靠Flash、Author-ware、GIF等多种技术[4]。在CAI制作中最常用的是Flash,Flash是美国Macromedia公司所设计的一种矢量图形编辑和动画创作专业软件,因其具有AVI、MPEC等视频的特点,文件小,具备流式播放技术,对一些生化实验中的知识难点就可采用Flash制作动画,这样有利于学生理解、记忆、观察、操作,更好地解决知识的重点和难点,起到举一反三、事半功倍的教学效果。如教师在讲解“聚丙烯酰胺凝胶电泳分离血清蛋白”实验原理时,很难把实验中出现的浓缩胶和分离胶的作用原理、加入示踪剂后如何分离血清的实验原理讲解清楚,学生在实验课本中也只能看到简单的实验原理及操作步骤。通过CAI课件的制作[4],把制胶、灌胶、加样、电泳及染色等重要实验操作步骤配以Flas及讲解,学生就能直观理解聚丙烯酰胺凝胶电泳的实验原理,当原本难以理解的浓缩效应概念变为生动的画面时,使学生理解了SDS具有拆分亚基和负电荷化作用以及聚丙烯酰胺连续电泳和不连续电泳的差别,从而提高了学生的学习兴趣和实验教学效果。
2.3通过多媒体在实验教学指导过程中起到辅助、监督、纠错等作用
生化实验室配备的各种数码设备在实验教学中都可以起到辅助教学的作用。比如扫描仪,实验教师可以在制作教学课件中通过Firework和Photo-Shop等软件处理,把参考书及国内外参考文献上的重要资料和图片扫描下来,穿插在CAI中;实验教师在批改实验报告时,也可以把学生报告中出现的问题和错误扫描下来,下次实验课前对其问题和错误进行点评。在实验教学指导过程中,实验教师可以运用照相机和摄像机把学生不规范或者危险的实验操作动作抓怕下来,以起到监督取证和警告的作用;实验教师也可以在实验过程中把学生做出的正确或非常规的实验现象和结果拍摄下来,通过视频播放给学生引导学生课后分析思考。
3多媒体技术应用于生化实验教学的思考
生物化学是生命科学专业一门重要的基础学科,许多学生认为该课程抽象难懂,这与生化教学重基础、轻专业,重理论、轻实践有密切关系[5-6]。为适合现代综合性大学的“应用型”、“技能型”人才培养目标[7],并考虑各门基础课程之间相互依托、相互渗透的特点,生化实验教学作为理论教学的补充,就要求实验教师要高度重视学生实践能力的培养,充分利用多媒体手段设法提高实验教学水平[8]。结合我院生物化学省级精品课程的建设,我们对生物化学实验教学也需要进行一些前瞻性的建设。如我院生化实验教学每学期共30个课时,很多实验的准备工作都是实验教师完成,学生在实验初期的试剂配制和仪器操作过程都没有参与,如果能建立虚拟实验室,让学生在课余时间通过互联网就可以提前学习试剂的准备及仪器的操作,并且通过虚拟实验室,可以上传实验教学大纲以外的实验视频,对生物化学实验的教学起到积极的辅助作用,学生也可以利用虚拟实验这个平台来学习各项技能,并且通过这一平台对其进行研究性学习和实验设计提供帮助。这也是未来实验教学发展的一种趋势[9]。
4结语
眼科这门临床医学科学,目前发展比较迅速,有很强的实践性,在有限的课时中,不能涉及众多病种,而且在简短的临床实习中,由于学生比较多,不能够观察到细致的病变情况,在加上昂贵的眼科仪器有限,只能通过文字进行表述,教师在讲解中困难重重,学生也不容易掌握知识内容。例如,在检查眼视光学屈光中的检影验光,这部分教学内容如果采用传统教学方式,用挂图来展现检测过程,在静态的状态下很难理解动态的过程,如果利用多媒体技术,把课件变成动态视频,直观的表现出检影中影光顺动和逆动过程,学生从中可以很容易理解原理,使教学效率有效提高。把多媒体技术应用到教学中,教师可以把大量的信息内容融入到课件中,而且用较短的时间展示更多的知识,学生也根据直观的表现,容易掌握相应的教学知识,既节省了时间,也能够充实课堂教学,还可以留出时间深化课堂教学,使学生对知识的掌握更广。
二、较强的表现力
眼科学是临床学科的一种,它主要是以形态学为主。眼部范围小,结构精细,大部分眼病的阳性体征需借助裂隙灯显微镜及眼底镜才能看清,所以直观式教学在眼科教学中有非重要的作用[2]。例如,解剖眼球教学中,如果采用传统教学方法,学生在学习过程中就会感到很抽象,但是,通过多媒体技术的应用,可以把眼球的各个解剖角度都表现出来,无论是侧面、正面,还是从里到外的位置,都能看到,使学生从不同角度观察解剖结构,教师在讲解中也能把解剖的各个部分讲清楚,学生也易于理解知识。利用多媒体制作的课件表现眼底病彩色图片及荧光血管造影图片,用来讲解视网膜病,然后在结合教师的讲解,相比传统挂图,不仅图片清晰好看,而且能够生动的表现出病变情况,在整个动态的教学中,使眼底病变知识更深入的展现给学生,学生也比较容易理解。
三、利用多媒体技术进行互动眼科临床教学
多媒体技术不仅能够辅助课堂教学,它还可以构建知识互动交流平台,在这样开放的互动学习环境中,能给教和学提供很大的空间,通过这样的网络互动平台,教师可以在课前设定教学素材,在平台上预先思考内容,提示学生预习的范围,启发学生去思考相关问题,为课上做好准备。学生可以提前对课堂病例分析题预习思考,并利用网络资源,将问题思考答案提交至网上。教师在网上进行评阅指导,课前分组预讨论。课后可于网上提供更多相关的病例及浏览资源帮助学员学习。还可以把教学的视频放在交流平台,在开放一些交流群,如QQ、微信等,师生可以利用平台进行及时交流,促进学生有效自学,同时建设网络课程题库,进行实际的模拟考试训练,同时建设评价教学问卷模块,在互相评价的机制下,促进教学质量的提高。
四、结语
所谓多媒体,就是融合了两种或两种以上媒体的一种人机交互式信息交流和传播的媒体,其使用的媒体包括文字(Text)、图像(Image)、图形(Graph)、动画(animation)、音频(audio)、视频(Video)。各种媒体表现形式各不同。但都为数字化形式存在,即计算机二进制数字文件。
二、多媒体包括
(1)文本:由语言文字和符号字符组成的数据文件。
(2)图像:通过描述画面中各个像素的亮度和颜色等组成的数据文件。也叫点位图或位图图像。
(3)图形:矢量图形的简称。即生成一幅图形由数学方法组成的数据文件。一般可将图形看作是图像的抽象。
(4)动画:将静态的图像、图形及连环图画等按一定时间顺序显示而形成连续的动态画面。
(5)音频:声音信号,即相应于人类听觉可感知范围内的频率。
(6)视频:可视信号,即计算机屏幕上显示出来的动态信息,如动态图形、动态图像、动画等。而多媒体技术,是指采用计算机技术,将各种媒体以数字化的方式集成在一起,从而使计算机具有了能同时获取、处理、编辑、存储和展示多体信息的能力。
计算机多媒体技术主要特性:
计算机化至少对终端用户来说媒体信息的播放是由计算机控制的。
集成化涉及的设备的类型与数量尽可能地单一。包括存储集成化、捕捉集成化、播放集成化、网络集成化(ISTN与ISPN)。
三、数字化主要是指媒体信息表示的数字化、模拟信号数字信号
采样、量化、编码、AD/DA,有利于计算机与集成化,方便存储、传输与处理、但是也存在失真等的问题,数字化的精确性(采样速率与编码位数)与(存储器与网络)宽带的权衡也是很抉择的。交互性主要体系在四种用户定制化程度上媒体播放开始时间、媒体播放次序、媒体播放速度、播放形式。
四、与多媒体有关的概念与国际标准
(一)与计算机多媒体相关的概念
1.多媒体信息处理技术。多媒体信息处理技术就是能够同时捕捉、处理、编辑、储存和播放两种以上不同类型信息媒体的技术。常见信息媒体类型包括:文本、图像、图形、动画、音频、视频等。
2.静态媒体与连续媒体。静态媒体(如文本)是没有时间维的媒体,即其播放速度不会影响所含信息的再现。
连续媒体(如音频和视频)是由媒体“量子(如音频采样和视频帧)组成的,具有隐含的时间维,播放速度影响其所含信息的再现,因此,需要在一段特定的时间里按特定的速度播放;如果播放速度得不到满足,媒体信息的完整性就会收到影响。
3.捕捉媒体与合成媒体。捕捉媒体是指从现实世界中捕捉到的真实媒体信息。合成媒体是指通过计算机合成的媒体。
五、常见国际标准
(一)ISO指定的国际标准
JPEG标准:JPEG(JointphotographicExpertCroup)小组1991年3月提出了ISOCD10918用于连续色调灰度级或彩色图像的压缩标准,采用离散余弦变换、量化、行程与哈夫曼编码等技术,支持几种操作模式,包括无损(压缩比2:1)与各种类型的有损模式(压缩比可达30:1且没有明显的品质退化)。
MPEG系列标准:ISO于1992年制定了运动图像数据压缩编码的标准ISOCD11172,简称MPEG(MotionPictureExpertGroup)标准,它是视频图像压缩的一个重要标准。MEPG编码技术的发展十分迅速,从MPEG_1、MPEG_2到MPEG_4,甚至现在流行的MPEG_7不仅图像质量得到了很大提高,而且在编码的可伸缩性方面,也有了很大的灵活性。
(二)ITU指定的国际标准
H.320:H.320(其原名为NarrowBandTSDNvisualtelephonesystemsandterminalequipment),但是H.320标准仅仅只适合在ISDN、EL、T1等高速率的数字网上运行,而不适合在电话线这种窄宽带网上使用。
H.324:H.324是通过一般电话线传送音频和视频信息,并对音频及视频信息进行编码及解码的国际标准。一般电话系统获得广泛采用的原因是使用方便,而且有数量庞大的用户。H.324标准可以将电视会议带给数以百万计的,没有加入ISDN的用户。
六、计算机多媒体技术的应用
计算机多媒体技术应用在我们生活中的很多地方,例如:数字化图书馆融入了多媒体技术后,使得数字化图书馆更加生动真实。远程教育等领域也是应用了计算机多媒体技术,东北大学就在我国开始建设远程教育网是投了巨资,从沈阳一直铺光缆到秦皇岛,成为了在中国规模最大的网络教育网络之一,他们就用了多媒体技术和网络技术的结合进行教学,使更多的学生受到了名师学校的教育。由此可见多媒体技术方便了我们生活的很多方面。由于计算机相关技术的飞速发展,多媒体技术无论是在硬件上还是在软件上都应经是很成熟的技术了,但是对于图像和音频的压缩编码规范还很混乱有些压缩编码规范已经公开,有些对外界还是秘密,这对整合音视频压缩编码很不利。在资源共享,开源的思想占主流的当今的技术界,多媒体技术这部分也需要把各种音视频的压缩技术整合起来,是对多媒体技术更加规范和成熟,这样计算机多媒体技术才能够发展的更好。
参考文献:
[1]曾尘,多媒体技术在教学环节中的应用探讨[J].宁波广播电视学报.2006.4(4):100-102.
[2]黄春雷,浅谈多媒体技术的实际应用[J].徐州工程学院学报.2006.21(9):25-26.
[3]林福宗,多媒体技术基础及应用[M].北京:清华大学出版社,2002.8:10-25.
[4]鄂大伟,多媒体技术基础与应用[M].北京高等教育出版社,2002,23-34.