病理学数字化实验教学的开发研究与实践

孙丽梅，唐 娜，邱雪杉*，王恩华，沙宪政，孙宝志，闻德亮

(1.中国医科大学基础医学院;2.中国医科大学医学教育研究中心;3.中国医科大学，辽宁 沈阳 110001)

病理实验教学属于医学形态学实验教学，包括大体标本的形态学改变和镜下切片的组织结构改变。形态学的观察对于科学的描述病变、对于疾病的识别和诊断起到一个至关重要的作用。随着现代信息技术的发展，特别是计算机技术在医学领域的应用，医学病理形态学实验教学也有了飞速的发展［1］。如何实现病理形态学实验教学的数字化，使其告别传统的教学模式。我们中国医科大学病理教研室利用数字切片扫描装置通过专门的软件将组织切片转化为数字化的虚拟切片;利用数码摄影技术来构建病理学大体标本的三维立体成像，于2011年9月投入到2009级病理学实验教学中。

一、研究方法

1.研究对象。

实验组:2009级五年制1-4班;对照组:2008级五年制1-4班。实验组和对照组的教师、教材、教学内容、考试方式均完全相同;考试试题为同一试题库抽题，难易程度均设定为中等。

2.研究方法。

(1)数字化切片标本库建立。利用数字切片扫描装置通过专门的软件将组织切片转化为数字化的虚拟切片。采集病变典型的组织切片，对显微镜下的图像进行扫描，然后拼接成一幅大的图片。根据需要，可以对全部组织进行40倍、100倍、200倍和400倍放大后扫描，也可以对感兴趣的区域进行不同倍率的扫描。经过扫描处理后，需放在显微镜下才能看清的病变，现在可以脱离显微镜用看图软件在计算机上学习，形成数字化切片。已扫描病变典型的组织切片100余张，投入到病理学数字化实验教学中。

(2)三维立体成像标本库建立。利用数码摄影技术来构建病理学大体标本的三维立体成像，采集病变典型的实物标本，借助自制悬挂标本的辅助装置立体旋转360度捕获图像，通过图象处理编辑软件Photoshop 处理图像构建病理学大体标本的三维立体成像，清楚直观地再现病理学大体标本的三维结构。已制作一百五十余件三维立体成像标本，陆续投入到病理学数字化实验教学中。

(3)数码互动教室的建立。装配师生互动系统(motic数码网络互动系统)，教师端和每一个学生端均成为相对独立的图像处理平台。各单元之间通过局域网实现互联，教师端可以实时监控学生端的每台电脑及显微镜并可把教师端的图像传送给所有学生以达到师生同步。可以实现师生共同讨论，学生分组讨论等等。此设备为我们病理实验课的改革提供了一个网络化的平台。

实验组:应用数字化组织切片和三维立体成像标本进行实验教学;

对照组:应用传统玻璃切片和瓶装标本进行实验教学。

3.统计分析方法。

以SPSS统计软件建立数据库，采用t检验。

二、结 果

1.通过课程评估表问卷调查来分析，调查问卷发放，当场填写，全部收回，均视为有效。结果94.17%的学生认为数字化实验教学效果好，73.33%的学生认为数字化实验教学可以激发他们的学习热情(表1)。

表1 2009级应用数字化实验教学效果反馈

2.数字化实验教学模式比传统教学模式教学效果更为突出。成绩表中的分析数据完全证实了这种观点(表2)。2009级采用数字化实验教学，成绩分析数据表明，2009级1-4班的学生不仅实验考试成绩高于对照组，有统计学意义。而且理论考试成绩提高的更加明显，差异显著，有统计学意义。

表2 2008和2009级学生考试成绩比较

三、讨 论

1.玻璃切片转化为数字化切片的优势。玻璃切片病变的观察，需要显微镜的辅助，使得学生的学习局限于实验室，时间和空间受到限制;教师对切片病变的讲解结束后，学生对于病变的认识和理解多数还是保持在理论基础之上，自己在显微镜下观察时，还是会有很多问题弄不明白;老师在显微镜下帮助每个学生搜索典型病变结构浪费了大量的时间和精力;玻璃切片易破损、易褪色、不易保存，随时的切片补充可以满足数量上的要求，可是切片病变却不一致，所以典型病例切片和少见病例切片数量越来越少，不能满足教学的基本要求。为了解决上述问题，我们利用数字切片扫描装置将具有典型病变的病理切片通过专门的软件将其转化为数字化切片，存储在教师机中形成一个数字切片库。建立数字化切片标本库，便于学生观察，自学;解决了学生使用不典型病理切片的问题;加强学生对病理学知识的理解;借助数码网络互动系统，改变了以往点对点的教学模式。而且我们可以随时应用临床病例资料制成的数字化切片来验证学生的学习效果是否达到了教学要求。

2.三维立体成像标本取代瓶装标本的优势。传统的病理学实验教学手段包括瓶装标本的观察、讲授，具有自己的优点，例如病变观察的直观性等，但是也具有一定的局限性。大体标本病变的观察，由于大体标本具有惟一性，没有任何两个标本的病变是一样的，因此只能是许多学生集中在一起看同一个标本，观察受限;教师在向学生讲解大体标本病变时，学生数量还不能太多，否则站的较远的学生看不清;学生自己看标本时，也是几个人凑在一起看同一个标本，拥挤，同时上课时间有限，有的在上课时间里还轮不上看;瓶装标本放置时间久了，会出现陈旧、脱色等现象，福尔马林结晶的出现使病变不清，并且瓶装标本容易破损，破损后会伤害到学生，福尔马林溶液也会对学生有一定的毒害作用。基于上述原因，挑选典型的病变标本制作成大体标本的三维立体成像。这样使得大体标本病变结构更加清晰，色彩鲜艳;学生可以利用电脑随时随地的学习，不再受时间和空间的限制;借助标本上面的注释和标注，在学习时可以观察的更清楚，可以顺利寻找到正确的病变，并且准确理解病变，真正掌握病变的特点。标本的数字化使其可以随时随地并反复参考使用，通过电脑可以课堂学习、可以课后自学，利于学生的预习和复习，培养学生真正的自学能力，能够提高病理学的实验教学效果。

3.数码互动教室的建立使数字化实验教学成为可能。2006年病理教研室引入的数码网络互动系统教学平台，建成可容纳76人同时使用的网络实验室，为病理学实验教学的数字化改革提供了一个有效的平台。利用数码网络互动系统，教师授课时可将自己电脑上的数字化切片或三维立体成像标本的典型病变结构的画面下传到每位学生的电脑屏幕上，学生可在自己的电脑屏幕上更准确、直观、形象地看到各种病变部位的形态学改变，达到真正的师生同步。本实验证明，数字化切片和三维立体成像标本的应用不仅提高了学生认知、描述和诊断标本的准确性，同时有效的提高了学生的实验和理论学习成绩以及综合分析能力。数字化的实验教学是为了适应现代化的教学手段，改革实验教学方法，探索和实践新的实验教学模式的必然趋势。素质教育要求我们培养创新型人才，我们在研究中得到一定的经验［2-6］，也深深的感到教师在实验教学过程中也应充分利用现代化教育技术手段，使之为教学的最优化服务。

［1］高 源，凌旭东.数码互动系统在病理学实验教学中的应用［J］，中国高等医学教育，2005，5:75-76.

［2］高修卫，于 淼，李天娇，等.医学PBL教学与传统教学模式下课堂创造氛围的比较研究［J］.中国高等医学教育，2010(5):94-95.

［3］孙丽梅，邱雪杉，王恩华，等.病理学教学中以问题为基础学习教学方法的应用［J］.中华医学教育杂志，2011(6):899-902.

［4］孙丽梅，邱雪杉，王恩华，等.病理数字课程平台的应用［J］.中国高等医学教育，2011(9):55-56.

［5］孙丽梅，邱雪杉，王恩华，等.病理学数字课程平台辅助教学模式与传统教学模式的比较［J］.中国高等医学教育，2012(2):71-72.

［6］孙丽梅，米小轶，邱雪杉，等.病理学课程整合及教学改革的研究与应用［J］.中国高等医学教育，2012(4):81-82.