生物雲實驗室：讓學生「親自」參與生物實驗

生物雲實驗室：讓學生「親自」參與生物實驗

IT之家2016-12-08

在中學生物課上，學生通常通過顯微鏡觀察單細胞生物，這僅是被動觀察，缺少真正的實驗參與感。美國研究人員研製出一種遠程控制的生物實驗室，讓學生可以直接參与單細胞實驗。

來自斯坦福大學生物工程、教育和計算機科學領域的研究者開發了這套名為生物雲實驗室的系統，由硬體和軟體組成，基於互聯網。相關研究報告日前刊登在英國《自然·生物技術》雜誌上。

生物雲實驗室的硬體部分被稱為「生物變化過程單元」，學生可用聯網電腦、平板電腦或智能手機上的遠程控制軟體操作。每個「生物變化過程單元」包括一個含有活體微生物群的微流體晶元。晶元周圍有4個LED燈，學生通過控制LED燈亮度對微生物施加不同光刺激。帶有網路攝像頭的顯微鏡則把晶元上的內容直播上傳。

實驗對象是一種叫眼蟲的常見單細胞生物。眼蟲有趨光性，但如果光線太過強烈，它也會厭光。通過生物雲實驗室系統，學生用遠程控制軟體調節LED燈亮度，在電腦或手機上實時觀測眼蟲行為的相應變化，加深對科學過程的理解。

研究人員說，生物雲實驗室的軟體便於學生對實驗數據進行分析和可視化操作、驗證猜測並編製程序自動進行大量實驗。

研究人員已在大學生和中學生中進行了幾次針對生物雲實驗室的測試。研究人員說，學生明顯對這種互動式實驗感興趣，並參與討論、分析和建模。

研究人員計劃在生物實驗中增加其他微生物和外部刺激，並把生物雲實驗室中的遠程控制、互動式研究學習等特點運用到物理、化學和其他學科的實驗中。他們還設想通過規模化降低生物雲實驗室的成本。如把250個「生物變化過程單元」放在一個100平方米的房間里，配備傳輸速度達到每秒1GB的互聯網接入，就可以每年為100萬學生提供服務，每個實驗的成本只有1美分。