數(shù)碼顯微鏡之“魔改摘要：生物學(xué)作為一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，顯微鏡是生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中的常用儀顯微鏡的使用也是歷年中考生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作考試的必考內(nèi)容?，F(xiàn)在很多學(xué)校已經(jīng)配備了數(shù)碼顯微鏡，但多為普及型，無(wú)液晶顯示屏，本文旨在探討通過(guò)以極低的成本對(duì)數(shù)碼顯微鏡進(jìn)行升級(jí)并打造出一套生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作測(cè)評(píng)系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：數(shù)碼顯微鏡，液晶顯示，手機(jī)，USB-OTG，F(xiàn)TP服務(wù)器引言：在2021年安徽省滁州市八年級(jí)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作考試中，市直兩區(qū)和天長(zhǎng)市率先采用了全新考試模式，由原先的現(xiàn)場(chǎng)評(píng)分改為網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程評(píng)分，考點(diǎn)的儀器設(shè)備進(jìn)行了全面升級(jí)，配置了數(shù)碼顯微鏡，高清攝像頭，平板等數(shù)碼、網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備及軟件系統(tǒng)?？荚嚹Ｊ胶蛯?shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的改變必然帶來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式、內(nèi)容及評(píng)分方式的改變，本市生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作考試中有兩個(gè)試題是考查顯微鏡的使用，考試用顯微鏡由原先的普通光學(xué)顯微鏡升級(jí)為數(shù)碼顯微鏡，和普通光學(xué)顯微鏡相比，數(shù)碼顯微鏡由普通光學(xué)顯微鏡的單目鏡升級(jí)為雙目鏡，由無(wú)自帶光源升級(jí)為數(shù)字化可調(diào)光源，當(dāng)然最大的不同在于數(shù)碼顯微鏡可以通過(guò)USB數(shù)據(jù)線與計(jì)算機(jī)或平板相連，在顯示器中輸出圖像，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信號(hào)傳送至評(píng)分系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)中。為迎接今年的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作考試，我校配置了與考點(diǎn)同型號(hào)的數(shù)碼顯微鏡，該款為“愛(ài)科學(xué)”牌AS100數(shù)碼顯微鏡普及型圖1），無(wú)液晶顯示屏，可USB接口外接計(jì)算機(jī)或平板，隨機(jī)附送了顯微觀察windows版本），可在計(jì)算機(jī)中通該軟件觀察顯微圖像。咨詢經(jīng)銷商后得知：普及型市場(chǎng)價(jià)6800元，而數(shù)碼液晶顯示屏款（見(jiàn)圖2），市場(chǎng)價(jià)15500元，考點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的配置為“普及型數(shù)碼顯微鏡＋高清攝像頭＋平板”方案的整套設(shè)備及教學(xué)測(cè)評(píng)軟件系統(tǒng)，一個(gè)標(biāo)28張實(shí)驗(yàn)桌）裝整套軟硬件系統(tǒng)需60多萬(wàn)元。面對(duì)如此高昂的價(jià)格，筆者思考能否通過(guò)以極低的成本對(duì)數(shù)碼顯微鏡進(jìn)行“魔改”并“山寨”出一套生物學(xué)操作實(shí)驗(yàn)測(cè)評(píng)系統(tǒng)呢？圖1圖2一、替顯微鏡插上智能手機(jī)筆者拿到這款數(shù)碼顯微鏡后，考慮到數(shù)碼顯微鏡輸出影像的工作原理可能與攝像頭的工作原理相似，在未安裝廠家提供的顯微觀察軟件情況下，將數(shù)碼顯微鏡通過(guò)USB數(shù)據(jù)線連接計(jì)算機(jī)，在聯(lián)網(wǎng)并啟用WindowsUpdate的情況下系統(tǒng)自動(dòng)安裝了驅(qū)動(dòng)，根據(jù)提示系統(tǒng)確實(shí)是將顯微鏡識(shí)別為攝像頭設(shè)備，在未啟用WindowsUpdate的情況下，也可以通過(guò)360驅(qū)動(dòng)大師等驅(qū)動(dòng)軟件檢測(cè)安裝驅(qū)動(dòng)，同樣是被識(shí)別為攝像頭設(shè)備，而且通過(guò)攝像頭軟件也可以觀察圖像。如果實(shí)驗(yàn)室采用“數(shù)碼顯微鏡＋計(jì)算機(jī)”或“數(shù)碼顯微鏡＋平板”方案，無(wú)疑會(huì)大幅增加升級(jí)成本。理論上如果能找到相應(yīng)的安卓版攝像頭通用驅(qū)動(dòng)，數(shù)碼顯微鏡同樣可以通過(guò)USB數(shù)據(jù)線連接安卓手機(jī)使用，手機(jī)就可以替代計(jì)算機(jī)或平板作為顯示屏?？迫谓處熢趯?shí)驗(yàn)課上指導(dǎo)學(xué)生時(shí)不需要每次仍要通過(guò)顯微鏡的目鏡來(lái)觀察圖像，提高課堂效率，而且在真實(shí)考試時(shí)，評(píng)分員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在計(jì)算機(jī)瀏覽器上看到的影像和平板是相同的，并以此為準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行評(píng)分。筆者用小米6X和紅米K30兩部手機(jī)進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過(guò)摸索，發(fā)現(xiàn)一款名“USB攝像頭”的APP（見(jiàn)圖3），通USB-O轉(zhuǎn)接頭（見(jiàn)4），市場(chǎng)4元左右，將據(jù)線與數(shù)碼顯微鏡相連后，兩部手機(jī)均能夠正常顯示顯微圖像并可進(jìn)行縮放、修改分辨率等操作（見(jiàn)圖5），僅幾元錢的轉(zhuǎn)接頭加淘汰的老舊手機(jī)即可將其升級(jí)為數(shù)碼觸摸液晶顯微鏡。2圖3圖4圖5二、借助網(wǎng)絡(luò)查看影像在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，科任教師往往要經(jīng)常對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行指導(dǎo)并查看其觀察的裝片圖像是否合格，通常一名生物學(xué)教師要帶6～7個(gè)班，而一個(gè)班有五十多名學(xué)生，一次實(shí)驗(yàn)集訓(xùn)下來(lái)往往感到疲憊不堪。能否通過(guò)某些技術(shù)手段為教師減負(fù)，并且能提高課堂教學(xué)效率呢？以一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室為例，四組7排，編號(hào)分A1～A7、B1～B7、C1～C7、D1～D7。將與數(shù)碼顯微鏡相連的手機(jī)IP地址設(shè)置為靜態(tài)并和路由器IP地址在同一網(wǎng)段，路由器的IP地址設(shè)置為，則按分組編號(hào)順序，將手機(jī)的IP地址依次設(shè)置為～9。以A1為例，打開“USB攝像頭”APP→點(diǎn)擊屏幕右下方紅色按鈕→點(diǎn)擊“IP攝像頭服務(wù)器”，可查看到該臺(tái)數(shù)碼顯微鏡的局域網(wǎng)IP地址，也可點(diǎn)擊“分享”A1的IP地址顯示http：//192.：808。在教師自用的安裝“IP攝像頭”這款A(yù)PP（見(jiàn)圖6），打開APP→點(diǎn)擊右下角“＋”按鈕→點(diǎn)”添加IP攝像頭”→依次在“標(biāo)題”中輸入A1（可隨意填寫）、“URL”中輸入http：//192.1：808、“用戶名”中輸入admi、“密碼”中輸入admi（用戶名和碼根據(jù)與數(shù)碼顯微鏡相連“USB攝像頭”APP中的設(shè)置填寫，可以不和密碼），返“IP攝像頭”APP主界面→點(diǎn)擊“A1”，即可查看顯微圖像（圖7）。依次將每小組的數(shù)碼顯微鏡IP地址等信息錄入到教師手機(jī)后，教師就無(wú)需再逐個(gè)到每張實(shí)驗(yàn)桌旁查看顯微圖像了，在手機(jī)上點(diǎn)擊相應(yīng)的標(biāo)題即可查看，省時(shí)省力。當(dāng)然，在計(jì)算機(jī)瀏覽器中輸入與數(shù)碼顯微鏡相連的手機(jī)的IP地址也可以查看，以A1為例，在瀏覽器中輸入http：//192.168.：8081，然后輸入用戶名和密碼（可以不設(shè)用戶名即可查看顯微圖像（見(jiàn)圖8），并且通過(guò)投影儀在大屏幕上展示，方便進(jìn)行演示和實(shí)時(shí)指導(dǎo)。圖6圖7圖82三、搭建FTP服務(wù)器“山寨”測(cè)評(píng)在實(shí)際生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作考試中，不但要考查最終的顯微圖像調(diào)節(jié)的是否清晰，而且會(huì)考查裝片的制作過(guò)程和顯微鏡使用的操作步驟是否規(guī)范，在一節(jié)課四十五分鐘的有限時(shí)間內(nèi)，在僅有一名科任教師的情況下期望對(duì)每一位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作都進(jìn)行悉心指導(dǎo)顯然并不現(xiàn)實(shí)，教師往往對(duì)此也感到力不從心。此外，還有部分學(xué)生不喜歡主動(dòng)提問(wèn)尋求幫助和指導(dǎo)，導(dǎo)致這部分學(xué)生的一些不規(guī)范操作可能到考前都未被發(fā)現(xiàn)和糾正，最終在考試中失分。于是筆者思考能否將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程進(jìn)行錄像并保存，然后通過(guò)回放錄像發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作中的問(wèn)題，甚至可以進(jìn)行模擬考試進(jìn)行評(píng)分，并能在練習(xí)或模擬考試后有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，學(xué)生也能夠通過(guò)觀看回放發(fā)現(xiàn)自身不規(guī)范的操作和扣分點(diǎn)并及時(shí)地予以糾正。筆者的設(shè)計(jì)思路是FTP服務(wù)器自動(dòng)接收像視頻文件。首先，在計(jì)算機(jī)中搭建FTP服務(wù)器，以Windows7（32bit或64bit）系統(tǒng)為例，查詢并記錄服務(wù)器網(wǎng)卡的IP地址或者將服務(wù)器網(wǎng)卡的IP地址也設(shè)置成靜態(tài)，如：00。筆者測(cè)試了三款常用的FTP服務(wù)器軟件，分別是：3CDaeMon、Server-U、FileZilla_Se，都可以正常運(yùn)行。其中3CDaeMon綠色版屬于傻瓜式的FTP服務(wù)器軟件，操作簡(jiǎn)便，適合臨時(shí)搭FTP服務(wù)器使用，另外兩款軟件設(shè)置稍微復(fù)雜點(diǎn)薦3CDaeMon、FileZilla_Server這兩款軟件，因?yàn)檫@兩款軟件的日志詳細(xì)，方便后續(xù)根據(jù)IP地址查找對(duì)應(yīng)的視頻文件（見(jiàn)9）。圖9方案一：每張實(shí)驗(yàn)桌加配一部智能手機(jī)，即“數(shù)碼顯微鏡＋兩部手機(jī)”方案。一部手機(jī)用于連接顯微鏡，以下簡(jiǎn)稱手機(jī)A，另一部用于拍攝實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，以下簡(jiǎn)稱手機(jī)B。將手機(jī)A、B的IP地址設(shè)置為靜態(tài)并連號(hào)，如：、，方便后面對(duì)號(hào)查找視頻文件A上安裝“USB攝像頭”APP，手機(jī)B上安裝“IP攝像頭”APP。手機(jī)A中打開“USB攝像頭”APP，點(diǎn)擊“主界面右上方三個(gè)點(diǎn)號(hào)→設(shè)置→FTP設(shè)置”，在“服務(wù)器”中輸入ftp：//192.168.1.，“用戶名”中輸入admin，“密碼”中輸入11111（根據(jù)FTP服務(wù)器的設(shè)置填寫），點(diǎn)“驗(yàn)證FTP服務(wù)器”，如果提示“FTP服務(wù)器正?！眲t代表連接正常，打開“上傳手動(dòng)錄像”和“上傳后刪除原文件”按鈕，返回APP主界面，點(diǎn)擊右下方“錄像”按鈕即開始錄制，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)點(diǎn)擊“錄像”按鈕，手機(jī)將自動(dòng)將視頻文件上傳FTP服務(wù)器，視頻文件自動(dòng)按日期時(shí)間命名。同時(shí)在手機(jī)B中打開“IP攝像頭”APP，點(diǎn)擊“主界面右上角設(shè)置按鈕→FTP設(shè)置”，在“服務(wù)器”中輸入ftp：//00，“用戶名”中輸入admin，“密碼”中輸入11111（根據(jù)FTP服務(wù)器中的設(shè)置填寫），點(diǎn)擊“驗(yàn)證FTP服務(wù)器”，如果提“FTP服務(wù)器正”則代表連接正常，“上傳到FTP服務(wù)器”按鈕，返回“設(shè)置”，打開“上傳后刪除原”按鈕。返回APP主界面，點(diǎn)擊“打開IP攝像頭服務(wù)器”，點(diǎn)擊右上方“運(yùn)動(dòng)檢測(cè)”按鈕，在對(duì)話框中點(diǎn)擊“運(yùn)動(dòng)檢測(cè)”后攝像頭檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)后即自動(dòng)開始錄制，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)自動(dòng)上傳視頻文件至FTP服務(wù)器。因?yàn)槊看螘?huì)同時(shí)上傳兩個(gè)視頻文件，教師QQ影音播放器的多開功能同時(shí)觀看，打開QQ影音，點(diǎn)擊主菜單“設(shè)置”→“播放器設(shè)置”或者直接按F5，然后勾選“允許同時(shí)運(yùn)行多個(gè)QQ影音”即可。方案二：每張實(shí)驗(yàn)桌加配一個(gè)USB攝像頭，即“數(shù)碼顯微鏡＋手機(jī)＋USB攝像頭”方案。首先，通過(guò)分線器或USBHUB+USB-OTG轉(zhuǎn)接頭將數(shù)碼顯微鏡和USB攝像頭同時(shí)連接同一部手機(jī)。為保證連續(xù)供電，分線USBHUB最好為帶充電接口款Type-C接口、兩USB+P充電三合一款市場(chǎng)價(jià)三十元左10）。手機(jī)上安“USB雙攝像頭”APP（見(jiàn)圖11），設(shè)置方法和步驟同方案一中A。數(shù)碼顯微鏡和USB攝像頭拍攝的視頻文件將合二為一上傳至FTP服務(wù)器。當(dāng)然，如果點(diǎn)擊“USB雙攝像頭”APP主界面下方“IP攝像頭服務(wù)”后，科任教師也可以通過(guò)自用手“IP攝像頭”APP或計(jì)算機(jī)瀏覽器實(shí)時(shí)查看顯微圖像和操作過(guò)程12）。圖10圖11圖12方案一的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需增加升級(jí)成本，而且手機(jī)攝像頭的像素明顯高于市面上的普通USB攝像頭，