數(shù)字切片在組織學實驗教學中的應用

劉冠蘭　張曉東　董麗萍　羅文奇　李雙容　袁衡

摘 要 組織學的實驗教學與理論教學具有同等重要的地位。信息技術(shù)的發(fā)展為組織學實驗教學的改革提供了更多便利條件，其中數(shù)字切片的應用有效地解決了玻璃切片帶來的資源不足、損耗、丟失等問題，且打破了實驗教學的時間和空間限制，促進了資源共享，利于教師備課和學生自主學習，有力推動了組織學實驗教學和考試模式的改革。本文主要介紹數(shù)字切片在組織學實驗教學中的優(yōu)勢、應用策略和發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞 組織學 實驗教學 數(shù)字切片

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2017.10.050

Abstract The experiment and theory of Histology are equally important.The development of information technology provides more conveniences for the reform in experiment teaching of Histology. The application of digital slices can effectively solve the problem of the glass slice such as resource shortage and loss and also can broke the constraints of time and space in experiment teaching. Therefore，the digital slices not only promoted the resource sharing such as students' autonomous learning and teachers' preparing lessons，but also vigorously promoted the reform in experiment teaching and examination mode of Histology. This paper mainly introduces the advantages， application strategy and development prospects of digital slices in experiment teaching of histology.

Keywords histology； experiment teaching； digital slices

組織胚胎學是重要的醫(yī)學基礎(chǔ)課程之一，其中組織學實驗教學中涵蓋了大量的微觀結(jié)構(gòu)的觀察。傳統(tǒng)的組織學實驗教學多數(shù)都是在顯微鏡下觀察玻璃切片進行驗證行實驗，所以玻璃切片損耗、丟失比較嚴重，也存在資源緊張的問題。在國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略指導下，信息技術(shù)在教育領(lǐng)域和管理過程中的應用正在逐步深入，有力促進了教育模式、教學方法和學習方式的深刻變革。[1]數(shù)字切片的出現(xiàn)順應了教育信息化的發(fā)展趨勢和現(xiàn)實需要，開展數(shù)字切片研制及其應用對改革組織學實驗教學有重要意義。

1 數(shù)字切片的優(yōu)勢

數(shù)字切片也稱虛擬切片，它是通過數(shù)字切片掃描與應用系統(tǒng)，對觀察到的切片進行全自動聚焦掃描、采集高精度數(shù)字化圖像、多視野無縫隙自動拼接形成的定態(tài)切片圖像。與玻璃切片相比，其有以下幾個方面的優(yōu)勢。

1.1 節(jié)約和易保存

目前，組織學實驗教學內(nèi)容主要還是組織和器官的驗證性實驗，仍以玻璃切片觀察為主。尤其在我們民辦醫(yī)學院校，學生基數(shù)大，切片使用頻率高，所以切片需求量大，損耗、丟失、褪色也比較嚴重，因此基本每年都要更新制作一批切片，保存也需要更多的切片盒和保存空間，保存困難。通過采集、編輯數(shù)字切片圖像，然后進行分類分庫保存，制作數(shù)字切片圖庫。一旦制作完成，可以永久保存，反復使用，永不變質(zhì)。其應用可以有效緩解玻璃切片緊缺、破損、丟失帶來的困難，節(jié)約了成本和消耗，更加經(jīng)濟，從資源層面發(fā)揮了最大效應。當然，圖庫也不能一成不變，也要不斷地更新和豐富數(shù)字切片內(nèi)容。

1.2 拓展了使用空間

傳統(tǒng)玻璃切片的使用必須借助顯微鏡，所以學生也多都是在上課時間在實驗室才能使用，因此學生的學習時間和空間受到一定程度的限制。數(shù)字切片可以通過網(wǎng)絡進行遠程傳輸，因此通過信息技術(shù)構(gòu)建的院校教學資源共享平臺（或移動硬盤拷貝），學生在校園內(nèi)可以隨時隨地獲取數(shù)字切片相關(guān)資料，進行研究、預習、課下學習或復習，不必再局限在上課時間和必須在實驗室借助顯微鏡才能觀察切片，打破了時間和空間的限制，顯著拓寬了應用環(huán)境，也促進了學生的學習興趣，達到了更好地服務學生個性化、自主化學習的目的。

1.3 質(zhì)量優(yōu)勢

玻璃切片的制作過程中也有一定的損耗，如粘片不牢存在脫片或染色不好圖像模糊等。即使制作好的玻璃切片，圖像之間也存在差異和色彩不一問題。而采集的數(shù)字切片包括整張切片全視野的信息，且通過導航圖可以進行局部典型結(jié)構(gòu)的放大或縮小，可以采集到高、中、低倍的圖像，圖像清晰，分辨率高，色彩逼真。還可以進行編輯、標注、旁白等處理，使用方便，更加準確直觀，可以達到更好的示范和交流效果。

2 數(shù)字切片的應用

數(shù)字切片的出現(xiàn)將組織學實驗教學的教學資源管理與應用提高到了一個新的水平，大大促進了組織學實驗教學改革。

2.1 數(shù)字切片的制作

數(shù)字切片制作需要硬件和軟件系統(tǒng)支持。硬件系統(tǒng)包括全自動顯微鏡、攝像機和控制鍵盤，軟件系統(tǒng)包括圖像采集、圖像剪切融合和拼接功能模塊。首先，利用全自動顯微鏡在4€孜錁迪驢燜偕璨A釁暈⑸杵教ㄗ遠豖/Y軸方向移動掃描和Z軸方向自動聚焦而采集圖像；在選定需要掃描區(qū)域后轉(zhuǎn)到40€孜錁迪陸徊繳瑁剎杉叻直媛實耐枷瘛6遙ㄒ嫡娌噬腃CD（charge coupled device）相機保證了較高的分辨率和保持標本的真實色彩。然后，相應的軟件模塊對采集的圖像進行裁切、拼接處理，即得到結(jié)構(gòu)典型、色彩逼真、高分辨率的數(shù)字切片。最后，將這些數(shù)字圖片按章節(jié)分系統(tǒng)進行分類分庫保存。endprint

2.2 數(shù)字切片的應用策略

目前，數(shù)字切片的應用在很多院校都得到了關(guān)注。其應用策略主要體現(xiàn)在三個方面。

2.2.1 實驗教學

數(shù)字切片為組織學實驗教學提供了更有效的教學工具，并拓寬了教學環(huán)境。[2]由于數(shù)字切片掃描整張切片，在課堂教學中教師通過一個縮略的導航圖就可以指導學生觀察圖像全貌；并可以直接點擊典型結(jié)構(gòu)區(qū)進行局部放大或縮小，轉(zhuǎn)換快捷，節(jié)省時間，講解方便，更加直觀，有更好的“示范性”；且可以完全脫離顯微鏡進行閱片交流，學生可以直接通過自己的電腦顯示器接收實驗內(nèi)容，方便、直觀，參照數(shù)字切片標注觀察切片，通俗易懂，能更快更好地理解和掌握切片的內(nèi)容，提高學習效率。

此外，也方便開展討論課。結(jié)合顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)，對學生進行分組，組間不相干擾。組內(nèi)可以討論、標注等，然后反饋給老師，老師可以及時指導。課堂氣氛更活躍，學生更感興趣，學習激情更高，參與度較高，所以教學效果明顯提高。

2.2.2 實驗評估

數(shù)字切片與顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)結(jié)合可以為學生提供更加公平、公正的實驗考試環(huán)境。教師通過對數(shù)字切片編輯、裁剪、標注等處理，設(shè)計出新穎活潑的題型，規(guī)避了玻璃切片固定枯燥的題型，能全面、客觀地評估學生實驗掌握情況?？碱}難度設(shè)計基本一致，且同批次考試的學生考題統(tǒng)一，規(guī)避了玻璃切片考試結(jié)構(gòu)差異的弊端；考試過程統(tǒng)一“監(jiān)控”，考試更加公正嚴謹。此考試模式即考察了學生的“基本理論、基本知識、基本技能”掌握情況，又在內(nèi)容深度上進行了擴展，可對學生的精細辨別能力進行準確判斷；[3]同時因教師提前隨即抽取數(shù)字切片制成了試卷庫，考試時隨即抽取試卷即可，明顯節(jié)省了人力和時間，尤其適用于師資不足而學生人數(shù)較多的實驗評估。

此外，數(shù)字切片的應用也促進了學生考核方式的靈活化和成績結(jié)構(gòu)的多樣化。對學生實驗課效果評價不再局限于期中和期末兩次實驗考試，更加注重平時的形成性評價。在課堂上任課教師利用數(shù)字圖片通過課堂討論、填圖、辯圖等方式隨時進行考核；課后學生也可以自我學習和評估，課后學習也必須達到一定的分值。這樣不僅使考核內(nèi)容更全面，考試形式也更加多樣。因此，更有利于充分調(diào)動學生對實驗課的學習主動性和能動性，對實驗效果的評價也更加科學和具有時代特征。

2.2.3 共享資源

基于數(shù)字切片庫的建立，教師可以不斷更新和豐富切片內(nèi)容，也可以將數(shù)字切片進行編輯、標注、旁白等處理，分類分庫歸類保存。然后，這些數(shù)字切片即可通過院校教學資源共享平臺進行共享，既拓寬了組織學實驗教學空間，也豐富了第二課堂資源的應用渠道。教師可以下載完善備課內(nèi)容，課件制作更加靈活，課件質(zhì)量更高；學生可以自行學習、復習或交流，也可以輔助大學生創(chuàng)新性實驗研究，充分調(diào)動了學生主動學習的興趣與積極性，促進了學生自主學習能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

3 數(shù)字切片面臨的問題

數(shù)字切片經(jīng)濟實用、操作方便，在教學、科研領(lǐng)域中顯示出無可比擬的優(yōu)越性和廣闊的應用前景。但是數(shù)字切片的應用在組織學實驗教學中仍面臨一些問題和挑戰(zhàn)。①仍需整合重組形態(tài)學相關(guān)學科的實驗內(nèi)容，設(shè)置綜合性和設(shè)計性形態(tài)學實驗內(nèi)容。②仍需進一步開發(fā)和優(yōu)化數(shù)字切片與互動系統(tǒng)軟件功能，以適應多學科交叉教學改革和教學內(nèi)容間的融合及更加智能化的實驗評估。③尚需編寫適應信息化教學改革的實驗教材。④尚需合理協(xié)調(diào)數(shù)字切片應用與顯微鏡操作切片之間的比例關(guān)系，以科學地規(guī)避學生顯微鏡操作技能下降的問題。

總體而言，數(shù)字切片在組織學實驗教學中具有廣闊的應用前景，極大程度上推動了形態(tài)學實驗教學改革。但是因其也存在弊端和挑戰(zhàn)，所以在積極發(fā)揮數(shù)字切片功能優(yōu)勢的同時，還應該綜合考慮傳統(tǒng)切片的應用比例和頻次，從科學角度出發(fā)不斷深化組織學實驗教學改革。

*通訊作者：袁衡

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參考文獻

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[2] 陳娟.數(shù)字切片在組織胚胎學實驗教學中的應用[J].技能培訓，2016.24：221.

[3] 宋芳，趙紫薇，楊美霞等.利用數(shù)碼互動教室進行組織學實驗考試改革[J].包頭醫(yī)學院學報，2014.30（2）：123-124.endprint