数字切片库在器官系统为中心实验教学中的应用*

司马学琴 刘洁

（湖北科技学院医学部基础医学院）

以器官系统为中心的教学模式破除传统学科界限，是培养“卓越医师”为目标的医学教育改革的重要组成部分。医学课程整合在遵循医学知识学习规律的前提下，让医学课程有机融合，知识结构改良，举要删芜,提升学生自主学习能力，提高学习效率，推进“卓越医师”培养。湖北科技学院于2014年开始设置卓越医师班，在这个专业一直采用器官系统为中心的教学模式，七年来不断推进基础医学课程与临床课程整合，优化课程设计，并在实验课程中同步开展课程整合与优化。传统的形态学实验教学都是以学科为中心[1]，是理论课知识的验证性实验。这种学科为中心的实验教学模式的弊端较大，由于组织学与病理学的教学间隔较长，大部分同学对于组织学内容已经淡忘，因而病理学的实验教学效果不好；传统的形态学实验教学都是以本学科开展实验，组织学和病理学的实验教学缺乏协调，导致教学内容重复，缺乏相互渗透和密切联系，不利于提高学生的创新实践能力和综合分析能力。为了创建新型的形态学实验教学模式，破除学科壁垒，形态学实验室相继开展了以器官系统为中心的教学模式改革，整合优化组织胚胎学和病理学实验教学内容、整合形态学实验室资源，全面提升实验教学质量。

一、数字切片系统的特点

目前，多所学校已将虚拟切片教学系统应用于组织学、病理学的教学和考试。数字切片是现代数字技术与传统光学显微镜的有机结合，它包含了玻璃切片上的所有组织结构的信息[2]。扫描含有典型结构特点并且染色质量好的玻璃切片标本，把玻璃切片的全部镜下图像内容转换成囊括全视野的数字图像文件，所以数字切片系统不仅包含高分辨率图片，而且在使用时不依赖光学显微镜。在网络浏览器输入相应网址，便可以进行切片观察。在电脑上观察数字切片时，就像在显微镜下观察一样，可以不同倍率观察切片，也可以通过鼠标滚轮快速放大和缩小倍率，便于及时准确找到目标组织和细胞。既可以在2倍率镜下全地图式浏览，也可以选定区域后，在4倍率、10倍率、20倍率、40倍率之间放大或缩小，实现全局到区域的连续观察。数字切片不仅含有传统切片的图像内容，而且通过局域网数字切片建立了一个数字切片网络平台，便于教师和学生在校园网内随时应用。在校园网覆盖的任何地方，电脑、平板和智能手机都能随时输入网址浏览图像清晰、色彩辨识度高的数字切片。运用数字切片，利用课余时间自主进行相应实验的预习和复习，以满足学生各种学习方式的不同需求。

二、以器官系统为中心的教学目标

以“器官系统为中心”的课程整合是国内医学教育改革的重点，将医学学科的相关内容紧密联系，避免学科知识的重复与脱节，建立器官和系统的整体框架知识结构，培养学生自主学习能力和创新实践能力。虽然各大高校都在开展各具特色的课程整合改革，然而各学校实际情况的不同，传统教学方式的沿袭和固化，至今尚没有成功经验能普及实施。

湖北科技学院于2014年至今设置“临床卓越医师班”以来，每年在自愿报名参加的临床医学本科学生中，通过笔试加面试选拔30多人，以“器官系统为中心”进行授课。整合人体解剖学、组织学与胚胎学、细胞生物学、生理学、病理学、病理生理学、药理学、内科学、外科学、妇产科学、儿科学等课程，构建以器官系统为主线，基础临床全线贯通的医学整合课程体系[3]。根据课程整合的培养目标，编写新的教学大纲，通过该课程体系的学习，学生的知识体系更具系统性和连贯性。卓越医师班学生在完成某系统的器官大体解剖结构学习后，马上学习器官的微观结构和正常生理功能，以及器官的大体病理改变及镜下病变特点、器官的病理生理功能改变，然后就是该系统的影像和临床表现。湖北科技学院“卓越医师教育培养目标”的核心是提升医学生的创新和实践能力，要求学生医学知识扎实，在学习器官系统实验课程后，熟悉疾病的发病机制，具有一定的操作水平，那么基础医学实验的教学体系也亟需进一步改革，要求教师转变教学观念，从教师的“教”为中心转移到学生的“学”为中心，真正让学生在实验过程中成为主体。培养专业知识扎实，实践能力强、综合分析能力和辩证思维能力强的高素质医学生是以器官系统为中心实验教学的最终目标。

三、以器官系统为中心的实验教学改革——建立综合性数字切片库

我们选取医学院近50年累积下来的近两百张组织学与病理学教学切片（这批玻璃切片不仅染色质量好还包含典型结构）通过数字切片扫描系统进行高分辨率的全切片数字图像采集，生成包含整张玻璃切片全部信息的全数字化切片，全部上传至数字切片服务器，按照器官系统进行分类，在网络服务器中录入切片名称和系统器官分类信息，每个系统中都有不同器官的子目录，子目录中包含该器官正常组织切片图像信息和该器官不同疾病的病理组织切片图像。后期将切片库中的每张数字切片里面的典型结构和重要细胞进行标注，并加以描述。按照这种方法建立组织学与病理学综合数字切片库是比较合理的，便于教师和学生从各系统的分类信息中快速找到数字切片。建立一个综合性的形态学实验数字切片库，对于按“器官系统为中心”教学的卓越医师班学生而言，在形态学实验课上，不需要在组织学图库与病理学图库子菜单中来回切换，只需要进入相关系统内，点击某个脏器，就可以查阅该脏器的正常组织学图片以及该脏器不同病理改变的典型图片，提高了教学效率，在一定程度上有助于提升学生的自主学习能力。综合性数字切片库把组织学和病理学有机融合，不会因为组织胚胎学和病理学的学习间隔时间太长导致知识淡忘，不会因为茫然的状态导致不理解病理学相应组织切片内容。在综合数字切片库中，对比相应器官的正常组织学内容，可轻松辨认出病理状态下的形态结构，促进学生对组织学和病理学知识的融会贯通，使其以整体动态的观点观察分析问题，从而达到教与学双赢的教学目的[4]。

四、综合性数字切片在器官系统教学中的应用及探索

按器官系统分类编辑和整理而成的综合性数字切片库，可以实现教学内容的纵向和横向对比学习，正常形态学（组织）——异常形态学（病理）——临床，加深知识间的纵横联系[5]。应用综合性数字切片库，有正常人体组织学切片的引导,学生观看病理切片时可以通过相应正常组织学切片的对照，能迅速找到病变结构,不但提升了学生的阅片水平，更主要提高了学生自主学习的能力。例如在学习大叶性肺炎的时候，首先通过综合性数字切片库，观察正常肺的组织学形态特点，通过正常肺组织和异常肺组织的对比观察，学生可以迅速辨认出显微镜下肺组织病变的形态特征。这种全新的学习模式可以使多学科知识更好结合，旨在锻炼提高学生主动思考、综合分析的能力，也有利于培养临床思维能力，有助于培养高素质的卓越医师。开展形态学实验的教学改革是一个教学相长的过程[6]。在2019级与2020级卓越医师班的形态学实验课教学中，运用综合数字切片库进行教学，经过两年的探索和实践发现，这种实验教学改革确实有助于提高教学效率与教学质量，而且学生的思维能力也提升了，专业知识更扎实，主动学习的能力也大幅提升。

形态学实验课运用综合性数字切片库时，代课老师先通过数码互动系统中屏幕共享的方式，把示教切片进行讲解，先讲解该器官系统正常组织切片，再讲解病例切片。4倍率下进行示教数字切片的全地图式观察讲解，40倍率下示教重点结构和重要细胞形态。带教结束后，学生自主结合实验指导观察切片。大部分同学运用数字切片与玻璃切片相结合的方式：运用数字切片观察典型结构，通过拖动鼠标滚轮，在低倍率下快速浏览切片全貌，高倍率下观察典型结构和重要细胞，提高实验效率；使用玻璃切片在显微镜底下观察时，学生需要自己寻找相关结构，通过自己寻找的过程，不但使结构深刻印入脑海，而且加深了对知识的理解。学生寻找和判断玻璃切片中的多样化结构和数字切片中典型结构的差异的过程，也是自主学习的过程，还锻炼了学生显微镜操作的能力。

此种综合性数字切片库在卓越医师班形态学实验课教学中的应用，不仅提升教学效率、教学效果，而且学生主动学习能力也有大幅上升。建立的组织学与病理学综合数字切片库中，各个系统中都有每个器官的正常组织学切片与病理学切片，满足卓越医师班学生“以器官系统为中心”的教学的需求。应用综合数字切片库，教师能更好引导学生开展自主式学习、合作式学习及探究式学习，使学生上升到学习的“主体”地位，真正以主角身份参与教学过程，改变了学生原来被动消极的学习态度，充分发挥其主观能动性，锻炼其分析问题、解决问题的能力，培养学生在实验课中的独立学习、思考能力和协作能力[7]。

在形态学实验课上，教师适当加入创新设计性实验，建立一些疾病模型，观察该器官正常组织与病变器官的组织结构差异，加深学生对疾病病理改变的理解，使“验证性实验”变为“探索式实验”，学生从被动接受转变为主动学习。在这种综合性实验课程中，学生主动思考并解决相关问题，不需要教师填鸭式的讲授。学生只要自己对比综合数字切片库中的正常组织图片，自己主动思考组织病理改变的特点，结合疾病的病因和发病机制，就能掌握病理学改变的组织学特点。善于学习的学生可以进一步把镜下、肉眼及临床症状和体征联系起来，进行综合分析和推理，加强对临床疾病的理解。

开办以器官系统为中心的卓越医师班，是我校医学教育的重大改革。为了培养真正有能力的“临床卓越医师”，形态学实验教学也在不断革新，探索出适应新时代的综合性教学模式，培养真正有能力的卓越医学生。我们运用综合性数字切片库在器官系统为中心的形态学实验教学过程中，也从多维度对教学效果作出相应评价。一方面，请器官系统负责人和团队成员进入实验课听课、评课，课后团队成员提出意见并相互沟通交流，及时调整，避免重复、有机融合学科内容；另一方面，学生在问卷星中对当堂课教师进行评价。授课教师针对同行评价和学生评教做书面小结，以评促改，提高教学质量。形态学教师也定期参加教学研讨会，互听互评器官系统其他学科的课程，完善自身知识的系统性和逻辑性，积极提升自身综合素质。

学生的学习效果采用形成性评价和终结性评价考核评估。形成性评价主要考核学生的出勤记录、有无课堂提问和互动、绘图作业和小结；终结性评价主要是整合式实验考试，采用综合性题目考核学生对器官的完整性认知以及综合分析能力。依据多元评价体系建立卓越医师班每个学生的完整学习档案，有利于老师针对学生的不同学习能力完善教学方案，改进教学方法，真正做到教学相长。

五、展望

这种综合性的实验改革尚未有报道，属于全新的形态学实验综合性改革。这种改革糅合了组织胚胎学和病理学的实验教学特色，开阔了学生的眼界，在器官系统为中心的卓越医师班实验教学中取得了一定成效。但是仍存在一些不足，需要在后续的深入实践中不断精进，更新教学内容和教学模式。

综合性数字切片库在器官系统为中心的形态学实验课程的应用，使卓越医师班学生在课程学习时，能对比学习系统器官的正常组织结构和病理性异常结构，使组织学知识和病理学知识有机结合，形成比较完整的形态学知识体系。

后期继续优化整合形态学教学资源，希望学校网络中心给予数字人体系统网络支持，不但能在解剖学实验室中多维度观察各器官的三维结构，也能随时随地在校园网中直观且立体地认识人体器官结构。建立涵盖人体解剖学、组织胚胎学和病理学学科的形态学网络教学资源平台，完善形态学实验课程整合。真正做到以学生为中心进行实验教学改革，建立优秀的自主学习平台。在器官系统为中心的形态学实验课教学中结合数字人体解剖系统和综合性数字切片库，学生可以从大体结构认识器官、显微结构认知器官、病理结构理解器官疾病，真正做到宏观到微观认知器官，形成真正完整的形态学知识框架。

新的教学改革模式赋予形态学实验教师和卓越医师班学生更大的学习契机，当然也赋予新的挑战和问题。器官系统教学团队的定期培训、集体备课，都需要医学部各院系教研室的配合和参与；教学大纲的编写和教学内容的调整都需要在长期教学过程中依次完善，教学设备的完善也需要学校的支持。

教师是课堂教学的执行者和主导者，形态学实验课教师不仅要融会贯通各门形态学科的知识结构，还要做到有机融合临床案例，成为适应教学改革的复合型人才。形态学实验课教师还要熟悉数字人体系统和综合性数字切片库的构建流程及运行原理，并且熟练使用数字人体系统和综合性数字切片库，在日常教学中才能提升教学效果。要求教师不断加强学习，通过定期参加学校举办的数字化资源培训，外出进修等方式不断提升综合素质，激发教师学习的内在驱动力，更新教学理念。在创新性设计实验中引入临床病例的同时，结合不同临床学科的知识内容，有效引导学生对比正常人体器官的解剖结构和器官组织结构，思考该器官发生病变后的大体病理改变和显微镜下病理改变的特点、发病原因和发病机制，学生在锻炼思维能力的同时，专业知识也进一步提升和巩固。后续的形态学实验教学改革推进过程中，我们将根据教学内容、学生的特点，探索新型的教学方法，结合传统形态学教学经验，努力提升形态学实验教学效果。