形態(tài)學(xué)虛擬切片教學(xué)模式的問題反思

鄭 翔，畢文杰

(1.四川大學(xué) 華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)專業(yè)實驗室，成都 610041； 2.成都醫(yī)學(xué)院 人體解剖與組織胚胎學(xué)教研室，成都 610500)

數(shù)字化虛擬切片技術(shù)現(xiàn)已廣泛用于形態(tài)學(xué)科的實驗教學(xué)[1- 3]。近年各高校普遍認為虛擬切片教學(xué)模式具有提高學(xué)習效率[2- 3, 7]、節(jié)約教師資源[3]、便于學(xué)生自學(xué)和復(fù)習[1- 5, 7]、提高考試效率[1- 4, 6- 7]、便于圖像分析[2- 3]以及提高優(yōu)質(zhì)切片利用率[1- 4, 7]等優(yōu)點。四川大學(xué)從2013年起，在原有數(shù)碼互動系統(tǒng)上增加了虛擬切片資源，正式引入這一教學(xué)模式。在4年的教學(xué)實踐中，作者感受到上述優(yōu)點的同時，也注意到一些實際問題。這些問題有可能影響教學(xué)的效率和質(zhì)量。實驗室新技術(shù)的采用總會經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題和逐步改進的過程。作者在此反思和探討，爭取為教學(xué)和管理的改進提供參考。

1 虛擬切片資源的移植和共享問題

1.1 虛擬切片資源難以靠教學(xué)單位自身力量更新完善

組織學(xué)和病理學(xué)等課程中，虛擬切片資源與過去的實物切片角色等同。虛擬切片對制片技術(shù)要求更高，但制片工作量小得多。不過，制成的優(yōu)質(zhì)實物切片需經(jīng)采集處理才能生成虛擬切片，大部分單位難以單靠自身力量完成。一方面，傳統(tǒng)的顯微拍攝和拼接技術(shù)過于粗糙，不能達到教學(xué)仿真效果。另一方面，合成的圖像在存儲設(shè)備中占據(jù)空間極大，不僅需要在觀察時進行數(shù)碼切割，還對網(wǎng)速提出很高要求。因此，目前各高校普遍采用與科技公司合作的方式購買成套資源。在沒有更便捷的技術(shù)之前，成套購買虛擬切片及其服務(wù)器不失為高效的方法。但購買產(chǎn)品而不具備加工能力，日后更新完善難免存在困難。

1.2 不同來源的虛擬切片通常難以移植和共享

目前國內(nèi)外提供高質(zhì)量虛擬切片資源的公司屈指可數(shù)，虛擬切片資源的價格普遍高昂。虛擬切片從掃描生成到用戶讀取，都在專用設(shè)備上完成[3, 8]。不同公司的設(shè)備往往采用不同的軟件，圖像格式互不兼容，同一圖像難以在不同單位之間移植和交流。高校購買整套軟硬件設(shè)備方可實現(xiàn)教學(xué)共享和互動。由于價格高，多數(shù)高校并未購齊所有功能模塊，結(jié)果不能有效進行切片更新、自主組片考試和課外聯(lián)網(wǎng)復(fù)習等活動。

1.3 學(xué)生并未獲得更多的復(fù)習機會

由于運行管理的原因，實驗課并未因引入虛擬切片教學(xué)模式而增加學(xué)生的復(fù)習力度。過去學(xué)生借用整套切片課后自行觀察。學(xué)生的讀片技能是在課堂上初步形成，在課后鞏固和熟練的。引入虛擬切片后，學(xué)生在課堂上訓(xùn)練內(nèi)容未發(fā)生實質(zhì)變化，課后卻常因電教管理人員下班而不能使用虛擬切片資源。這一問題國內(nèi)多所院校都存在。因此，虛擬切片不能僅僅充當課堂教具，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)十分重要。今后應(yīng)確保學(xué)生至少可通過校園網(wǎng)隨時訪問實驗室的服務(wù)器，增加課外復(fù)習機會。

2 學(xué)生的操作和觀察能力有所弱化，不利于科研訓(xùn)練

2.1 某些專業(yè)對顯微鏡操作技能有要求

顯微鏡操作是科研必備技能之一。對長學(xué)制的學(xué)生，本來就要求其熟練掌握顯微鏡操作。本科科研訓(xùn)練也須操作顯微鏡。引入虛擬切片后，學(xué)生傾向于觀察電腦屏幕，使用顯微鏡的頻次大幅下降。過去教學(xué)中強調(diào)的雙眼同時觀察目鏡、雙眼分別調(diào)整對焦和由低倍到高倍迅速定位微小標本等技巧，近一半學(xué)生到結(jié)課時仍未掌握。有的學(xué)生反映通過目鏡觀察會“頭暈”和“不適”，也與未正確掌握顯微鏡觀察方法有關(guān)。如何強化學(xué)生的實地操作技能，協(xié)調(diào)虛擬切片和實物切片觀察的比重，值得研究。

2.2 學(xué)習形態(tài)學(xué)知識和觀察鏡下結(jié)構(gòu)是不同的教學(xué)活動

購買了虛擬切片資源的院校大多主要依賴虛擬切片教學(xué)模式，而削減實物切片的應(yīng)用。作者的觀點是，虛擬切片適合用于驗證和復(fù)習知識，但用于培養(yǎng)顯微觀察能力則不妥。如果僅需要了解知識、出題考試或病理專家遠程會診[3,9]，虛擬切片是上佳選擇。但生物和醫(yī)科專業(yè)學(xué)生不僅要掌握知識，還要體驗知識的獲得過程，并掌握必要的觀察技巧，僅憑虛擬切片難以實現(xiàn)培養(yǎng)目標。所以在實驗教學(xué)中保持足夠的實物切片的觀察訓(xùn)練仍然十分必要。

3 教師在實驗指導(dǎo)中的角色和作用有待調(diào)整

3.1 課堂互動減少

作者分析學(xué)生的課堂提問情況時發(fā)現(xiàn)了問題。課堂上如有學(xué)生提出帶有普遍性的疑問，教師會立即通過互動系統(tǒng)向全班講解。相應(yīng)問題在期末讀片考試中出現(xiàn)，學(xué)生不再失誤，這樣的提問本文稱為“有效提問”。如果提過的問題期末考核仍然失誤(每班3人及以上)，則為“無效提問”。作者隨機抽取采用虛擬切片教學(xué)前后的各3個臨床醫(yī)學(xué)5年制本科班的課堂提問和期末試卷，對比分析(表1)。學(xué)生總的提問頻次在引入虛擬切片教學(xué)后大幅下降約2/3，且“有效提問”頻次跟隨下降。鑒于學(xué)生考核成績并未變化(本文未顯示該數(shù)據(jù))，提問總數(shù)和“有效提問”次數(shù)下降，提示學(xué)生通過虛擬切片庫的標注和說明等信息自行解決了部分疑問；學(xué)生似更難主動提出切中要害和有價值的問題。十余年前引入數(shù)碼互動教學(xué)模式[10- 11]后，課堂互動加強。而今虛擬切片教學(xué)模式使課堂互動反而減少。課堂上師生互動減少有何影響尚需進一步研究。

表1 引入虛擬切片教學(xué)模式前后學(xué)生全學(xué)期 課堂提問的頻次比較

3.2 教師指導(dǎo)能力的要求有所弱化

虛擬切片教學(xué)模式在減少課堂互動的同時，也弱化了對教師指導(dǎo)能力的要求。過去，教師教學(xué)過程中要不斷為學(xué)生解惑和指點。新教師常因知識和經(jīng)驗不足，無法臨場解決問題。實驗課采用虛擬切片模式，師生互動減少，學(xué)生提問質(zhì)量下降(見前)，教師指導(dǎo)壓力因而大大緩解。現(xiàn)在新教師到崗第一年即參加實驗帶習也能應(yīng)對。要求弱化后，教師缺乏自覺提高指導(dǎo)能力的動力，對提高教師素質(zhì)和教學(xué)質(zhì)量不利。

3.3 引入虛擬切片教學(xué)模式應(yīng)以提質(zhì)增效而非減少工作量為目的

虛擬切片庫結(jié)合信息技術(shù)使學(xué)生獲取知識更容易。教師課堂指導(dǎo)的作用看似降低，其實不然，高校教師的作用仍然十分關(guān)鍵。教師具有專業(yè)和教學(xué)經(jīng)驗，對學(xué)生進行系統(tǒng)和有針對性地指導(dǎo)。正因為有高水平教學(xué)人員匯集，高校才成為專業(yè)人才成長和創(chuàng)新的搖籃。如果教師依賴現(xiàn)成的虛擬切片資源，忽視課堂指導(dǎo)和互動，未充分發(fā)揮指導(dǎo)職能，那么大學(xué)課程的訓(xùn)練意義何在？因此，引入虛擬切片教學(xué)模式，根本目的是為了克服部分傳統(tǒng)實物切片在制作、管理和應(yīng)用上的困難，使實驗教學(xué)提質(zhì)增效，絕不能僅僅以減少工作量為目的。

4 對顯微制片技術(shù)隊伍的影響

4.1 虛擬切片建庫對制片技術(shù)的要求更高

虛擬切片的前期制作過程與傳統(tǒng)切片相同。由于需進行整片掃描和展示，切片的各區(qū)域都應(yīng)無瑕疵。這對制片技術(shù)的要求更高。很多技術(shù)人員仍沿用老辦法：制作大量切片，從中選優(yōu)用于采集建庫。這樣做浪費嚴重，效率低，且成片質(zhì)量無實質(zhì)性提高。國內(nèi)除近年有極少數(shù)改進探索[12- 13]的報道外，整個顯微制片技術(shù)領(lǐng)域已數(shù)十年無實質(zhì)性進步。嚴格說來，國內(nèi)外現(xiàn)有的商品化虛擬切片多數(shù)都存在明顯缺陷。如能找到制片或成像技術(shù)革新的突破口，大幅提高制片技術(shù)的精度和穩(wěn)定性，將具有重大意義。

4.2 顯微制片技術(shù)隊伍遭遇“非進步性”萎縮

通常技術(shù)革新可造成勞動力剩余和失業(yè)。這種“進步性”的從業(yè)隊伍萎縮并不損害行業(yè)的生產(chǎn)力和創(chuàng)造性。虛擬切片這一新技術(shù)也有類似作用。因此，實驗室對技術(shù)人員的依賴和要求大幅降低。需求下降致使重視不足，隊伍規(guī)模逐漸萎縮，且缺乏專業(yè)化和高水平的制片技術(shù)人員。以四川大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院2005年和2015年的數(shù)據(jù)為例(表2)可見一斑。如前所述，幾十年來顯微制片技術(shù)并無實質(zhì)性革新，而虛擬切片建庫仍需要高質(zhì)量的制片操作。但目前國內(nèi)整體制片水平下降，鉆研顯微制片的高水平技師不足，虛擬切片庫的質(zhì)量有待提升。如何激勵和吸引優(yōu)秀人才從事顯微制片工作，夯實技術(shù)根基，是現(xiàn)實而緊迫的問題。

4.3 技術(shù)人員直接參與切片建庫

一個普遍且由來已久的問題是：技術(shù)人員和教師之間溝通脫節(jié)，教師更多地影響甚至壟斷了切片建庫的工作。舉個例子：國內(nèi)某公司的一張?zhí)摂M切片，注解中標注由某知名教授提供，制片條件為“Zenker固定液固定，HE染色”。但有經(jīng)驗的技師不難發(fā)現(xiàn)，切片上紅細胞完好，彈性纖維紫染，顯然既不是Zenker固定液，也不是單純的HE染色。教師往往不熟悉技術(shù)，不能調(diào)動技術(shù)人員的創(chuàng)造性，創(chuàng)建的信息也不可靠。應(yīng)鼓勵技術(shù)人員參與資源建庫，加強技術(shù)人員與教師和服務(wù)公司之間的溝通。只有強化技術(shù)參與，才能保證虛擬切片的質(zhì)量。

表2 四川大學(xué)基礎(chǔ)法醫(yī)學(xué)院2005與2015年專職顯微 制片技術(shù)人員數(shù)據(jù)比較

*其中1人60歲，并已于2016年底退休

5 結(jié)語

虛擬切片教學(xué)模式是大勢所趨。當前不少院校都已引入這一模式，已有報道都關(guān)注其優(yōu)點，除指出建庫的技術(shù)性困難[4,8]外，未見負面評價。作者在此反思教學(xué)實踐中顯露的問題，目的是發(fā)現(xiàn)不足，為進一步完善虛擬切片教學(xué)提供參考。根據(jù)本文提出的問題，今后應(yīng)在以下3方面改進：1)提高虛擬切片的可移植性和共享效率；2)重視課堂指導(dǎo)，提高課堂訓(xùn)練強度和質(zhì)量，讓虛擬切片資源在課外發(fā)揮更大作用；3)激勵顯微制片技術(shù)的改進和技術(shù)隊伍的成長，保證虛擬切片建庫的質(zhì)量。