張國(guó)榮， 李 麗， 王文奇

(長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，長(zhǎng)春 130117)

數(shù)字切片在組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

張國(guó)榮， 李 麗， 王文奇

(長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，長(zhǎng)春 130117)

組織學(xué)是重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課，數(shù)字切片正逐步應(yīng)用于其實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，主要討論了應(yīng)用數(shù)字切片進(jìn)行組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)、存在的問(wèn)題和解決對(duì)策。探討傳統(tǒng)教學(xué)與數(shù)字化教學(xué)相結(jié)合，共同推動(dòng)組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體方案。對(duì)組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展做了期盼與展望。

數(shù)字切片； 組織學(xué)； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

0 引 言

組織學(xué)是重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課，研究正常人體微細(xì)結(jié)構(gòu)及其相關(guān)功能。作為一門(mén)形態(tài)學(xué)科，實(shí)驗(yàn)教學(xué)非常重要，其教學(xué)效果直接決定了學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度[1]。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字切片掃描與應(yīng)用系統(tǒng)被逐漸應(yīng)用于醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)教學(xué)與科研領(lǐng)域[2]。數(shù)字切片是將玻璃切片應(yīng)用全自動(dòng)數(shù)字切片掃描系統(tǒng)進(jìn)行圖像采集，無(wú)縫拼接，生成高精度的數(shù)字圖像[3]。在應(yīng)用數(shù)字切片進(jìn)行組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的具體實(shí)踐過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)它既有優(yōu)勢(shì)也存在問(wèn)題。如何合理利用數(shù)字切片，使之與傳統(tǒng)教學(xué)模式整合發(fā)展，成為組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必經(jīng)之路。

1 應(yīng)用數(shù)字切片進(jìn)行組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

1.1 操作簡(jiǎn)便，提高學(xué)習(xí)效率

傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生使用顯微鏡觀(guān)察玻璃切片，需要切換鏡頭、對(duì)焦調(diào)節(jié)，而且視野局限，需要不斷更換視野尋找典型結(jié)構(gòu)。數(shù)字切片猶如一幅衛(wèi)星地圖[4]，學(xué)生通過(guò)鼠標(biāo)操作，先低倍鏡下瀏覽全貌，再對(duì)局部進(jìn)行任意倍數(shù)放大，操作簡(jiǎn)單，觀(guān)察方便，單位時(shí)間的閱片數(shù)量大大增加[5]。以往學(xué)生觀(guān)察玻璃標(biāo)本，參照?qǐng)D譜尋找典型結(jié)構(gòu)，但是圖譜是靜態(tài)的畫(huà)面，只能起示教作用，無(wú)法引導(dǎo)學(xué)生如何從整張切片中定位、尋找典型結(jié)構(gòu)[6]。數(shù)字切片具有更佳的指導(dǎo)性，有利于學(xué)生掌握局部和整體的位置關(guān)系，提高學(xué)習(xí)效率[7]。

圖1 食管數(shù)字切片觀(guān)察界面(20×)

1.2 不受時(shí)空限制，提高自學(xué)能力

傳統(tǒng)教學(xué)模式由于需要使用顯微鏡，學(xué)生學(xué)習(xí)必須在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。數(shù)字切片是電子文檔，只要有電腦和瀏覽數(shù)字切片的軟件就可以使用。教師把數(shù)字切片掛在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上，學(xué)生可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)學(xué)習(xí)。教師進(jìn)行監(jiān)督和考核，加強(qiáng)學(xué)習(xí)過(guò)程管理，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高自學(xué)能力。

1.3 數(shù)字信息可處理，提高學(xué)習(xí)效果

數(shù)字切片能夠進(jìn)行編輯和整合。學(xué)生在觀(guān)察切片時(shí)可以對(duì)典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行圈點(diǎn)、標(biāo)注，方便師生和學(xué)生之間的溝通，同時(shí)加深理解，提高對(duì)微細(xì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)程度。在實(shí)驗(yàn)課上同時(shí)觀(guān)察多張切片，對(duì)比不同取材部位，不同切片角度，不同染色方法的組織鏡下結(jié)構(gòu)的差異。還可以整合不同學(xué)科的標(biāo)本，比如同時(shí)觀(guān)察組織學(xué)和病理學(xué)標(biāo)本，讓學(xué)生對(duì)比正常結(jié)構(gòu)和異常結(jié)構(gòu)的區(qū)別，使學(xué)生理解更全面深入，提高學(xué)習(xí)效果。

1.4 珍惜切片共享，拓展學(xué)習(xí)資源

傳統(tǒng)玻璃切片損耗嚴(yán)重，一些珍貴標(biāo)本只能教師示教，無(wú)法讓每一個(gè)學(xué)生都進(jìn)行觀(guān)察[8]。數(shù)字切片可以無(wú)限復(fù)制，既保存了珍惜標(biāo)本，又實(shí)現(xiàn)了資源共享，開(kāi)闊了學(xué)生視野。數(shù)字切片分類(lèi)保存在電腦中，建成組織學(xué)數(shù)字切片庫(kù)，學(xué)生可以隨時(shí)調(diào)閱，大大拓展了學(xué)習(xí)資源。

2 應(yīng)用數(shù)字切片進(jìn)行組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題和解決對(duì)策

2.1 學(xué)生顯微鏡操作水平下降

數(shù)字切片只需要借助計(jì)算機(jī)顯示器觀(guān)察，長(zhǎng)此以往，學(xué)生對(duì)顯微鏡的操作明顯生疏，不利于長(zhǎng)期發(fā)展和工作要求[2]。所以在實(shí)際授課過(guò)程中，不能完全依賴(lài)數(shù)字切片，應(yīng)使傳統(tǒng)切片與數(shù)字切片相結(jié)合。學(xué)生先用顯微鏡觀(guān)察玻璃標(biāo)本，再觀(guān)察數(shù)字切片進(jìn)行補(bǔ)充。比如觀(guān)察神經(jīng)元，學(xué)生先觀(guān)察HE染色的玻璃標(biāo)本，再?gòu)那衅瑤?kù)中調(diào)取鍍銀染色的數(shù)字切片進(jìn)行觀(guān)察，從而對(duì)神經(jīng)元中的尼氏體和神經(jīng)原纖維都有所掌握，對(duì)比不同染色方法顯示細(xì)胞中的不同結(jié)構(gòu)。這樣既鍛煉了學(xué)生使用顯微鏡的基本功，又使授課內(nèi)容豐富。

2.2 學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)采集理解不透徹

數(shù)字切片的數(shù)據(jù)采集比較抽象，學(xué)生不能透徹理解，從而對(duì)所觀(guān)察的圖像信息不能形成深刻認(rèn)識(shí)[9]。要制作數(shù)字切片首先要制作玻璃切片，由三維立體到平面圖像，需要學(xué)生進(jìn)行空間轉(zhuǎn)換。由玻璃切片掃描制作數(shù)字切片，信息采集的對(duì)應(yīng)關(guān)系也需要學(xué)生深刻理解。針對(duì)此問(wèn)題，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加入綜合性實(shí)驗(yàn)。比如血涂片的制作、脊髓切片的制作。讓學(xué)生了解切片的制作過(guò)程，理解立體結(jié)構(gòu)與平面圖像的關(guān)系。與學(xué)生適當(dāng)講解數(shù)字切片的掃描過(guò)程，數(shù)字切片與玻璃切片的關(guān)系。加深學(xué)生對(duì)觀(guān)察對(duì)象的認(rèn)識(shí)程度，從而深刻理解圖像信息的含義。

2.3 學(xué)生注意力容易被分散

數(shù)字切片庫(kù)資源豐富，拓寬了學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，同時(shí)也容易使學(xué)生把精力浪費(fèi)在瀏覽切片文件，而對(duì)課程內(nèi)容無(wú)法深入學(xué)習(xí)。針對(duì)此問(wèn)題，需要數(shù)字切片教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)一步完善，設(shè)計(jì)出一些個(gè)性化、符合特殊要求的軟件[9]。比如，在每一次實(shí)驗(yàn)課上，教師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，利用數(shù)字切片管理系統(tǒng)，設(shè)定本次課學(xué)生可以瀏覽的數(shù)字切片清單，其他數(shù)字切片則處于鎖定狀態(tài)，需要時(shí)可以解鎖打開(kāi)。這樣可以有效避免學(xué)生走馬觀(guān)花地瀏覽與本次課內(nèi)容無(wú)關(guān)的切片，從而專(zhuān)心針對(duì)此次課程內(nèi)容和拓展內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，保證學(xué)習(xí)目標(biāo)順利完成。

3 利用數(shù)字切片進(jìn)行組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

傳統(tǒng)教學(xué)與數(shù)字化教學(xué)如何協(xié)調(diào)發(fā)展，共同推動(dòng)組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)步，是信息化時(shí)代組織學(xué)工作者面臨的新問(wèn)題。應(yīng)用數(shù)字切片對(duì)組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革做了一些嘗試。

3.1 利用數(shù)字切片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革

傳統(tǒng)組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是教師先通過(guò)多媒體或示教系統(tǒng)講解觀(guān)察標(biāo)本的典型結(jié)構(gòu)、觀(guān)察要點(diǎn)；然后學(xué)生自己操作顯微鏡觀(guān)察切片，教師解答個(gè)別學(xué)生疑問(wèn)；最后教師總結(jié)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，解答共性問(wèn)題，布置繪圖作業(yè)[10]。這種教學(xué)模式中，學(xué)生處于被動(dòng)地位，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。

數(shù)字切片的應(yīng)用給組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革帶來(lái)了新的契機(jī)。由于其不受時(shí)間空間限制，可以脫離實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)，將部分實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。課前，教師將數(shù)字切片掛在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上，向?qū)W生交代下次實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容，要求學(xué)生自行學(xué)習(xí)數(shù)字切片，分組討論辨認(rèn)標(biāo)本典型結(jié)構(gòu)。課中，每組推薦代表講授一個(gè)標(biāo)本的結(jié)構(gòu)，組員進(jìn)行補(bǔ)充，同時(shí)回答其他學(xué)生提出的問(wèn)題。所有標(biāo)本講解完成后，教師總結(jié)本次課內(nèi)容并進(jìn)行評(píng)價(jià)。課后，學(xué)生繪制標(biāo)本典型結(jié)構(gòu)，加深對(duì)人體微細(xì)結(jié)構(gòu)的理解，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)習(xí)。此種教學(xué)模式，學(xué)生的積極性明顯提高，鍛煉了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、語(yǔ)言表達(dá)、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

3.2 利用數(shù)字切片進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容拓展和課程整合

由于傳統(tǒng)教學(xué)與數(shù)字化教學(xué)各具特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際教學(xué)中將二者結(jié)合，以傳統(tǒng)切片為主，數(shù)字切片為輔。實(shí)驗(yàn)課上學(xué)生先觀(guān)察玻璃標(biāo)本，再以數(shù)字切片作為補(bǔ)充。比如，觀(guān)察上皮組織，學(xué)生先使用顯微鏡觀(guān)察假?gòu)?fù)層纖毛柱狀上皮、復(fù)層扁平上皮、單層柱狀上皮，然后再?gòu)臄?shù)字切片庫(kù)中調(diào)取單層扁平上皮、單層立方上皮、變移上皮進(jìn)行補(bǔ)充。這樣可以在單位時(shí)間內(nèi)提高學(xué)生的閱片數(shù)量，拓展實(shí)驗(yàn)授課內(nèi)容。觀(guān)察肺泡結(jié)構(gòu)，可以結(jié)合病理數(shù)字切片對(duì)比肺淤血的肺泡結(jié)構(gòu)，加深學(xué)生理解人體正常結(jié)構(gòu)和異常結(jié)構(gòu)。這種方式提高教學(xué)效率，有利于課程之間的整合，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

3.3 利用數(shù)字切片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考試

傳統(tǒng)組織學(xué)實(shí)驗(yàn)考試多采用以玻璃標(biāo)本辨認(rèn)組織結(jié)構(gòu)的方式，題型呆板、內(nèi)容單一、對(duì)學(xué)生的考核比較片面。而且由于切片質(zhì)量的影響，很難做到真正公平[11]。教師要進(jìn)行隱藏標(biāo)簽、重新排序，切片的分類(lèi)整理需要耗費(fèi)大量人力。應(yīng)用數(shù)字切片進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考試非常方便。對(duì)數(shù)字切片進(jìn)行裁剪編輯，可以設(shè)計(jì)出形式新穎、內(nèi)容豐富的試題[12]。學(xué)生利用數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的學(xué)生端答題，以共享文件夾的方式將答案發(fā)送到教師端。這樣既省去了發(fā)放切片的麻煩，又避免了切片質(zhì)量不一的干擾，考試內(nèi)容的深度和廣度得到擴(kuò)展，實(shí)驗(yàn)考試更加科學(xué)合理。

4 組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的期盼與展望

數(shù)字切片是一種新興的形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，它擺脫了實(shí)驗(yàn)室與顯微鏡，使學(xué)習(xí)不受時(shí)間和空間限制。但是，數(shù)字切片是由玻璃切片掃描而來(lái)，它都是以二維平面的角度觀(guān)察人體、認(rèn)識(shí)人體。在組織學(xué)授課過(guò)程中，學(xué)生往往立體與平面之間的轉(zhuǎn)換較為困難[13]。因此，對(duì)于每一個(gè)標(biāo)本教師都要特別強(qiáng)調(diào)交代取材位置，切片方向，讓學(xué)生想像立體結(jié)構(gòu)切開(kāi)之后的平面圖像，以此建立立體結(jié)構(gòu)與平面結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)系?，F(xiàn)在解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)現(xiàn)了由現(xiàn)實(shí)到虛擬的轉(zhuǎn)換，出現(xiàn)了虛擬數(shù)字人[14-15]。由于解剖結(jié)構(gòu)本身就是肉眼可見(jiàn)，虛擬數(shù)字人也是以三維立體的方式呈現(xiàn)人體的宏觀(guān)結(jié)構(gòu)。那么虛擬數(shù)字人能否做得更精細(xì)些，進(jìn)行成百上千倍的放大，微細(xì)到組織水平、細(xì)胞水平，制作出微觀(guān)虛擬數(shù)字人。學(xué)生可以直觀(guān)地看到整個(gè)人體、每個(gè)器官，把器官打開(kāi)看到里面的組織、細(xì)胞，就像戴上了能夠放大成百上千倍的眼鏡一樣，正常人體微細(xì)結(jié)構(gòu)一目了然。在器官上進(jìn)行切割操作，切面呈現(xiàn)為數(shù)字切片的平面圖像。這樣學(xué)生可以直觀(guān)感受立體結(jié)構(gòu)變?yōu)槠矫娼Y(jié)構(gòu)的過(guò)程，體會(huì)二維與三維的聯(lián)系。把微觀(guān)虛擬數(shù)字人與數(shù)字切片相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)三維立體和二維平面數(shù)字化的共同發(fā)展。這樣對(duì)于學(xué)生深刻理解人體結(jié)構(gòu)將是質(zhì)的飛躍，也能真正實(shí)現(xiàn)人體解剖學(xué)與組織學(xué)的整合。這是一個(gè)巨大浩瀚的工程，期待有識(shí)之士能夠早日研發(fā)實(shí)現(xiàn)這樣跨越的轉(zhuǎn)變，真正為人體形態(tài)學(xué)和醫(yī)學(xué)的進(jìn)步造福。

5 結(jié) 語(yǔ)

數(shù)字切片的問(wèn)世給醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)教學(xué)改革帶來(lái)了新的契機(jī)。數(shù)字切片既有優(yōu)點(diǎn)也存在一些問(wèn)題，傳統(tǒng)教學(xué)模式與數(shù)字切片相結(jié)合使組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)上了一個(gè)新臺(tái)階。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展必定推動(dòng)組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)繼續(xù)向前，實(shí)現(xiàn)更大的跨越轉(zhuǎn)變。

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Applications of Digital Slices in Histology Experiment Teaching

ZHANGGuorong,LILi,WANGWenqi

(School of Basic Medicine, Changchun University of Chinese Medicine, Changchun 130117, China)

Histology is an important basic course in medical education. Digital slices are gradually used in its experiment teaching. Based on practical teaching experience, the advantages, problems and solutions of histology experiment teaching using digital slices were mainly discussed. The concrete schemes of combing the traditional teaching and digital teaching were explored to promote histology experimental teaching reform. This article also gave a discussion of the development and prospect of histology experiment teaching.

digital slice; histology; experimental teaching

2016-06-23

吉林省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題(GH150233)

張國(guó)榮(1983-)，女，遼寧朝陽(yáng)人，碩士，講師，從事組織胚胎學(xué)教學(xué)和科研工作。

Tel：0431-86172787；E-mail：z_guorong@163.com

RT 30.21; G 642

A

1006-7167(2017)06-0216-03