血细胞形态学虚拟实验教学平台的构建及意义

潘智勇，杨军军，王霄霞，江明华，陈　慧，谭映霞，胡王强

温州医科大学检验医学院， 浙江　温州　325035



血细胞形态学虚拟实验教学平台的构建及意义

潘智勇，杨军军，王霄霞，江明华，陈慧，谭映霞，胡王强

温州医科大学检验医学院， 浙江温州325035

目的探讨血细胞形态学虚拟实验教学平台的建设和意义。方法自制虚拟教学骨髓片并模拟真实实验教学场景构建血细胞形态学虚拟实验教学平台。在教学其他条件相同下，将仅使用传统实验教学模式的2011年级医学检验专业125名学生作为传统组，将传统实验教学和虚拟实验教学平台相结合模式的2012年级119名学生作为创新组，比较2组期终实验考核成绩。结果血细胞形态学期终实验考核成绩创新组(84.76±7.24)明显高于传统组(77.32±7.17)，两组比较有显著性差异(t=8.062，P<0.001)。结论血细胞形态学虚拟实验教学平台具有开放性、自主性、互动性、共享性等特征，对提高血细胞形态学实验教学质量有重要意义。

血细胞；形态学；虚拟；实验教学

随着科学技术发展而诞生的虚拟实验教学模式,与真实(传统)实验教学模式相比具有不受时间、空间与实验人数限制等优点，已经成为一种加强实践教学、提高教学质量的重要模式[1-2]。血细胞形态学检验是一项古老的检验方法，如今在临床上仍然广泛应用，是许多血液病诊断的“金标准”，也是医学检验专业学生的必修课[3]。目前，国内许多高校由于教学标本质量不理想、教学课时减少、课外自主学习平台缺乏和学生人数不断增加等因素，已经影响了血细胞形态学实验教学质量，因此建设血细胞形态学虚拟实验教学平台更显重要意义[4-5]。温州医科大学于2015年5月完成血细胞形态学虚拟(数字化)实验教学平台建设并投入试用。文章就平台建设的设计原则、组成内容及应用效果予以介绍。

1　设计原则

血细胞形态学虚拟实验教学平台以真实实验教学场景为素材，构建虚拟显微镜操作系统、虚拟教学骨髓片和图片标注等进行模拟仿真，让学生通过网络随时随地地进行自主实验学习，同时充分发挥计算机网络优势,适当增加真实实验教学无法体现却能提高教学质量的项目。平台简单明了、内容丰富多彩，便于学生使用和教师管理。通过平台交流、评论，使不同地点、不同时间学习的学生构建了学生之间、师生之间的互动学习场景，同时方便教师收集平台使用状况，以便及时地有针对性地完善和修改平台内容。

2　平台构建

2.1虚拟教学骨髓片的制作

血细胞形态学真实实验教学主要是学生借助显微镜观察学习骨髓片中的血细胞形态，因此要建设血细胞形态学虚拟实验教学平台，首先需要制作出高质量的虚拟教学骨髓片。通过实践，我们认为常用的数字切片扫描系统制作的虚拟骨髓片，因分辨率、清晰度、色彩等与显微镜下相差较大，不能满足血细胞形态学虚拟实验教学需求。我们用Nikon ECLIPSE80i生物显微镜在油镜下观察骨髓细胞形态学，选取对疾病诊断有代表性的部位进行横向拍摄一定数量的照片，通常为20～40张，相连照片的重叠部分至少为25%(若细胞数量较少应增加重叠部分，以便计算机识别)。然后，在Photoshop CS3中进行自动拼图成A图；再纵向移动教学骨髓片，反方向进行拍摄以同样的方法制作成B图，A、B图长度基本相同，然后A图和B图再自动拼图为1张图片，以此类推，最后制作成特大图片即为虚拟教学骨髓片，最小图片为图片中有核细胞数量是该骨髓片根据有核细胞增生程度需要计数总量的2倍左右。我们自制的虚拟教学骨髓片细胞分辨率、清晰度和色彩等与显微镜下非常接近，对于有核细胞增生减低、极度减低和血片，使用含有核细胞的单张照片集合的特大图片，两种虚拟教学骨髓片的有核细胞量基本满足分类计数和诊断，因此基本满足血细胞形态学虚拟实验教学需求。如图1所示。

图1　巨幼细胞贫血虚拟教学骨髓片(局部)放大100×时的界面

2.2平台构建

平台以帐号和密码方式登录，分为学生学习端和教师管理端。学习端由虚拟操作和学习平台组成；管理端由虚拟操作管理、学习平台管理、模块管理、学生档案管理、教师档案管理和使用日志等组成。

2.2.1虚拟操作模块在真实实验中，血细胞形态学实验是通过生物显微镜观察完成的，为了让学生更好地掌握生物显微镜的操作，我们模拟生物显微镜的真实操作过程制作成生物显微镜操作虚拟练习系统。该系统内容有生物显微镜虚拟展示和虚拟操作：虚拟展示主要介绍生物显微镜的结构和名称；虚拟操作内容有电源开关、亮度调节、物镜选择、目镜调节、载物台调节以及图像显示，等。

2.2.2学习平台内容和功能学习平台内容主要依据《临床血液学检验实验指导》(第4版)中与血细胞形态学相关的实验内容编写而成，一级目录分为正常血细胞形态学检查、血细胞化学染色技术、红细胞疾病细胞形态学检查、白细胞疾病细胞形态学检查、其他疾病血细胞形态学检查、外周血细胞形态学检查、学习自测和实验考核，等。二级目录为实验项目，如正常血细胞形态学检查分为红细胞系统形态观察、粒细胞系统形态观察等20多项按教学大纲要求掌握的实验项目，分别设置三级目录：教学课件、仿真阅片、实验报告与拓展学习，等。对于其他疾病血细胞形态学检查与外周血细胞形态学检查，按教学大纲要求应熟悉或了解的实验项目，只提供虚拟教学骨髓片或血片以及说明资料，形成主次分明、重点突出的排列模式，方便学生在有限的时间里进行学习。如图2所示。

图2　学习平台界面

图片是血细胞形态学虚拟实验教学平台最主要的素材，所有血细胞形态均可用图片的形式虚拟化学习。对图片进行适应于血细胞形态学虚拟实验教学的功能处理是建立高质量的血细胞形态学虚拟实验教学平台的关键。平台中的图片分为观察学习某细胞为主的单张数码照片和疾病的虚拟教学骨髓片。打开图片浏览界面后，图片既可以按设定的10×、20×、40×、100×倍率观察，也可以无限放大或缩小。教师对图片上的难点细胞进行文字标注，学生观察时只要将鼠标移到标注符号上即可显示标注内容。同时图片上有细胞或疾病的“特点”“说明”背景知识的介绍，“交流”的设置使分布在各地方、不同时间段学习的其他学生有了相互讨论的平台，等。总之，图片浏览界面所有功能设置的目的是方便学生自主学习。

2.2.3其他模块功能①学习平台管理模块：在学生端学习平台基础上增加了图片添加、图片管理两个功能，用于编辑学习平台资料；②模块管理：用于编辑学习平台目录；③学生档案管理模块：主要是录入拟使用平台的学生帐号、初始密码、姓名、学号、年级等有关资料；④教师档案管理模块：与学生档案管理模块除角色不同外，其他一样；⑤使用日志模块：记录每位登录者的姓名、帐号、登录时间、IP地址，等。

3　平台应用和效果

3.1方法

在教学硬件、实验课时数、教师队伍和教学方法等其他条件相同的情况下，在血细胞形态学虚拟实验教学平台没有投入试用前，2011年级医学检验专业4个班级125名学生(称传统组)按传统教学模式教学。在该平台投入使用后，2012年级医学检验专业4个班级119名学生(称创新组)在传统教学模式基础上，加入该平台的内容，第一次实验课时，教师讲解该平台的使用方法，建议学生使用该平台进行自主学习。

3.2评价方式

两组学生的实验考核方式和评分标准相同，考核内容随机抽取同一试题库，学生考核成绩使用百分制。

3.3统计学方法

采用SPSS 18.0软件对数据进行分析，期终实验考核成绩用均数±标准差表示，两组间比较采用t检验，以P<0.05为差异具有统计学意义。

3.4结果

血细胞形态学期终实验考核成绩创新组为(84.76±7.24)，传统组为(77.32±7.17)，创新组成绩高于传统组，两组成绩比较差异有统计学意义(t=8.062，P<0.001)。

4　讨论

血细胞形态学的实验学习内容是极其抽象、复杂和非常难学的，为了提高教学质量通常采用完善课堂教学方式、增加实验课时数、开放实验室等[5-7]。血细胞形态学虚拟实验教学平台是模拟传统的真实教学方式制作而成的，实践表明：传统实验教学与虚拟教学平台相结合模式下，学生的实验考核成绩明显高于仅使用传统实验教学模式的学生的成绩。这与血细胞形态学虚拟实验教学平台具有开放性、自主性、互动性和共享性等特性有关。学生随时随地通过互联网进入平台进行自主学习，并可与教师、学生进行交流，如同真实实验场景，减少了因为课时数不足对教学质量的影响，无须开放实验室学生也能自主安排课前预习和课后复习。虚拟实验教学平台中虚拟教学骨髓片染色理想细胞形态典型，一定程度上消除了因为教学骨髓片质量不理想对教学的影响。

真实实验教学是学习血细胞形态学最基本、最重要、最接近临床实际工作的教学模式。尽管血细胞形态学虚拟实验克服了许多真实实验的缺点，对提高教学质量具有重要意义，但我们认为与其他医学学科形态学一样，虚拟实验还不能完全代替真实实验，只有“虚实”结合，优势互补才是最有效的教学方法[8-9]。在建设血细胞形态学实验教学平台过程中，我们最大的体会是自制的虚拟教学骨髓片虽然基本能满足实验需求，但毕竟只是整张骨髓片的一小部分，非常期待有更好的仪器能自动快速地制作包含整张骨髓片信息的高质量的虚拟教学骨髓片，只有这样,所建设的血细胞形态学虚拟实验教学平台才是完美的。

[1]李森,张力,卞亚红,等.虚拟现实技术在医学教育应用中的新进展[J].中国医学教育技术,2012,26(3)：302-305

[2]罗怀青,韩丽,衡建福,等.机能虚拟实验室的建设与实践[J].中国医学教育技术,2015,29(5)：532-534

[3]贺姝慧.多媒体联合病例读片教学法在血液病诊断学带教中的应用[J].中国医药指南,2012,10(20):689-690

[4]潘智勇.提高教学骨髓片质量方法的探讨[J].国际检验医学杂志,2014,35(3):373

[5]林满华，谢朝阳，吴斌华,等.《临床血液学检验》实验教学方法改革的探讨[J].西北医学教育,2012,20(2):389-391

[6]张洪清,苏桂新,秦毅.“血细胞形态学”实验教学的改进[J].实验室科学,2012,15(1):66-67

[7]苏艳丽，刘兴林，高德云.《临床血液学检验》实验学时数对骨髓细胞教学效果的影响[J].贵阳医学院学报,2014,39(5):764-765

[8]张国荣，孟凡洁，王文奇.数字切片在组织胚胎学教学中的应用初探[J].中国医学教育技术,2015,29(1)：51-52

[9]危晓莉，姚根有，周韧,等.虚拟显微镜技术在病理学中的应用[J].基础医学与临床，2012，32(7)：847-849

Construction and significance of the virtual experiment teaching platform of blood cell morphology

PanZhiyong,YangJunjun,WangXiaoxia,JiangMinghua,ChenHui,TanYingxia,HuWangqiang

CollegeofLaboratoryMedicine,WenzhouMedicalUniversity,Wenzhou325035,China

ObjectiveTo investigate the construction and significance of the virtual experiment teaching platform of blood cell morphology. MethodsThe virtual experiment teaching platform of blood cell morphology was constructed with virtual smear of teaching bone marrow and virtual experiment teaching scenes. The 125 students of medical laboratory (Grade 2011, traditional group) were taught only with the traditional experimental teaching mode and 119 medical laboratory specialty students (Grade 2012, innovation group) were taught with the traditional experiment teaching and virtual experiment teaching mode; the other conditions were the same for the two groups. The final experiment test scores were evaluated between traditional group and innovation group. ResultsThe final experiment examination scores were higher in innovation group (84.76±7.24) than in traditional group (77.32±7.17), with a significant difference (t=8.062,P<0.001). ConclusionThe virtual experiment tea- ching platform of blood cell morphology has characteristics of openness, autonomy, interactivity and shar- ing. And it is very helpful for improving the quality of experiment teaching of blood cell morphology.

blood cell; morphology; virtual; experiment teaching

浙江省实验室工作研究项目(YB201420)；浙江省教育厅科研项目(Y201431638)

2016-02-14

潘智勇(1969-)，男，浙江永嘉人，高级实验师，本科，主要研究方向：临床血液学检验实验教学。

G434

A

1004-5287(2016)05-0545-03

10.13566/j.cnki.cmet.cn61-1317/g4.201605013