基于数字切片的组织学实验教学改革探讨

田鹤 包翠芬 王雅光 王涛 刘霞

组织学是研究正常机体微细结构及相关功能的科学，是医学生最早接触的形态学课程，该门课程内容繁多，抽象难懂，一直是医学基础教学的难点[1]。组织学教学包括理论教学和实验教学两个部分，实验教学学时通常与理论学时相同，是理论教学的有力补充，实验课教学效果直接影响该门课程的授课质量[2]。传统的组织学实验课通过教师讲解，学生自行观察玻片标本，教师随时示教来完成教学。教学形式单一，标本观察效果不理想，学生成绩不高，无法满足现代化教育的需求，急需改革[3]。在数字化和信息化浪潮的冲击下，为提高教学质量，显微数码互动系统、网络资源共享系统以及数字切片系统先后应用于组织学实验教学[4]。近年来，数字切片的出现为形态学教学改革开辟了一条新的道路，提高了教学效率，改善了教学质量[5]。我校顺应医学教育发展趋势，建立了形态学数字切片库，以此为基础，全面改革组织学实验教学方式和考核方式，收效显著，本文对此改革做一简要总结。

1 数字切片特点及优势

数字切片通过计算机控制显微镜移动，对玻片标本快速聚焦扫描获得显微图像，将上万个显微图像无缝拼接，从而获得高分辨率、多视野的全景数字图像[6]。将结构典型、色彩鲜明的玻片标本转换成数字切片，按章节建库储存，即为数字切片库。与传统的玻片标本相比，数字切片具有如下的特点。

1.1 数字切片易保存

玻片标本易碎，不易保存，常需反复购买，成本较高，且长时间存放的玻片标本由于褪色等原因会导致结构不清。数字切片存储于计算机，只要不删除文件即可长期储存。而且，数字切片具有玻片标本的所有信息，色彩逼真，图像清晰。因不存在破碎和褪色的问题，既节约教学消耗又方便管理[7]。

1.2 数字切片易观察

数字切片的观察不依赖于显微镜，而是通过计算机应用图像浏览软件进行观察，用鼠标点击即可任意放大或缩小图片，可选择切片任意位置观察，也可模拟不同倍数的显微镜放大模式观察，不会存在图像信息丢失现象。相较于传统的显微镜观察，此方式观察到的器官结构更清晰、更全面、更直观。而且数字切片可进行任意编辑和标注，对典型的细胞和组织进行标注，可有效提高学生的学习效率，也方便教学的运行[8]。

1.3 数字切片的学习不受时空限制

图像浏览软件不仅可安装于实验室电脑，也可安装于学生自己的电脑，通过校园局域网，学生可在任意时间、任意地点观察切片，摆脱了以往只能在实验室上课时间观察切片的局限性[9]。学生的学习不再受时间和空间的限制，可根据自己时间灵活安排预习和复习，使学习更加自主便利。教师也可以根据数字切片提出若干问题，启发学生思考，学生回答问题的质量以及登录观察数字切片的次数等都可以计入平时成绩的考核，学生学习的自主性和主动性会随之逐步提高。

1.4 数字切片资源丰富

数字切片库也为教师的教学提供了丰富的备课素材，节约了教师收集图像资料的时间，不断更新的数字切片库丰富了教学内容，提高了教师的备课效率[10]。此外, 教师可以利用图像编辑软件对数字切片进行编辑和剪裁,制作高质量的课件，也可利用数字切片制作微课，开展灵活多样的教学形式，增加学生的学习兴趣[11]。

1.5 数字切片促进考试改革

以数字切片为基础，建立数字切片考试系统，不仅试题更加灵活多变，而且考试不受玻片标本质量的影响，有效的增进了考试的客观性和公正性[12]。同时，数字切片也解决了考试过程中玻片破损与丢失等难以控制的问题，节约了人力和物力。

2 数字切片在我校的应用

2.1 数字切片在组织学实验课教学中的应用

2.1.1 数字切片库的建立 通过购买和自己扫描玻片标本的方式建立了涵盖组织学各章节的数字切片库，全体教师分工合作，对每一张数字切片进行了筛选和标注、分门别类，按章节建立了完整清晰的数字切片库，为教学提供了保障。

2.1.2 基于数字切片的教学方式改革 利用显微数码互动系统及数字切片库，我们对组织学实验课授课进行了全面的改革。教研室根据数字切片内容重新编写了教学大纲，改革了授课方式。新的授课模式以学生为中心，将全班分为几个小组，采用PBL教学模式。教师首先简要讲解本次课的学习内容，学生根据大纲要求自行观察数字切片，观察时间为2小时，在观察切片过程中如果遇到问题，可通过数码显微互动系统与教师沟通探讨。学生自行观察切片结束后，每组选派代表讲解某个器官的组织结构，组内同学可随时补充，其他小组同学可以提问。学生讲解完毕后，教师做一总结，针对共性问题进行示教，对典型的结构进行强调，加深学生的印象。

2.2 数字切片在组织学实验考试中的应用

我校以往的组织学实验考试以学生通过显微镜观察玻片标本、答出组织结构的方式进行，由于标本质量的差异导致试题难易程度不一，而且在多轮考试之后，试题容易泄露，影响考试的公平和公正，部分学生成绩不理想。这种传统的考核方式试题较少、题型呆板、内容片面、无法全面考核，不能有效的考察学生的学习效果。数字切片可避免上述情况的发生。数字切片可以任意裁剪、编辑和标注，我们教研室以数字切片为基础建立了试题库，试题库题型多样、灵活多变，且题目数量较多，能够全面考核学生对知识的掌握程度。同时，借助计算机技术和显微数码互动系统，我们建设了数字切片考试系统，学生考试时随机抽取一套试题，自己在电脑上答题，答题结束后将答案通过共享文件夹传输到教师机。此种考试形式不仅避免了试题难度不同的问题，也保证了考试的客观公正，真实检测学生掌握知识的程度。该考试模式也减轻了发放切片、准备切片和监考的繁重工作，减轻了教师的负担。

3 数字切片应用过程中存在的问题

3.1 数字切片系统尚需完善

目前，我校的数字切片库能够满足教学的基本需要，但是部分数字切片的质量不高，数字切片的种类也不全面，一些特殊染色的切片需要添加。在我们的数字切片库中还有一些切片没有准确和详细的标注及阐述，需要教师和实验人员详细筛选分析后进行标注，确保每一张数字切片都有准确清楚的标注，如取材、染色、典型结构等。此外，数字切片考试系统需进一步完善，试题的深度和广度也需进一步提高。

3.2 数字切片教学系统相关软件的功能需要进一步优化和开发

由于数字切片系统是信息化教学，编辑软件、浏览软件等的使用依赖于计算机和网络，一些教师和学生对软件的使用还不够熟练，不会编辑图像文件，且数字切片教学系统与我校的互动操作系统有不兼容的现象，数字切片教学系统的功能还没有得到最大限度的开发利用。今后，通过计算机专业技术人员的调试改装，数字切片的运行速度、兼容性等问题会得到解决。同时，通过外出参加培训班和邀请专业人员来我校进行培训，教师和实验人员应用数字切片系统的能力也会逐步提高。

3.3 与数字切片配套的教学资料需要进一步完善

随着数字切片教学系统的使用，原有的实验教材和讲义已经不能适应教学的需要，编写一本适应数字切片和网络教学的实验教材迫在眉睫，这项工作非常繁重，需要全体教师的集体努力。在教材编写过程中，教师应该整合重组形态学相关学科的相关内容，设计一些PBL案例和综合性的实验，满足医学教育多学科交叉教学改革的需求。

3.4 数字切片的使用削弱了学生使用显微镜的技能

数字切片的应用取消了显微镜的操作，学生不会使用显微镜，再遇到玻片标本时不会使用显微镜进行观察。部分学生在读研进行科研工作时需要重新学习显微镜的使用技能。今后，可在教学中给学生一定的机会应用显微镜观察传统的玻片。

综上，数字切片教学系统作为一种新的教学模式，给形态学教学带来了深刻的变革。虽然在使用过程中存在着一些问题，但是与传统的实验教学方式对比，优势明显，学生学习的自主性和主动性明显加强，教学效率提高明显，也促进了教学质量的提升。随着系统和软件的不断完善，数字切片教学系统必将成为形态学教学不可缺少的工具，应用前景广阔。