全景技術(shù)在醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備過(guò)程中的應(yīng)用探索*

韓志俊，馬玉蘭，李明強(qiáng)，申鐵印

(1.遵義醫(yī)科大學(xué)，貴州 遵義 563000；2.遵義醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，貴州 遵義 563000)

醫(yī)學(xué)免疫學(xué)是重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程。是理論性、實(shí)踐性、應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，具有多學(xué)科交叉、信息量大、知識(shí)點(diǎn)多、內(nèi)容更新快、記憶性知識(shí)多而推理性內(nèi)容少的特點(diǎn)[1]。實(shí)驗(yàn)課程的開設(shè)對(duì)深入學(xué)習(xí)課程理論知識(shí)，促進(jìn)理論知識(shí)的理解與掌握，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和工作作風(fēng),提高學(xué)生動(dòng)手能力及綜合分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力都具有重要意義。而且實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高等醫(yī)學(xué)教育中的重要組成部分，也作為理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，在培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面有著重要的作用?，F(xiàn)如今，隨著互聯(lián)網(wǎng)等信息化手段在教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用，單純的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)漸漸不能滿足學(xué)生對(duì)實(shí)踐教學(xué)的要求。那么，將傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程合理適時(shí)地與新的信息化技術(shù)結(jié)合，發(fā)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新形式也是目前實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的新思路[2]。

全景技術(shù)——一種基于圖像繪制技術(shù)生成真實(shí)感圖形的視覺新技術(shù)[3]。全景(Panorama)一詞源于希臘，其含義即是“都能看見”。從廣義上講，全景即是指視角超過(guò)人類正常視角范圍的圖像。21世紀(jì)后，隨著網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字媒體等技術(shù)的迅猛發(fā)展，全景技術(shù)的發(fā)展取得了極大進(jìn)步并逐漸成為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的熱門應(yīng)用領(lǐng)域。其基本數(shù)據(jù)表示是由一組光學(xué)觀察組成的,不需要明確的幾何表示就能提供令人滿意的效果。應(yīng)用此技術(shù)生成的全景圖像是可以從任何角度進(jìn)行觀察的景象，可以為觀看者全方位呈現(xiàn)真實(shí)的場(chǎng)景，給人們帶來(lái)全新的真實(shí)現(xiàn)場(chǎng)感和交互的感受[4]。全景技術(shù)以其獨(dú)特的真實(shí)性、沉浸性和易用性，為制作者提供了一種全新的敘事手法，同時(shí)也為觀影者提供了一種前所未有的觀影體驗(yàn)。因此，將全景技術(shù)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)，制作全景視頻，不僅能拓寬教學(xué)視頻的畫面范圍，而且可通過(guò)提供更直觀沉浸式的視角，給學(xué)生身臨其境的感覺。這樣無(wú)疑會(huì)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)專注度，進(jìn)一步加深其對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解[5]。

1 醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀

隨著教育的深入發(fā)展，教育工作者發(fā)現(xiàn)，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該激發(fā)學(xué)生的積極性與主動(dòng)性，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)過(guò)程的主動(dòng)構(gòu)建者，而不是處于被動(dòng)位置的接受者，改變傳統(tǒng)教學(xué)以教師為中心并作為主動(dòng)施教者主宰整個(gè)教學(xué)過(guò)程的模式[6]。為此，免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)課采用了“以學(xué)生為主體”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，該模式下實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置更具系統(tǒng)性與邏輯性。各個(gè)實(shí)驗(yàn)操作之間也不再是獨(dú)立的存在，而是有機(jī)地聯(lián)系在一起。學(xué)生自己動(dòng)手制備好標(biāo)本，并用于后續(xù)一系列實(shí)驗(yàn)如免疫電泳、免疫比濁、酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)及淋巴細(xì)胞表面標(biāo)志檢測(cè)等實(shí)驗(yàn)操作中。教師通過(guò)提前布置學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，提出問(wèn)題，學(xué)生以小組為單位組織學(xué)習(xí); 課堂上教師會(huì)對(duì)預(yù)習(xí)情況進(jìn)行檢查，且要作為實(shí)驗(yàn)考核項(xiàng)目之一。每小組選派1名學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)原理、操作及結(jié)果預(yù)分析; 最后教師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)并補(bǔ)充或者校正某些知識(shí)點(diǎn)。該教學(xué)模式的運(yùn)用確實(shí)有效調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)基本技能的訓(xùn)練也提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力[7]。但從近幾年的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中仍可以看到，有些學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前，對(duì)即將進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室環(huán)境不清楚，對(duì)實(shí)驗(yàn)操作所需的材料設(shè)備更是知之甚少。學(xué)生通過(guò)理論課的學(xué)習(xí)雖對(duì)課程內(nèi)容有一定的了解，但是實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)普遍薄弱。對(duì)于某些實(shí)驗(yàn)用品更是完全沒有見過(guò)，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也顯得很被動(dòng)，有的做，有的看，仍不能有效地達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。針對(duì)這些問(wèn)題并結(jié)合全景技術(shù)的特點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)室對(duì)每次課的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況制作了全景視頻，建立實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備全景視頻展示庫(kù)。用以幫助學(xué)生了解即將進(jìn)入的實(shí)驗(yàn)環(huán)境及實(shí)驗(yàn)中的要用到的實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)視頻觀看可更加有針對(duì)性地做課前預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，提高學(xué)習(xí)效率。

2 視頻制作與應(yīng)用

2.1視頻內(nèi)容設(shè)置 全景視頻根據(jù)醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置分次拍攝制作。每次視頻的內(nèi)容包括：(1)實(shí)驗(yàn)室的整體環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室各區(qū)域的設(shè)置等基本情況介紹。(2)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容基本介紹。(3)實(shí)驗(yàn)課中的注意事項(xiàng)。(4)實(shí)驗(yàn)材料的擺放，實(shí)驗(yàn)物品的分配情況。(5)實(shí)驗(yàn)中使用到的儀器設(shè)備。(6)實(shí)驗(yàn)課中具體產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)垃圾或?qū)嶒?yàn)后物品的處理，處置。

2.2全景視頻制作

2.2.1源文件的采集 通過(guò)專業(yè)相機(jī)(CanonEOS 90D)結(jié)合720Mini二代全景云臺(tái)連接三腳架來(lái)捕捉實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景圖像信息。使用專業(yè)的三維建模軟件PTGui(10.0.7漢化版)渲染圖片，將二維的平面圖片拼接模擬成真實(shí)的三維空間來(lái)呈現(xiàn)。建模軟件是基于2張畫面相關(guān)性進(jìn)行拼接的，故畫面拼接過(guò)程中，彼此相鄰的2張圖片需有部分重疊用以進(jìn)行相互參考才可以完成識(shí)別拼接。這就要求前期圖片采集要注意控制圖片重疊部分，一般拍攝時(shí)圖片應(yīng)有25%的重疊。以此為依據(jù)，計(jì)算每個(gè)場(chǎng)景需要的圖片數(shù)量并完成源圖片采集。

2.2.2全景圖像的拼接與處理修飾 使用線形傳輸將素材導(dǎo)入電腦中。圖片素材導(dǎo)入后，利用Adobe Photoshop CS6 軟件對(duì)圖片的曝光度、色溫、高光和陰影等進(jìn)行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)好圖片以JPG的格式進(jìn)行儲(chǔ)存。接著，打開三維建模軟件PTGui軟件加載預(yù)存圖像，將之前處理好的圖片素材導(dǎo)入軟件，選擇自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)圖像，軟件系統(tǒng)將自動(dòng)識(shí)別相鄰圖像的相似處進(jìn)行計(jì)算拼接。自動(dòng)拼接好后，利用軟件放大鏡按鈕觀察拼接是否有誤差。如某些地方拼接不妥可手動(dòng)進(jìn)行微調(diào)。如有錯(cuò)位，可再次利用軟件中增加控制點(diǎn)及蒙版功能進(jìn)行錯(cuò)位修正。然后需利用圖像角度調(diào)節(jié)按鈕，運(yùn)行優(yōu)化器自動(dòng)校正畫面，點(diǎn)擊創(chuàng)建全景圖，即可完成創(chuàng)建輸出。

2.2.3后期制作發(fā)布與使用 根據(jù)每次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)編輯全景視頻腳本，錄制音頻文件并保存。將需要的背景音樂和錄制好的音頻文件添加到視頻中，并在需要文字標(biāo)記的地方(如當(dāng)次實(shí)驗(yàn)使用的儀器設(shè)備)嵌入文字標(biāo)記。制備好的全景視頻傳送至實(shí)驗(yàn)室微信公眾號(hào)平臺(tái)，學(xué)生和授課教師進(jìn)入公眾號(hào)即可進(jìn)行觀看。

全景視頻是新型的視頻類型。將視頻應(yīng)用于醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，利于構(gòu)建高效的個(gè)性化，開放的學(xué)習(xí)場(chǎng)景。授課過(guò)程中采用匿名調(diào)查問(wèn)卷的方式將學(xué)生對(duì)全景視頻使用后學(xué)習(xí)心理感受、自我評(píng)估等方面進(jìn)行調(diào)查評(píng)估。以2018級(jí)，2019級(jí)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)學(xué)生為例，完成問(wèn)卷調(diào)查(發(fā)出152份，共收回148份，回收率為97.4%)。結(jié)果顯示，約91.9%(136/148)的學(xué)生認(rèn)為，結(jié)合全景視頻可以提高他們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性(表1)。絕大部分學(xué)生認(rèn)為無(wú)論是從空間認(rèn)知效果，知識(shí)掌握效果還是學(xué)習(xí)心理感受等方面均有積極影響。授課教師也反饋，學(xué)生普遍認(rèn)為視頻形式新穎，可以激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)習(xí)效果，利于課前預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，使實(shí)驗(yàn)課更順利，有收獲。

表1 學(xué)生對(duì)全景視頻使用的感知及評(píng)價(jià)(n=148)

3 小 結(jié)

綜上所述，本課題結(jié)合全景技術(shù)建立醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)全景視頻，對(duì)每次課前的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況進(jìn)行全景展示。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備是實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備的充分與否，直接影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果，影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。單純的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是以教師為主體，教師詳細(xì)地介紹實(shí)驗(yàn)原理、內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟，操作示教，然后學(xué)生模仿操作，得出預(yù)定的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，未能積極地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。本文在原有醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，制作全景視頻呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況。視頻整個(gè)制作過(guò)程簡(jiǎn)單易操作。視頻內(nèi)容根據(jù)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)置，具有可更新、可追溯、可持續(xù)性的特點(diǎn)。對(duì)學(xué)生而言，學(xué)生可以通過(guò)手機(jī)、計(jì)算機(jī)接入互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行訪問(wèn)，不受時(shí)間、地點(diǎn)限制[8]。便于學(xué)生提前了解即將進(jìn)入的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，了解實(shí)驗(yàn)課的基本情況。視頻亦可用于集體備課，結(jié)合全景展示，更直觀，向授課教師介紹實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況，利于教師更好地完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。重要的是利用這樣具有真實(shí)性、沉浸性和易用性等特點(diǎn)的新信息化技術(shù)，可以極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[9]。

全景視頻呈現(xiàn)內(nèi)容涵蓋了實(shí)驗(yàn)材料的擺放，實(shí)驗(yàn)物品的分配，對(duì)每次實(shí)驗(yàn)中用到的儀器設(shè)備進(jìn)行標(biāo)記、標(biāo)注，并插入音頻，對(duì)基本的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)中注意事項(xiàng)等均進(jìn)行介紹。這樣線上、線下虛實(shí)結(jié)合，相互補(bǔ)充又彼此獨(dú)立，是二者的有機(jī)結(jié)合[10]。學(xué)生可從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備階段就開始了解實(shí)驗(yàn)課的整體進(jìn)程，極大地提高了教學(xué)參與度。利用兼具趣味性的全景技術(shù)進(jìn)行課前展示還可以給學(xué)生預(yù)留出充分的空間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課前知識(shí)回顧，有針對(duì)性地做相關(guān)知識(shí)儲(chǔ)備與預(yù)習(xí)等課前準(zhǔn)備。利于學(xué)生整體把握課程安排，合理規(guī)劃學(xué)習(xí)，使得整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)更加流暢，提高學(xué)習(xí)效率。進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，達(dá)成培養(yǎng)專業(yè)能力強(qiáng)醫(yī)學(xué)人才的最終目標(biāo)。