淺析顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)在病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

李惠芬 鹽城衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇省鹽城市 224006

病理學(xué)是一門研究疾病病因、發(fā)病機(jī)制、病理改變的科學(xué)，是連接基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)、理論性與實(shí)踐性并重的一門橋梁學(xué)科。理論教學(xué)著重講解病理學(xué)的總論和各論內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)教學(xué)則通過觀察大體標(biāo)本、組織切片、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以及病例討論，認(rèn)識病理變化，以達(dá)到理解和掌握病理學(xué)知識的目的。傳統(tǒng)的病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以學(xué)生看片讀片、教師口授答疑為主要教學(xué)方式，以顯微鏡、掛圖、幻燈片為主要教學(xué)手段，這種模式自上世紀(jì)40年代建立以來基本沒有變化。進(jìn)入2l世紀(jì)，計(jì)算機(jī)的普及在促進(jìn)社會(huì)和科技空前發(fā)展的同時(shí)，現(xiàn)代信息技術(shù)也逐漸融進(jìn)了高等醫(yī)學(xué)教育的課堂。特別是隨著圖像數(shù)碼化處理技術(shù)的應(yīng)用，顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)使病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式發(fā)生了根本性的改變，化解了糾結(jié)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)多年的難題，形成了師生互動(dòng)和圖像共享的高效率教學(xué)新模式，不僅拓展了形象思維空間，而且顯著提高了教學(xué)質(zhì)量。

1 病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)傳統(tǒng)模式及局限性

傳統(tǒng)的病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，大多數(shù)是教師在講臺上通過黑板畫圖、掛圖、標(biāo)本、幻燈片進(jìn)行示教，學(xué)生在臺下獨(dú)自使用顯微鏡對切片進(jìn)行觀察、描述或完成畫圖作業(yè)。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式存在諸多缺陷，主要表現(xiàn)在下列幾個(gè)方面。

1.1 資源缺乏 由于疾病譜的限制，有的病種病變組織來源有限，可以用于病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的切片明顯不足，而且切片損壞后又難以得到及時(shí)補(bǔ)充，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源嚴(yán)重缺乏。

1.2 方法舊 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師以顯微鏡、掛圖、幻燈片為主要教學(xué)手段，既不直觀，又不生動(dòng)，而且教師講解的圖像往往與學(xué)生鏡下觀察的并不完全吻合。學(xué)生總是拿著書中的圖樣或掛圖“對號入座”，識別切片中許多非典型病變，而不能從器官、組織、細(xì)胞的不同染色、不同生理狀態(tài)、不同斷面去綜合分析，辨別標(biāo)本和切片組織取自于疾病過程的某一階段，因而難以全面了解和掌握整個(gè)疾病過程的病理變化。

1.3 互動(dòng)少 觀察切片過程中，教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間缺乏有效的交流手段，教師常行走于有疑難問題的學(xué)生之中進(jìn)行示教或?qū)W(xué)生進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)。教師要數(shù)遍重復(fù)回答學(xué)生們提出的相似問題，而學(xué)生也只能單獨(dú)觀察自己的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在有限的時(shí)間內(nèi)很難得到教師的有效指導(dǎo)。

1.4 共享難 學(xué)生在課堂中只能觀察自己的顯微鏡，不能同時(shí)看到其他同學(xué)顯微下病理切片的內(nèi)容，教師也很難發(fā)現(xiàn)某個(gè)學(xué)生所觀察切片中的典型結(jié)構(gòu)并顯示給其他學(xué)生觀看。在教學(xué)中遇到一些典型圖像不能實(shí)現(xiàn)傳送和儲存，也無法在其他的時(shí)間或不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中再現(xiàn)。

1.5 效率低 受教學(xué)課時(shí)的限制，教師在課堂上除了講授如何觀看病理切片，只能指導(dǎo)有限的幾位學(xué)生。大部分同學(xué)不能得到有效而及時(shí)的輔導(dǎo)，完全靠自己觀察，而且在一節(jié)課中，學(xué)生也只能看到自己手中的幾張切片，無從了解其他相關(guān)內(nèi)容，所接受的知識信息量小。同時(shí)，由于教師常常奔走于提出疑難問題的學(xué)生之間，進(jìn)行示教或?qū)W(xué)生進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)，難以對整個(gè)課堂適時(shí)監(jiān)控。學(xué)生觀察切片過程中看沒看或看沒看懂或找到的結(jié)構(gòu)、病變對不對，教師并不完全清楚，難以有的放矢的示教，必然影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2 顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)在病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、開放型互動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，是一套功能強(qiáng)大、操作方便、界面友好的多媒體互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)。它利用數(shù)碼技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸將實(shí)驗(yàn)室的教師用顯微鏡、學(xué)生用顯微鏡以及其他網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)設(shè)備有機(jī)的聯(lián)系在一起，從而構(gòu)成以學(xué)生為中心的人性化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將講解、示范、觀察、問答、討論、測試和監(jiān)督等各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合在一起，為學(xué)生提供個(gè)性化發(fā)展的學(xué)習(xí)平臺。

2.1 顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)組成 顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)包括教師端控制程序和學(xué)生端控制程序。教師端的功能主要分三大部分：授課等常用功能、系統(tǒng)功能和其他相關(guān)功能。（1）授課等常用功能。授課、屏幕監(jiān)控、屏幕轉(zhuǎn)播、遠(yuǎn)程控制、屏幕鎖定、聲音廣播、語音對講、遠(yuǎn)程指導(dǎo)。（2）系統(tǒng)功能。系統(tǒng)、聲音設(shè)置、作業(yè)查看和幫助等。（3）文字及消息區(qū)。顯示教師端的操作情況及教師與學(xué)生的文字交流信息。（4）互動(dòng)工具區(qū)?；?dòng)工具結(jié)合、系統(tǒng)設(shè)置、其他相關(guān)功能。學(xué)生端主要有菜單顯示、電子舉手、作業(yè)提交、學(xué)生交流、屏幕錄制、屏幕回放、圖像采集、系統(tǒng)設(shè)置等功能。顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)具體由數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、語音系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)等四部分組成，實(shí)現(xiàn)了圖像、聲音和文字的同步傳輸功能，并能保存鏡下圖像。

2.1.1 數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)：包括教師用數(shù)碼顯微鏡1臺，學(xué)生用數(shù)碼顯微鏡若干臺。利用分配器和系統(tǒng)軟件將學(xué)生用數(shù)碼顯微鏡內(nèi)所顯示的數(shù)碼信號用數(shù)據(jù)線輸送到授課教師主控的計(jì)算機(jī)上和背投電視上，每位學(xué)生在自己的電腦顯示屏上可同步看到清晰的圖像。

2.1.2 圖像處理系統(tǒng)：設(shè)定數(shù)臺學(xué)生用數(shù)碼顯微鏡為1組，與教師的計(jì)算機(jī)相連。教師的計(jì)算機(jī)屏幕上可同時(shí)顯示l組數(shù)碼顯微鏡圖像，也可以顯示任意1臺數(shù)碼顯微鏡的圖像，同時(shí)還可將圖像顯示到學(xué)生電腦顯示屏上，以便給學(xué)生講解示范，實(shí)現(xiàn)圖像資源共享。

2.1.3 語音系統(tǒng)：可實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生之間的相互交流，包括聲音廣播和語音對講。聲音廣播功能用于教師對學(xué)生進(jìn)行語音授課，授課的對象為全體學(xué)生。點(diǎn)擊“聲音廣播”，教師開始語音授課，學(xué)生通過耳機(jī)可以收聽到教師的授課內(nèi)容。語音對講，教師選擇任一學(xué)生，點(diǎn)擊“語音對講”即可與該學(xué)生單獨(dú)進(jìn)行語音對講。語音系統(tǒng)的應(yīng)用有效改變了以往師生之間缺乏有效溝通的狀況，實(shí)現(xiàn)了互動(dòng)教學(xué)功能。

2.1.4 計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)：軟件系統(tǒng)是對數(shù)碼顯微鏡系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)和語音系統(tǒng)的有機(jī)整合，形成了圖像和語音并重的互動(dòng)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，它不僅具有基本的捕捉圖像和對圖像進(jìn)行各種測量的功能，還可以對選定目標(biāo)進(jìn)行過濾處理及自動(dòng)計(jì)數(shù)，捕捉靜態(tài)圖像、設(shè)置各種捕捉參數(shù)，還可以高分辨率、高清晰度還原圖像的真實(shí)色彩。

2.2 顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的教學(xué)優(yōu)勢 顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)在病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際應(yīng)用，改變了病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教育的傳統(tǒng)模式，給病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了新的生機(jī)和活力。

2.2.1 圖像逼真，提高了示教效果。教師通過點(diǎn)擊“開始授課”，使學(xué)生端的電腦顯示屏圖像與教師端顯微鏡下觀察切片的圖像及背投電視上的圖像同步，有利于直觀示教；所有學(xué)生在鏡下所觀察到的圖像也可以通過“屏幕監(jiān)看”傳到教師端電腦，方便教師隨時(shí)查看，并從中選取典型圖像通過屏幕轉(zhuǎn)播在學(xué)生端的電腦顯示出來，供全班學(xué)習(xí)交流。

2.2.2 資源共享，拓展了信息容量。在運(yùn)用顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的教學(xué)模式下，教師利用教師端的顯微鏡可以即時(shí)動(dòng)態(tài)示教。另外，通過屏幕實(shí)時(shí)監(jiān)看發(fā)現(xiàn)學(xué)生鏡下典型結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)進(jìn)行屏幕轉(zhuǎn)播供學(xué)生觀察和即時(shí)講解，使得所有學(xué)生都能觀察到一些稀有切片。對典型的結(jié)構(gòu)還可保存，建立圖片庫，以備隨時(shí)調(diào)用，反復(fù)觀察、辨析，還可隨時(shí)添加、更新內(nèi)容，使圖片庫永遠(yuǎn)處于“全新”狀態(tài)。另外，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容需要，還可以從網(wǎng)上搜集下載或從資料庫中挑選典型的病理組織學(xué)圖片，供學(xué)生觀察學(xué)習(xí)，以彌補(bǔ)教學(xué)切片之不足，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中學(xué)到的內(nèi)容更加全面。

2.2.3 雙向交流，提升了教學(xué)成效。顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的語音問答系統(tǒng)為教師和學(xué)生之間進(jìn)行雙向交流提供了平臺。教師通過屏幕監(jiān)控可隨時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，一旦學(xué)生在自己的顯微鏡內(nèi)發(fā)現(xiàn)不認(rèn)識或不能確定的組織結(jié)構(gòu)時(shí)，只需點(diǎn)擊“電子舉手”請求教師示教，教師通過遠(yuǎn)程指導(dǎo)打開該學(xué)生所觀察的數(shù)碼畫面，選擇語音對講與學(xué)生交流。如果同一問題提問的人較多或帶有普遍性的問題，教師則可以通過“聲音廣播”，對全體同學(xué)進(jìn)行示教。由此可見，數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)的使用，不僅減輕了教師的工作量，更重要的是顯著提高了課堂教學(xué)效果。

2.2.4 全程監(jiān)控，增強(qiáng)了指導(dǎo)作用。顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)還有一個(gè)顯著特點(diǎn)是，教師在屏幕監(jiān)控下可以對整個(gè)教學(xué)過程實(shí)施管理。如可隨時(shí)觀察到系統(tǒng)內(nèi)所有學(xué)生的鏡下圖像，檢查學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容的掌握程度；可隨時(shí)為學(xué)生解決他們在上課時(shí)遇到的問題；可使教師隨時(shí)對學(xué)生作業(yè)進(jìn)行了解，指導(dǎo)他們完成實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容；可實(shí)現(xiàn)學(xué)生上機(jī)考試，從而實(shí)現(xiàn)了教師通過主控計(jì)算機(jī)對包括上課、作業(yè)、考試、儀器設(shè)備等全方位的管理。

2.3 顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中遇到的問題 病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)是對傳統(tǒng)教學(xué)模式的一種突破和創(chuàng)新，受到了師生的普遍歡迎，取得了較為滿意的教學(xué)效果。但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中還存在一些問題，需要進(jìn)一步完善和解決。

2.3.1 軟件方面。顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的研制是面向多學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)，系統(tǒng)運(yùn)行的軟件也是由生產(chǎn)企業(yè)按照實(shí)驗(yàn)教學(xué)所共同具有的特性而開發(fā)的，主要功能是實(shí)時(shí)監(jiān)控檢查學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和及時(shí)回答學(xué)生提問，但卻限制了不同學(xué)科的教師在教學(xué)過程中的自主性和創(chuàng)造性，使得教師只能在軟件所提供的平臺中示教，而失去其在教學(xué)過程中的主導(dǎo)地位。

2.3.2 硬件方面?，F(xiàn)有的顯微鏡上的像素普遍不高，尤其是學(xué)生端，使顯示到背投上的圖像不夠清晰，還有電腦上播放光盤需要配備音響，否則學(xué)生端聽不到聲音。

2.3.3 管理方面。作為現(xiàn)代化的教學(xué)手段顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用，既是實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的一次較大突破，也是對實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理本身的一個(gè)新的挑戰(zhàn)。一是教師需要有良好的綜合素質(zhì)。不僅要具備較高的醫(yī)學(xué)專業(yè)素質(zhì)，還要了解和掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)知識，能夠比較熟練操作和簡單維護(hù)顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)。顯然，很多教師目前還難以達(dá)到這樣的要求。二是學(xué)生需要有嚴(yán)格的自律要求。全新的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和良好的儀器設(shè)備勢必更能吸引學(xué)生的注意力，但是新事物的出現(xiàn)都是利弊并存。一些自律意識不強(qiáng)的學(xué)生，所面臨的主要問題便是不能克服電腦自帶游戲以及顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)各種新功能對他們的吸引，從而造成上課時(shí)注意力不集中等一系列問題。三是系統(tǒng)運(yùn)行需要有規(guī)范的管理。顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)用于病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)還處于初步運(yùn)行階段，在系統(tǒng)運(yùn)行管理方面沒有建立起規(guī)范的管理模式，一定程度上提高了系統(tǒng)運(yùn)行的故障率和設(shè)備的損壞率，無謂地增加了系統(tǒng)運(yùn)行成本。

3 顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)在病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢拓展

如何充分發(fā)揮顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢，需要在應(yīng)用中不斷地探索和開發(fā)，更好的提高顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)在病理實(shí)驗(yàn)中的教學(xué)效果。

3.1 完善硬件系統(tǒng)建設(shè) 在硬件系統(tǒng)建設(shè)上要充分體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。既不僅要體現(xiàn)硬件基礎(chǔ)設(shè)施的先進(jìn)性，還要充分考慮到硬件基礎(chǔ)設(shè)施的可升級性。

3.2 加強(qiáng)應(yīng)用軟件開發(fā) 在不斷完善硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上，應(yīng)及時(shí)升級軟件，使系統(tǒng)更趨穩(wěn)定。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同學(xué)科的需求，開發(fā)具有課程特點(diǎn)的教學(xué)軟件、實(shí)驗(yàn)報(bào)告軟件以及其他一些符合學(xué)科特殊要求的應(yīng)用軟件。

3.3 突出教師主導(dǎo)地位 授課教師應(yīng)充分發(fā)揮自己的能動(dòng)作用。課前，要大量收集相關(guān)的圖片、動(dòng)畫、影像資料，精心挑選典型病理組織切片，制作高質(zhì)量多媒體實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件；有軟件開發(fā)能力的教師，還可以設(shè)計(jì)符合學(xué)科教學(xué)內(nèi)容和特點(diǎn)的軟件，這樣更有利于學(xué)生理解知識，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。

3.4 發(fā)揮學(xué)生主體作用 要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的參與意識，變“要我學(xué)”為“我要學(xué)”，在鞏固和加深對病理學(xué)理論知識學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，全面培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動(dòng)手能力、自主學(xué)習(xí)能力和綜合分析能力，達(dá)到牢固掌握知識技能，培養(yǎng)臨床思維能力的教學(xué)目標(biāo)。

3.5 規(guī)范系統(tǒng)運(yùn)行管理 在現(xiàn)有硬件、軟件的基礎(chǔ)上，最大程度地提高顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)效能是一條重要原則。實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)開放式管理，鼓勵(lì)支持學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作等，可以有效提高使用效率。