基于數(shù)字化切片的虛擬人體組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用效果探討

李艷，鐘近潔，劉春燕，郭瓊，馮樹梅*

（1新疆醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室，烏魯木齊 830011；2浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)系，杭州 310058）

組織學(xué)與胚胎學(xué)作為一門醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程，是維系基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)間的橋梁學(xué)科，同時(shí)也是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生基礎(chǔ)理論知識(shí)、創(chuàng)新能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[1]。組織學(xué)與胚胎學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)強(qiáng)調(diào)以形態(tài)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的直觀性，尤其在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中，對(duì)于機(jī)體微細(xì)結(jié)構(gòu)在顯微鏡下的形態(tài)認(rèn)識(shí)和理解，既是教學(xué)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)[2]。目前數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但仍存在一些不足，往往受到時(shí)間和空間上的限制。數(shù)字化切片技術(shù)的迅速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了在電腦屏幕上模擬傳統(tǒng)顯微鏡，為傳統(tǒng)組織胚胎學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式帶來了機(jī)遇。為此，我們制作了基于數(shù)字化切片的虛擬人體組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，并在新疆醫(yī)科大學(xué)2017級(jí)護(hù)理本科專業(yè)2個(gè)班級(jí)學(xué)生進(jìn)行應(yīng)用，通過發(fā)放調(diào)查問卷及實(shí)驗(yàn)考試的方式對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，旨在了解基于數(shù)字化切片的虛擬人體組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的影響。

對(duì)象與方法

1 研究對(duì)象

選擇新疆醫(yī)科大學(xué)2017級(jí)護(hù)理本科專業(yè)學(xué)生為研究對(duì)象，兩個(gè)平行班級(jí)護(hù)理2017-2班（57人）和護(hù)理2017-3班（57人）參與實(shí)驗(yàn)研究，前者為實(shí)驗(yàn)班級(jí)，后者為對(duì)照班級(jí)。

2 研究方法

2.1 基于數(shù)字化切片的虛擬人體組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的制作

通過使用PanoSlice數(shù)字化全景切片掃描系統(tǒng)，建立新疆醫(yī)科大學(xué)人體組織學(xué)全套數(shù)字化切片。并在此基礎(chǔ)上，經(jīng)后期教師錄音、鼠標(biāo)指示，字幕顯示和視頻錄制等手段的運(yùn)用，制備出整套虛擬人體組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)視聽課程系統(tǒng)[3]。并將其上傳至新疆醫(yī)科大學(xué)組織學(xué)與胚胎學(xué)課程網(wǎng)站。

2.2 基于數(shù)字化切片的虛擬人體組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的應(yīng)用

在教學(xué)的全過程中，實(shí)驗(yàn)班-護(hù)理2017-2班（57人）學(xué)生采用數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合虛擬人體組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程授課，要求學(xué)生在課前和課后均要訪問課程網(wǎng)站，使用虛擬人體組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)；對(duì)照班-護(hù)理2017-3班（57人）學(xué)生僅使用數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)授課。

2.3 研究效果評(píng)價(jià)

2.3.1 教學(xué)滿意度調(diào)查

實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)束的最后一次復(fù)習(xí)課上發(fā)放調(diào)查問卷，對(duì)教學(xué)方式、數(shù)字化切片的感興趣度、對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響等方面進(jìn)行調(diào)查。問卷共發(fā)放57份，回收57份，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，全部真實(shí)有效。

2.3.2 實(shí)驗(yàn)考核

依據(jù)教學(xué)內(nèi)容安排實(shí)驗(yàn)考試，方法采用多媒體幻燈片考試，20張幻燈片，每張幻燈片分?jǐn)?shù)5分，共計(jì)100分；考試為20min。

3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

實(shí)驗(yàn)成績(jī)錄入Excel表格，使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(ˉx±s)表示，采用用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，以P＜0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；計(jì)數(shù)資料以%表示。

結(jié) 果

1 教學(xué)滿意度

教學(xué)一學(xué)期后，為更好了解學(xué)生需求及對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的反饋，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套調(diào)查問卷，通過14個(gè)小問題（包括單選題與多選題），對(duì)虛擬人體組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的感興趣度、對(duì)學(xué)習(xí)效果的影響等方面，針對(duì)實(shí)驗(yàn)班級(jí)進(jìn)行了問卷調(diào)查。綜合分析問卷結(jié)果顯示：80.7%（46/57）的學(xué)生希望在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用數(shù)字化切片視聽教學(xué)資源； 78.9%（45/57）的學(xué)生認(rèn)為虛擬人體組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源很有用，并經(jīng)常使用；對(duì)于課后學(xué)習(xí)，80.7%（46/57）的學(xué)生更偏向于紙質(zhì)教輔和數(shù)字化教輔相結(jié)合；94.7%（54/57）的學(xué)生贊成使用電子終端設(shè)備進(jìn)行虛擬人體組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的觀察及學(xué)習(xí)，其原因主要為：數(shù)字化切片新奇有趣，有利于學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣；方便學(xué)生與老師的互動(dòng)；可動(dòng)態(tài)、直觀、形象地顯示圖文資料，方便學(xué)生理解；是未來的發(fā)展趨勢(shì)，應(yīng)保持與時(shí)俱進(jìn)。

問卷結(jié)果表明，學(xué)生普遍認(rèn)為數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合數(shù)字化切片教學(xué)要優(yōu)于單純的數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)教學(xué)，便于觀察、提問、交流和課后復(fù)習(xí)，豐富了他們的學(xué)習(xí)方式及內(nèi)容，有利于學(xué)習(xí)效率及成績(jī)的提高。

2 實(shí)驗(yàn)成績(jī)

護(hù)理專業(yè)兩班級(jí)的實(shí)驗(yàn)成績(jī)比較，實(shí)驗(yàn)班級(jí)高于對(duì)照班級(jí)（表2），由此說明采用數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合數(shù)字化切片授課，其實(shí)驗(yàn)成績(jī)高于單純采用數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，教學(xué)效果具有顯著性差異。

表1 新疆醫(yī)科大學(xué)2017級(jí)護(hù)理專業(yè)兩班級(jí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)比較Tab.1 Comparison of experimental results between two groups of 2017 nursing majors in Xinjiang medical university

討 論

數(shù)字化切片又稱數(shù)字化虛擬切片，首先使用顯微鏡對(duì)玻璃樣本切片進(jìn)行全自動(dòng)數(shù)字化掃描，獲得高清全景圖像，并結(jié)合可靠、高效的無縫拼接技術(shù)及相關(guān)計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)制作出包含完整樣本圖像信息的顯微數(shù)字全景切片。通過電腦或手機(jī)操作，選取切片上任意位置，可進(jìn)行倍率的放大和縮小，模擬了普通光學(xué)顯微鏡的觀察，使學(xué)生更好地掌握整體與局部的相互關(guān)系[4]。

目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用的數(shù)碼顯微互動(dòng)系統(tǒng)將顯微鏡下切片的圖像傳遞到電腦屏幕上，已經(jīng)極大提高了教學(xué)效果[5]，但仍需耗費(fèi)一定人力、物力和時(shí)間制作教學(xué)切片，且切片質(zhì)量很難保證。數(shù)字化切片的應(yīng)用，賦予了組織學(xué)與胚胎學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)全新的模式，是對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行的改革和補(bǔ)充[6]。它突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需借助顯微鏡觀察的局限性，通過高精度的掃描，生成全視野的數(shù)字切片，圖像清晰，色彩逼真，保存切片的完整信息，克服了玻璃切片易破損，易褪色，不易永久保存等缺點(diǎn)，尤其對(duì)一些罕見的組織切片，掃描后形成數(shù)字化切片有利于防止資源丟失和教學(xué)資源共享。其次， 從“學(xué)”來講，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已不能滿足學(xué)生的求知需求，通過調(diào)查問卷反饋的信息以及實(shí)驗(yàn)成績(jī)結(jié)果顯示，更多的學(xué)生愿意使用數(shù)字化切片，這種新穎的教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣和熱情，啟發(fā)創(chuàng)新思維，同時(shí)，不再局限于課堂和實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可隨時(shí)隨地通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)利用數(shù)字化切片進(jìn)行課后復(fù)習(xí)和自主學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效果，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力[7]。從“教”來講，數(shù)字化切片也為教師提供了極大的便利，教師可對(duì)學(xué)生疑惑的結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行解答，增加了師生之間互動(dòng)交流，極大方便了教學(xué)過程。同時(shí)，數(shù)字化切片能拍照取圖，為教師編寫課件提供了很好的素材，節(jié)約大量的資料搜集時(shí)間，此外，教師在運(yùn)用數(shù)字化切片教學(xué)的時(shí)候，可以同時(shí)打開多個(gè)切片，從而能夠開展對(duì)比式教學(xué)，有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)效率提高。數(shù)字化切片可以簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)考核方式，通過直接觀察數(shù)字化切片使得實(shí)驗(yàn)考核內(nèi)容更為多樣，形式更為靈活［8］。最后，數(shù)字化切片還可以應(yīng)用于其他形態(tài)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，有利于學(xué)科之間交融和交流，提高教學(xué)資源的利用率［9］。

數(shù)字化切片雖有眾多優(yōu)勢(shì)，但并不能完全取代傳統(tǒng)的顯微鏡及玻璃切片，我們?nèi)匀灰囵B(yǎng)學(xué)生熟練掌握顯微鏡的使用方法，學(xué)會(huì)在顯微鏡下觀察組織結(jié)構(gòu)。因此，數(shù)字化切片結(jié)合數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)更適用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

基于數(shù)字化切片的虛擬人體組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程為組織學(xué)與胚胎學(xué)這門學(xué)科提供了一種新穎、靈活、節(jié)能、高效的現(xiàn)代化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展和校園網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步完善，數(shù)字化切片必將成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)，在提高教學(xué)水平和質(zhì)量的同時(shí)，為學(xué)生提高學(xué)習(xí)成績(jī)，豐富學(xué)習(xí)方式，優(yōu)化學(xué)習(xí)環(huán)境提供一個(gè)自主學(xué)習(xí)的平臺(tái)［10］。