虛擬切片技術(shù)在組織胚胎學實驗教學中的應(yīng)用研究

摘 要:隨著計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)字媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已在醫(yī)學院校實驗教學中廣泛應(yīng)用。本文主要介紹虛擬現(xiàn)實技術(shù)的概念、虛擬切片在我校組織胚胎學實驗教學中的實例以及作用，說明虛擬現(xiàn)實技術(shù)對組織胚胎學實驗教學的深遠影響。

關(guān)鍵詞:虛擬切片 實驗教學 應(yīng)用研究

中圖分類號:G4文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)08(b)-0143-02

目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)在教育、建筑等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，其中，在醫(yī)學領(lǐng)域中組織學與胚胎學教學(簡稱:組胚)中也已有所應(yīng)用。組胚主要從形態(tài)學角度來研究人體細微結(jié)構(gòu)、功能關(guān)系和發(fā)生發(fā)展的科學，只是組織學著重闡明人體細胞、組織和器官系統(tǒng);而胚胎學則著重闡明人體結(jié)構(gòu)發(fā)育分化的程序和生長變化的規(guī)律性，具有很強的直觀性和實踐性，實驗教學在組織胚胎學教學中具有極其重要的地位。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概述

虛擬現(xiàn)實(virtual reality，VR)技術(shù)是20世紀90年代以來興起的一種新型信息技術(shù)，是利用3D數(shù)字化技術(shù)、科學可視化技術(shù)，在計算機中生成三維逼真地反映現(xiàn)實世界客觀規(guī)律的虛擬環(huán)境，使用者借助特定設(shè)備，便可進入虛擬空間，感知和操作虛擬世界中的各種對象，從而獲得身臨其境的感受和體會[1]。他是繼多媒體之后，教學技術(shù)領(lǐng)域出現(xiàn)的又一新型教學媒體。虛擬切片系統(tǒng)始于1998年，美國愛荷華州立大學建立了虛擬切片教學網(wǎng)站。2002年Heidger等采用部分虛擬切片、保留部分真實切片結(jié)合的辦法進行實驗教學和臨床應(yīng)用[2]。2003年Blake等采用漸進式虛擬切片，最終徹底取代真實切片的方法進行教學[3]。美國威斯康辛醫(yī)學院直接使用虛擬切片進行實踐教學。國內(nèi)很多醫(yī)學院校如第四軍醫(yī)大學和安徽醫(yī)科大學等都先后在醫(yī)學形態(tài)學實驗教學上進行了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的實踐研究。應(yīng)用虛擬切片進行形態(tài)學實踐教學已是大勢所趨。

2 虛擬切片在組織胚胎學實驗教學中的應(yīng)用

虛擬切片是將傳統(tǒng)的玻璃切片經(jīng)過數(shù)字掃描，用數(shù)字化掃描系統(tǒng)產(chǎn)生一高分辨率的數(shù)字化圖像，用于醫(yī)學數(shù)字化圖像分析。虛擬切片能從存儲系統(tǒng)檢索，在運行圖像管理軟件之后在計算機屏幕上觀察的方式就如同在顯微鏡下觀察。

2.1 基于虛擬切片的組織胚胎學實驗教學實例設(shè)計

實驗教學中通過數(shù)碼互動顯微鏡系統(tǒng)與虛擬切片系統(tǒng)的相互結(jié)合進行教學。課前15分鐘，教師首先利用在虛擬系統(tǒng)中的典型結(jié)構(gòu)講解實驗重點觀察的結(jié)構(gòu)，同時隨時放大或縮小虛擬切片，講解虛擬切片的方位結(jié)構(gòu)，讓學生了解虛擬切片的全貌。學生自己觀察虛擬切片時，可以根據(jù)虛擬切片的全貌順利的找到要求觀察的重點內(nèi)容，在觀察切片過程中遇到困難時，可以利用數(shù)碼互動系統(tǒng)及時和教師溝通，對于普遍存在的問題，教師可以利用虛擬切片和數(shù)碼互動系統(tǒng)的示教功能向全體學生講解，進行及時全面的輔導。對于胚胎發(fā)育實驗中的一些難理解的過程，可以以動畫形式通過數(shù)碼互動示教系統(tǒng)給學生展示講解，加深學生的理解。在實驗過程中對于一些特殊的、少見的學生難以制作的虛擬標本切片，在課堂上給學生講解虛擬切片的制作過程以及注意事項，學生同時可以結(jié)合自己制作虛擬切片過程中的感受來參與討論，形成一種自主學習的氛圍。通過實踐教學，我們發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)實和虛擬相結(jié)合的教學激發(fā)了學生的學習興趣，有利于大學生自主學習能力的提高，有利于大學生科研創(chuàng)新能力的形成。

2.2 虛擬切片應(yīng)用在組織胚胎學實驗教學中的作用

傳統(tǒng)實驗都是基于標本切片的實物教學，需要足夠的數(shù)量和品種齊全的切片標本。近年來，由于招生數(shù)量膨脹，實驗場地相對不足及實驗設(shè)備相對滯后導致實驗實習輪次增多，切片不足，實驗人員不足，教師負荷大，教學效果不佳。為解決實驗教學中的問題，我院積極整合教學資源，將虛擬切片引入日常組織胚胎學實驗教學中，很好的彌補了教學資源不足的缺點。另外現(xiàn)實切片制作和虛擬切片相結(jié)合的教學方式可以提高教學效率，豐富學生的知識，可以隨時取圖，進行圖像分析;虛擬切片可以永久保存，節(jié)約時間和經(jīng)費。采用虛擬切片制作和數(shù)碼互動相結(jié)合的實驗教學方法，可以提高學生的學習興趣，學生能夠較快的掌握重點觀察內(nèi)容，提高教學質(zhì)量。我校擬在BB教學平臺的基礎(chǔ)上進一步建設(shè)形態(tài)學虛擬教學平臺，學生可以利用網(wǎng)絡(luò)遠程登錄教學平臺，通過網(wǎng)絡(luò)平臺加強師生之間的交流，提高學生自主的學習能力。

2.3 虛擬切片應(yīng)用于組織胚胎學實驗教學的不足

根據(jù)我校實施虛擬切片教學以來，發(fā)現(xiàn)在實際利用中虛擬切片也有不足之處。

(1)虛擬切片圖像儲存問題和制作問題。國內(nèi)很多高校采取購買先進的虛擬切片庫系統(tǒng)，但是這將不利于學生對傳統(tǒng)的顯微鏡用法的掌握。如果是學生自己制作虛擬切片，又將面對圖像識別和處理的一系列問題。我們擬在教學中充分調(diào)動學生的積極性，讓部分學生參與制作切片，這樣可以使學生在制作的過程中學會石蠟切片的制作技術(shù)。但是由于經(jīng)費和時間的問題，大批量的讓學生還是不能直接參與制作過程。

(2)缺少“實物感”。學生在實驗中接受的只是一個虛幻的東西，并不能感知其制作過程。無法想象其正常生理的實物感。

通過虛擬切片教學體系的建設(shè)以及實踐過程，虛擬切片作為一種新的實驗教學方式顯示出巨大的優(yōu)勢，在解剖學、病理學等相關(guān)形態(tài)學實驗教學中將發(fā)揮更大的作用。

參考文獻

[1]葛萱，王消.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學中的應(yīng)用模式探析[J].中國醫(yī)學教育技術(shù)，2007，21(3):198.

[2]Heidger PM， Fred D， Daniel C， et a1.Integrated approach to teaching and testing in histology with real and virtual imaging[J].Anat Rec，2002，269(2):107-112.

[3]Blake CA，Lavoie HA，Mitlette CF.Teaching medical histology at the University of South Carolina School of Medicine:Transition to virtual slides and virtual microscopes[J].Anat Rec，2003，275B(1):196-206.

[4]吳波，周曉軍.虛擬病理切片及其應(yīng)用[J].臨床與實驗病理學雜志，2007，23(3):358-359.