iPhone能否在早期STEM教育中取代显微镜

现代智能手机的广泛拥有可以使许多中小学课堂更容易、更公平地使用显微镜。根据佐治亚大学的研究，当与更具成本效益的放大设备搭配使用时，iPhone相机可以作为传统小学光学显微镜的充分替代品。

从历史上看，显微镜在塑造早期STEM教育方面发挥着至关重要的作用，为学生提供了了解微生物世界的窗口。然而，许多K-12教室仍然依赖可用性有限的传统光学显微镜。

佐治亚大学研究员兼佐治亚电子显微镜公司总经理埃里克·福莫(EricFormo)受到女儿使用这些稀缺资源的经验的激励。他们一起开始调查我们几乎所有人都随身携带的工具是否可以找到答案。

福莫说：“通过我们的研究，我们表明，通过非常便宜的附加光学设备与智能手机摄像头相结合，我们可以获得与学校显微镜类似的成像长度尺度。”“这样，每个孩子都可以有一些动手时间来亲眼目睹自然世界中的所有这些事物。”

Formo的研究发表在《显微镜与微分析》杂志上，探讨了三种课堂选择：传统显微镜、iPhone相机本身以及带有iPhone附件的组合设备。该比较评估了标准中学STEM项目中每个项目的功效。

Evangeline和EricFormo检查布料或头发纤维等日常物品时发现，3倍iPhone摄像头在观察到的长度尺度、细节和清晰度方面可与40倍光学显微镜相媲美。福尔莫说，放大率值可能会产生误导，因为它们只是图像尺寸与所观察物体之间的尺寸比差异，使得不同成像平台之间的任何放大率值都存在很大差异。

该组合设备具有6倍放大倍率，产生的图像可与100倍光学显微镜相媲美，为盐粒和粘土颗粒等各种样品提供更高的分辨率。

“我们发现最令人兴奋的事情是，iPhone和折叠显微镜的组合与学校显微镜上的标准100倍放大倍率相同。但它还有其他几个优点，”福尔莫说。

“使用iPhone，我们只需拍摄快照即可记录我们所看到的图片，而大多数学校显微镜没有连接记录设备。此外，在这两种情况下，我们都能够看到相似的长度尺度我们所有的标本都有类似的形态差异。”

小学常用的传统复合显微镜每台价格从500美元到2,000美元不等。相比之下，iPhone显微镜的附件功能每个价格约为10美元。

Formo表示，iPhone方法还可以用于各种研究主题，从生命科学到环境样本，这说明了它的多功能性。

然而，也存在挑战。

“组合设备的焦深有点棘手，”福尔莫说，他指出了确保画面内外物体清晰对焦的挑战。“我们需要仔细放置样品台，使其全部留在框架内。”

尽管面临挑战，智能手机仍然是学校显微镜的一个有前途的选择，有可能彻底改变中小学STEM教育。这种创新方法不仅为更多学生提供了使用成像平台的机会，而且还增强了缺乏传统设备的学校的成像可及性。

“我希望这种设置可以在许多不同的学习环境中使用，因为它对学生来说更容易使用，”福尔莫说。