基于數(shù)字切片的組織學(xué)數(shù)字化教學(xué)資源的構(gòu)建及應(yīng)用

張國榮 白金萍 葛斌

摘? 要 傳統(tǒng)組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在很多局限性，數(shù)字切片與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展給教學(xué)改革帶來契機(jī)。介紹基于數(shù)字切片構(gòu)建組織學(xué)數(shù)字化教學(xué)資源的具體方法，并將其應(yīng)用于教學(xué)改革的具體實(shí)踐。

關(guān)鍵詞 組織學(xué);數(shù)字化教學(xué)資源;數(shù)字切片;實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）06-0047-03

Construction and Application of Digital Teaching Resources of Histology based on Digital Slices//ZHANG Guorong， BAI Jinping， GE Bin

Abstract There are many limitations in the traditional histology experimental teaching mode. The development of digital slices and Internet brings opportunities to the teaching reform. This paper mainly introduces the specific methods of constructing digital tea-ching resources of histology based on digital slices， and applies these

resources to teaching reform practice.

Key words histology; digital teaching resources; digital slices; expe-

rimental teaching

1 前言

信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使教育形式發(fā)生革命性變

革[1]。數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)已成為現(xiàn)代教育的重要方式和手段。組織學(xué)是研究人體微觀結(jié)構(gòu)及其功能的科學(xué)，屬于醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)，實(shí)驗(yàn)課具有舉足輕重的作用。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是學(xué)生利用顯微鏡觀察組織切片，學(xué)習(xí)人體微觀結(jié)構(gòu)。這種教學(xué)模式存在較大局限性[2]。數(shù)字切片的問世及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展給組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革帶來契機(jī)。構(gòu)建組織學(xué)數(shù)字化教學(xué)資源，是組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的前提和基礎(chǔ)。

2 傳統(tǒng)組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

首先，傳統(tǒng)標(biāo)本為玻璃材質(zhì)，學(xué)生在使用過程中不可避免產(chǎn)生破損，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，還會(huì)出現(xiàn)褪色失真等問題，需要不斷補(bǔ)充，維護(hù)成本不菲[3]。而且，人體組織來源標(biāo)本越來越少，珍稀標(biāo)本不易購買，導(dǎo)致很多標(biāo)本流失，學(xué)生無法觀看。其次，玻璃標(biāo)本在顯微鏡下觀察，需要不斷移動(dòng)視野以尋找典型結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生憑記憶在腦海中形成完整畫面。由于無法定位標(biāo)記，一旦移動(dòng)視野就要重新尋找，降低了學(xué)習(xí)效率，也不利于師生交流和深入學(xué)習(xí)。最后，傳統(tǒng)組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)利用顯微鏡觀察標(biāo)本，必須在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，受到時(shí)間和空間限制，不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

3 數(shù)字切片給組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革帶來契機(jī)

數(shù)字切片是利用全自動(dòng)數(shù)字切片掃描系統(tǒng)將傳統(tǒng)切片進(jìn)行高精度掃描，無縫隙拼接，生成全視野的數(shù)字圖像[4]。此數(shù)字圖像擁有傳統(tǒng)切片的所有信息，利用專業(yè)軟件可以進(jìn)行不同倍率觀察，如同在顯微鏡下觀察玻璃切片一樣，而且分辨率更高，效果更清晰。數(shù)字切片是一個(gè)電子文檔，一次掃描，永久保存，無限復(fù)制，大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，實(shí)現(xiàn)了對(duì)珍稀標(biāo)本的保存。而且，數(shù)字切片可以進(jìn)行定位和添加標(biāo)注，能夠迅速尋找已標(biāo)記過的典型結(jié)構(gòu)，方便師生交流和學(xué)生深入學(xué)習(xí)，極大地提高學(xué)習(xí)效率。數(shù)字切片能夠任意放大和縮小，畫面左上角始終有一幅縮略導(dǎo)航圖，利于學(xué)生形成整體概念，建立局部與整體的關(guān)系。同時(shí)，數(shù)字切片不依賴于顯微鏡和實(shí)驗(yàn)室，使用計(jì)算機(jī)和相關(guān)軟件就可以學(xué)習(xí)，擺脫了時(shí)間和空間限制，利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

4 基于數(shù)字切片的組織學(xué)數(shù)字化教學(xué)資源的構(gòu)建

玻璃切片的掃描? 2010年，長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)購置Motic

全自動(dòng)數(shù)字切片掃描系統(tǒng)，為醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)教學(xué)服務(wù)。組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室組織經(jīng)驗(yàn)豐富的教師，根據(jù)教學(xué)大綱，精心挑選結(jié)構(gòu)典型、染色適度、效果清晰的玻璃切片50余張，同時(shí)購買一些稀有標(biāo)本和特殊染色切片，內(nèi)容涵蓋人體四大基本組織和九大系統(tǒng)，所有標(biāo)本按照教學(xué)章節(jié)流水編號(hào);然后利用Motic全自動(dòng)數(shù)字切片掃描系統(tǒng)對(duì)玻璃切片進(jìn)行高精度掃描，無縫隙拼接，生成系列數(shù)字切片[5]。

數(shù)字切片的編輯標(biāo)注? 如圖1所示，用Motic數(shù)字切片瀏覽系統(tǒng)打開數(shù)字切片，分別在不同放大倍率下對(duì)典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行文字解釋和標(biāo)注，以利于學(xué)生觀察組織的微觀結(jié)構(gòu)，幫助理解和記憶。同時(shí)，在備注處添加設(shè)置相關(guān)問題，用于啟發(fā)式教學(xué)和學(xué)生自學(xué)效果檢測(cè)。最后，按照教學(xué)章節(jié)將所有切片分類上傳于Motic數(shù)字切片服務(wù)器中。

講解視頻的錄制? 為了更好地配合教學(xué)，以數(shù)字切片為基礎(chǔ)，進(jìn)一步深入構(gòu)建組織學(xué)數(shù)字化教學(xué)資源，為數(shù)字切片錄制講解視頻。首先，在計(jì)算機(jī)上打開數(shù)字切片觀察窗口，按照整體觀、低倍鏡、高倍鏡的順序觀察切片，規(guī)劃好每個(gè)放大倍數(shù)需要觀察的典型結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)好鼠標(biāo)移動(dòng)路徑;其次，撰寫講解文稿，按照組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱的教學(xué)要求，語言力求規(guī)范、精煉;再次，連接錄音設(shè)備，打開錄制軟件，按照觀察過程錄制音頻，鼠標(biāo)同步指示講解標(biāo)本結(jié)構(gòu)，生成視頻文件;最后，編輯錄制好的視頻，添加字幕、片頭、片尾等內(nèi)容，使格式統(tǒng)一，內(nèi)容完善[6]。

網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)的建設(shè)? 為了使組織學(xué)數(shù)字化教學(xué)資源得到高效利用，實(shí)現(xiàn)資源共享，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)建設(shè)。將教學(xué)PPT、數(shù)字切片講解視頻、組織學(xué)實(shí)驗(yàn)系列微課等數(shù)字化教學(xué)資源按照教學(xué)章節(jié)上傳于“學(xué)習(xí)通”網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)和校內(nèi)課程開放平臺(tái)，給學(xué)生提供豐富的、專業(yè)的學(xué)習(xí)資源，增強(qiáng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，同時(shí)為教學(xué)模式改革提供條件和契機(jī)。

5 基于數(shù)字切片的組織學(xué)數(shù)字化教學(xué)資源的應(yīng)用

應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)? 掃描完成的數(shù)字切片可以直接應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。將數(shù)字切片拷貝到Motic數(shù)字切片教學(xué)系統(tǒng)中，教師、學(xué)生可以通過計(jì)算機(jī)打開瀏覽軟件進(jìn)行觀察、學(xué)習(xí)。數(shù)字切片猶如一幅衛(wèi)星地圖，先低倍鏡下瀏覽全貌，再逐步放大觀察局部，視野左上角始終有一幅縮略導(dǎo)航圖顯示觀察位置。相比傳統(tǒng)方法使用顯微鏡觀察玻璃標(biāo)本，這種方式更簡(jiǎn)單、直觀，可以極大地增加閱片數(shù)量，提高學(xué)習(xí)效率。數(shù)字切片可以方便地放大、縮小，縮略導(dǎo)航圖的使用非常利于學(xué)生對(duì)切片形成整體認(rèn)識(shí)，掌握局部與整體的關(guān)系，對(duì)典型結(jié)構(gòu)的位置把握更準(zhǔn)確，對(duì)整張標(biāo)本理解更透徹。教師適當(dāng)標(biāo)注的數(shù)字切片可以幫助學(xué)生更好地定位和認(rèn)識(shí)典型結(jié)構(gòu)，提高學(xué)習(xí)效率。數(shù)字切片便于操作，學(xué)生可以切換窗口，同時(shí)觀察多張標(biāo)本，進(jìn)行對(duì)比和擴(kuò)展學(xué)習(xí)，利于教學(xué)內(nèi)容拓展和學(xué)科整合。

利用數(shù)字切片開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)非常明顯，但也存在一些弊端，如學(xué)生顯微鏡操作水平下降，對(duì)數(shù)據(jù)采集理解不透徹等[7]。為避免這些問題，采用傳統(tǒng)切片與數(shù)字切片相結(jié)合的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以傳統(tǒng)切片為主、數(shù)字切片為輔，數(shù)字切片起到補(bǔ)充教學(xué)、拓展知識(shí)、加深理解、實(shí)現(xiàn)學(xué)科整合等作用。同時(shí)，講解傳統(tǒng)切片與數(shù)字切片的關(guān)系，讓學(xué)生理解透徹，提高教學(xué)質(zhì)量。

應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)考試? 數(shù)字切片給組織學(xué)實(shí)驗(yàn)考試帶來極大便利。傳統(tǒng)組織學(xué)實(shí)驗(yàn)考試采用顯微鏡觀察切片或投影儀展示圖片的方式進(jìn)行。前者需要教師對(duì)標(biāo)本隱藏標(biāo)簽、分發(fā)回收整理，工作量極大，且切片的個(gè)體差異容易導(dǎo)致學(xué)生答題難易程度不一致。后者則是在屏幕上顯示靜態(tài)孤立的圖像，無法體現(xiàn)局部與整體的關(guān)系，學(xué)生只見樹木，不見森林，導(dǎo)致理解困難。應(yīng)用數(shù)字切片則可以避免上述問題。數(shù)字切片都是通過精心挑選，利用全自動(dòng)數(shù)字切片掃描儀在高倍鏡下掃描而成，分辨率高，圖像清晰，切片質(zhì)量能夠得到保證，確保考試公平。對(duì)數(shù)字切片進(jìn)行圈點(diǎn)標(biāo)注，設(shè)置相關(guān)問題，拷貝到考試系統(tǒng)中，極大地節(jié)約了人力、物力。學(xué)生操作電腦，自由放大、縮小觀察圖像，利于準(zhǔn)確識(shí)別局部組織結(jié)構(gòu)，使考試更加科學(xué)合理。

應(yīng)用于自主學(xué)習(xí)? 基于數(shù)字切片錄制的講解視頻給學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了豐富素材。將視頻資料上傳至網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生可以通過校園網(wǎng)在實(shí)驗(yàn)室外進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，能夠反復(fù)學(xué)習(xí)，遇到疑難問題則在網(wǎng)上留言;教師利用課余時(shí)間進(jìn)行解答，形成師生交流的第二課堂。目前，組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)視頻大多是采用“圖片+講解”的方式錄制，缺乏局部與整體的關(guān)系[8]。學(xué)生不了解局部圖片的位置，也不清楚如何才能尋找到典型結(jié)構(gòu)。數(shù)字切片講解視頻則是動(dòng)態(tài)的，由低倍鏡到高倍鏡，將整個(gè)觀察過程配合講解音頻呈現(xiàn)出來，后期制作再加入字幕，非常利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、理解知識(shí)內(nèi)容、提高學(xué)習(xí)質(zhì)量。

應(yīng)用于翻轉(zhuǎn)課堂? 數(shù)字切片不依賴于顯微鏡和實(shí)驗(yàn)室，打破了時(shí)間與空間限制，使學(xué)生能夠進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，為翻轉(zhuǎn)課堂提供了條件。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)程中，挑選部分實(shí)驗(yàn)課實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)。課前，教師將要觀察的數(shù)字切片配以相應(yīng)問題上傳至網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，分組討論辨認(rèn)標(biāo)本典型結(jié)構(gòu)。課中，每組推薦代表講解標(biāo)本典型結(jié)構(gòu)，組員進(jìn)行補(bǔ)充。教師評(píng)價(jià)學(xué)生表現(xiàn)，補(bǔ)充完善授課內(nèi)容，提煉知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行課堂總結(jié)。課后，學(xué)生繪制標(biāo)本典型結(jié)構(gòu)，加深理解記憶。此種教學(xué)模式充分發(fā)揮了學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，鍛煉了分析問題、解決問題和語言表達(dá)等能力，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

6 結(jié)語

數(shù)字切片與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展給組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革帶來契機(jī)。以傳統(tǒng)切片為基礎(chǔ)，掃描生成數(shù)字切片，并為其編輯標(biāo)注，錄制講解視頻，形成系列化組織學(xué)數(shù)字教學(xué)資源，并將其應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)考試、自主學(xué)習(xí)和翻轉(zhuǎn)課堂。這種嘗試提高了學(xué)習(xí)效率，增強(qiáng)了教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)了考試公平，擴(kuò)充了學(xué)習(xí)資源，為教學(xué)模式改革提供了條件。當(dāng)然，數(shù)字化教學(xué)不能完全取代傳統(tǒng)教學(xué)，發(fā)揮數(shù)字化教學(xué)資源的優(yōu)勢(shì)，使之與傳統(tǒng)教學(xué)協(xié)調(diào)發(fā)展，是組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的長(zhǎng)久之路?！?/p>

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