基于数字切片库的形态学计算机考试系统的应用与体会*

刘尚明 邴鲁军 李 莉 马保华 王富武 张艳敏 郝爱军 郭雨霁△

（山东大学基础医学院，1组织学与胚胎学学系，2 形态学教学中心，济南 250012）

数字切片又称虚拟切片，是指利用全自动显微镜把传统玻璃切片进行高精度、无缝拼接采集扫描，生成全视野的数字切片，生成的数字切片可用软件在终端（计算机、平板电脑、手机等）上进行不同倍率观察，并可在一定范围内进行无级倍率连续浏览[1]。数字切片的出现改变了以往组织学、病理学及寄生虫学等形态学实验只能在实验室进行，必须依赖玻璃切片和实体显微镜的模式，将形态学的实验教学带入了一个全新的数字时代，同时也为形态学考试的改革奠定了基础[2]。

1 目前形态学考试的形式及存在的弊端

以山东大学基础医学院组织学实验考试为例，传统考试包括2部分内容。一是考查学生对器官的整体辨认，学生用显微镜自主观察10张考试切片并写出对应的器官名称。二是考查学生对组织、特征性结构或细胞的辨认，通常利用PowerPoint制成幻灯片图片试题，设置固定的答题时间。此种考试方式存在种种弊端，主要表现如下：①由于考试切片种类有限，数量不足，而考试学生人数众多，只能将学生分批进行考试，在考试切片选择方面难免重复，存在泄露试题的可能；②部分考试切片年久褪色、盖玻片破裂，影响显微镜观察[3]。由于这些标本来源于人，很难得以及时补充；③用于观察切片的显微镜不统一，有的光源为白色，有的光源为黄色，也影响了部分学生对切片结果的判定；④对于图片试题，由于视野的固定及局限，所显示的结构或细胞相对比较孤立，学生无法对整张切片浏览，不能全面、细致地检查学生知识掌握的广度和深度；⑤传统考试仍然采用纸质试卷，考试效率低，成绩的统计分析需后期进行[4-5]，不能及时反馈教学中存在的种种问题。鉴于此，形态学考试改革势在必行。

2 数字切片考试系统的开发及其在形态学实验考试中的运用

2.1 数字切片考试系统的开发与建立

2012年，本校形态学实验中心联合“山东数字人科技有限公司”，应用全自动显微镜图像采集和数字切片制作系统，将传统的玻璃组织切片转换为数字切片，并与校园网结合，架构了山东大学医学院形态学实验教学数字化教学平台，辅助组织学、病理学、寄生虫学实验教学，发挥了关键作用，得到了广大师生的认可。为了将数字切片库加以充分利用，自2018年起，笔者在收集大量切片制作成数字切片的基础上，从中选取部分典型切片用于考试，由此建立了数字切片库考试系统。

2.2 切片库考试系统的组成

切片库考试系统独立运行，包括题库管理、考试管理及成绩管理3个模块。题库管理模块可进行试题编辑、导入，可直接调用切片库系统内的数字标本，实现基于数字切片库基础上标本考试功能，即考试过程中可对数字切片进行缩放、拖曳浏览。出题老师可根据需要，设计不同的试题考察学生对整体器官以及对特定细胞、结构的把握。试题类型涵盖单选、多选、判断、填空以及简答。考试管理模块可根据考试需要手动或自动从题库系统中抽取试题，并组成试卷，设置试卷分数、考试时间、考试时长、考试班级（自动导入班级学生学号）、批改方式（自动及手动，客观题可自动阅卷）。系统可对试卷题目进行随机排序，保证每名学生试卷中题目显示顺序不一样，防止学生在考试过程中作弊。成绩管理模块具有自动阅卷（客观题）、试卷导出、成绩导出、成绩统计等功能，可将成绩导出Excel表，并生成不同形式的成绩分布图表。

3 数字切片考试改革的体会

3.1 确保考试公平

数字切片的实验考试方式可以全面模拟学生用显微镜自行观察切片的方式，具有高度的自主性和灵活性。与传统的玻璃切片相比，数字切片图像清晰，而且同批考试学生所用数字切片相同，能避免由于组织切片、显微镜个体差异而导致答题难易程度不一致。在总题目保持不变的前提下，对每个考生随机分配试题题号，保证了考试的准确性、公平性。

3.2 培养严谨的学习态度

针对特定结构的标记，使得数字切片考试系统具备图片考试对知识掌握的精确性和特定性，可以针对具体细胞、特定结构进行考核，学生必须充分掌握该器官的组织结构及其特征才能做出正确判断。考试过程中调用切片库，学生可以对整张切片进行连续、无级放大与预览，避免了由于图片考试视野固定和局限导致的学生猜题、蒙题的现象，有利于培养学生科学、严谨的学习态度。通过结合平常数字切片库进行复习，调动了学生的学习积极性。

3.3 提高考试效率

传统组织切片存在切片数量不足、种类不齐等问题，以往考试专用玻璃切片，共计35种不同组织结构，每种约60张，每次只能满足1个班级50多人的考试。若完成整个年级约400人的实验考试，不但耗时长，而且试题难免重复。数字切片考试库可以由每位授课教师建立个性化考试题库，每位教师所建立的题库，即使针对同一张数字切片，其指向的细胞或组织内容也有所区别。基于不同题库，生成的试卷更是不同。通过专用的计算机考试教室进行考试，可以满足数百人同时考试，极大促进了考试的公正性以及工作效率的提升。

3.4 方便教学管理

数字切片考试系统具有自动阅卷功能，可自动计算考试成绩，并按学号、姓名进行导出，也可生成柱状图、饼状图等不同形式的成绩分布统计、错题分布统计，可以实时反馈学生的学习结果以及教师的教学效果，方便教学管理。生成的Excel表格，可与学校的考试成绩登录系统相衔接，有效促进了教学效率的提升。

随着数字切片在国内的推广运用，显微镜和传统的组织切片将不再是形态学实验课的主角[6-7]。通过近年来对数字切片库的应用以及切片库考试的改革与实践，我们将继续增加切片库中的考试切片数量，进一步改进练习系统和考试系统，如升级为中文、英文双语考试系统，逐步形成一套更科学和更规范的形态学考试体系。