2015年12月1日

把你的手機變成顯微鏡!

作者/簡志祥(新竹市光華國中教師)

顯微鏡在生物學的發展上扮演重要的角色,如果沒有顯微鏡,科學家不會發現細胞,也不會知道這世界上有微生物的存在。

然而在顯微鏡的課程,常會遇到兩大問題,一是使用過程中,不容易與學生溝通;二是顯微鏡數量不夠所有學生使用。當學生透過目鏡看著顯微鏡下的影像,問我「這是什麼」時,我只能和學生輪流使用那顯微鏡,告訴他「那個圈圈就是某物」,不過實際上,學生認知的「圈圈」,和我說的「圈圈」可能根本不一樣,因為我們沒辦法同時觀看顯微鏡來溝通。有沒有方法可以解決呢?的確是有的,有些顯微鏡的目鏡可以裝入一根指示針,用來協助溝通。只是有些第一次看到指示針的學生,可能就會一直舉手跟老師講:「顯微鏡裡頭有髒東西,弄不掉。」

科技帶來新視野
有沒有更有效的溝通方式呢?有種方式是使用附加感光耦合元件(CCD)的顯微鏡拍攝裝置,把影像傳輸到電視播出,那樣的效果就會好很多。但是一間實驗室通常也只會配備一組CCD 轉播裝置,你只能用教師的顯微鏡和學生溝通,無法用學生的顯微鏡溝通。

溝通的問題,可以透過科技來解決。幾年前我利用網路攝影機(webcam)和目鏡結合作成了電子目鏡(圖一),花費幾百元成本就可以解決溝通不便的問題。當學生問到顯微鏡下的視野問題時,我只要取下學生顯微鏡目鏡,插入我的電子目鏡,我就可以利用筆記型電腦的螢幕和學生溝通了。

圖一:使用webcam和套筒製作成的電子目鏡。(作者提供)

如果每個學生組別都有筆電可使用,學生就可直接用電腦記錄顯微鏡下的畫面,如拍攝小魚尾鰭血液流動情形的影片,拍完就把小魚放回水裡。這樣的作法可以重複觀看影像和進行討論,而不會傷害小魚。

但是讓每組都有一台電腦,這在課前準備和課中管理都是一大挑戰,所幸近年的科技蓬勃發展,學生幾乎都有數位相機和能拍照的手機,把手機對著顯微鏡的目鏡拍攝,你就能和學生看著同樣的畫面,達到和電子目鏡一樣的功能。只是手必須要穩,不能抖,而且拍攝時不但相機需直接壓著目鏡,還得注意眼襯距離(或稱「出瞳距離」,這是指能看清整個視場時,眼睛離目鏡的最遠距離)。為解決相機與目鏡間固定上的問題,可採用現在市面上數款專門讓智慧型手機轉接顯微鏡目鏡的裝置(圖二)。

圖二:加裝於手機上,可用來轉接顯微鏡目鏡的裝置。(作者提供)

利用手機拍攝顯微鏡之後,再搭配EZcast、chromecast或是apple tv等影像傳輸方式進行無線投影,教師就能夠將學生端的顯微影像投影到教室前方的螢幕。不過這樣的作法還是限於教師為主的教學場域,如果要讓這個課程更以學生為中心,我們就會希望學生也都能夠拍攝數位的顯微影像。方法很簡單,就是就是讓智慧型手機直接具有顯微鏡功能,變成手機顯微鏡,讓學生各自擁有一台顯微鏡。......【更多內容請閱讀科學月刊第552期】

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