數(shù)字切片庫在器官系統(tǒng)為中心實驗教學(xué)中的應(yīng)用*

司馬學(xué)琴 劉潔

（湖北科技學(xué)院醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院）

以器官系統(tǒng)為中心的教學(xué)模式破除傳統(tǒng)學(xué)科界限，是培養(yǎng)“卓越醫(yī)師”為目標(biāo)的醫(yī)學(xué)教育改革的重要組成部分。醫(yī)學(xué)課程整合在遵循醫(yī)學(xué)知識學(xué)習(xí)規(guī)律的前提下，讓醫(yī)學(xué)課程有機融合，知識結(jié)構(gòu)改良，舉要刪蕪,提升學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)習(xí)效率，推進“卓越醫(yī)師”培養(yǎng)。湖北科技學(xué)院于2014年開始設(shè)置卓越醫(yī)師班，在這個專業(yè)一直采用器官系統(tǒng)為中心的教學(xué)模式，七年來不斷推進基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程與臨床課程整合，優(yōu)化課程設(shè)計，并在實驗課程中同步開展課程整合與優(yōu)化。傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)都是以學(xué)科為中心[1]，是理論課知識的驗證性實驗。這種學(xué)科為中心的實驗教學(xué)模式的弊端較大，由于組織學(xué)與病理學(xué)的教學(xué)間隔較長，大部分同學(xué)對于組織學(xué)內(nèi)容已經(jīng)淡忘，因而病理學(xué)的實驗教學(xué)效果不好；傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)都是以本學(xué)科開展實驗，組織學(xué)和病理學(xué)的實驗教學(xué)缺乏協(xié)調(diào)，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容重復(fù)，缺乏相互滲透和密切聯(lián)系，不利于提高學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力和綜合分析能力。為了創(chuàng)建新型的形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)模式，破除學(xué)科壁壘，形態(tài)學(xué)實驗室相繼開展了以器官系統(tǒng)為中心的教學(xué)模式改革，整合優(yōu)化組織胚胎學(xué)和病理學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容、整合形態(tài)學(xué)實驗室資源，全面提升實驗教學(xué)質(zhì)量。

一、數(shù)字切片系統(tǒng)的特點

目前，多所學(xué)校已將虛擬切片教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于組織學(xué)、病理學(xué)的教學(xué)和考試。數(shù)字切片是現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的有機結(jié)合，它包含了玻璃切片上的所有組織結(jié)構(gòu)的信息[2]。掃描含有典型結(jié)構(gòu)特點并且染色質(zhì)量好的玻璃切片標(biāo)本，把玻璃切片的全部鏡下圖像內(nèi)容轉(zhuǎn)換成囊括全視野的數(shù)字圖像文件，所以數(shù)字切片系統(tǒng)不僅包含高分辨率圖片，而且在使用時不依賴光學(xué)顯微鏡。在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器輸入相應(yīng)網(wǎng)址，便可以進行切片觀察。在電腦上觀察數(shù)字切片時，就像在顯微鏡下觀察一樣，可以不同倍率觀察切片，也可以通過鼠標(biāo)滾輪快速放大和縮小倍率，便于及時準(zhǔn)確找到目標(biāo)組織和細胞。既可以在2倍率鏡下全地圖式瀏覽，也可以選定區(qū)域后，在4倍率、10倍率、20倍率、40倍率之間放大或縮小，實現(xiàn)全局到區(qū)域的連續(xù)觀察。數(shù)字切片不僅含有傳統(tǒng)切片的圖像內(nèi)容，而且通過局域網(wǎng)數(shù)字切片建立了一個數(shù)字切片網(wǎng)絡(luò)平臺，便于教師和學(xué)生在校園網(wǎng)內(nèi)隨時應(yīng)用。在校園網(wǎng)覆蓋的任何地方，電腦、平板和智能手機都能隨時輸入網(wǎng)址瀏覽圖像清晰、色彩辨識度高的數(shù)字切片。運用數(shù)字切片，利用課余時間自主進行相應(yīng)實驗的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，以滿足學(xué)生各種學(xué)習(xí)方式的不同需求。

二、以器官系統(tǒng)為中心的教學(xué)目標(biāo)

以“器官系統(tǒng)為中心”的課程整合是國內(nèi)醫(yī)學(xué)教育改革的重點，將醫(yī)學(xué)學(xué)科的相關(guān)內(nèi)容緊密聯(lián)系，避免學(xué)科知識的重復(fù)與脫節(jié)，建立器官和系統(tǒng)的整體框架知識結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新實踐能力。雖然各大高校都在開展各具特色的課程整合改革，然而各學(xué)校實際情況的不同，傳統(tǒng)教學(xué)方式的沿襲和固化，至今尚沒有成功經(jīng)驗?zāi)芷占皩嵤?/p>

湖北科技學(xué)院于2014年至今設(shè)置“臨床卓越醫(yī)師班”以來，每年在自愿報名參加的臨床醫(yī)學(xué)本科學(xué)生中，通過筆試加面試選拔30多人，以“器官系統(tǒng)為中心”進行授課。整合人體解剖學(xué)、組織學(xué)與胚胎學(xué)、細胞生物學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)、病理生理學(xué)、藥理學(xué)、內(nèi)科學(xué)、外科學(xué)、婦產(chǎn)科學(xué)、兒科學(xué)等課程，構(gòu)建以器官系統(tǒng)為主線，基礎(chǔ)臨床全線貫通的醫(yī)學(xué)整合課程體系[3]。根據(jù)課程整合的培養(yǎng)目標(biāo)，編寫新的教學(xué)大綱，通過該課程體系的學(xué)習(xí)，學(xué)生的知識體系更具系統(tǒng)性和連貫性。卓越醫(yī)師班學(xué)生在完成某系統(tǒng)的器官大體解剖結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)后，馬上學(xué)習(xí)器官的微觀結(jié)構(gòu)和正常生理功能，以及器官的大體病理改變及鏡下病變特點、器官的病理生理功能改變，然后就是該系統(tǒng)的影像和臨床表現(xiàn)。湖北科技學(xué)院“卓越醫(yī)師教育培養(yǎng)目標(biāo)”的核心是提升醫(yī)學(xué)生的創(chuàng)新和實踐能力，要求學(xué)生醫(yī)學(xué)知識扎實，在學(xué)習(xí)器官系統(tǒng)實驗課程后，熟悉疾病的發(fā)病機制，具有一定的操作水平，那么基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗的教學(xué)體系也亟需進一步改革，要求教師轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，從教師的“教”為中心轉(zhuǎn)移到學(xué)生的“學(xué)”為中心，真正讓學(xué)生在實驗過程中成為主體。培養(yǎng)專業(yè)知識扎實，實踐能力強、綜合分析能力和辯證思維能力強的高素質(zhì)醫(yī)學(xué)生是以器官系統(tǒng)為中心實驗教學(xué)的最終目標(biāo)。

三、以器官系統(tǒng)為中心的實驗教學(xué)改革——建立綜合性數(shù)字切片庫

我們選取醫(yī)學(xué)院近50年累積下來的近兩百張組織學(xué)與病理學(xué)教學(xué)切片（這批玻璃切片不僅染色質(zhì)量好還包含典型結(jié)構(gòu)）通過數(shù)字切片掃描系統(tǒng)進行高分辨率的全切片數(shù)字圖像采集，生成包含整張玻璃切片全部信息的全數(shù)字化切片，全部上傳至數(shù)字切片服務(wù)器，按照器官系統(tǒng)進行分類，在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中錄入切片名稱和系統(tǒng)器官分類信息，每個系統(tǒng)中都有不同器官的子目錄，子目錄中包含該器官正常組織切片圖像信息和該器官不同疾病的病理組織切片圖像。后期將切片庫中的每張數(shù)字切片里面的典型結(jié)構(gòu)和重要細胞進行標(biāo)注，并加以描述。按照這種方法建立組織學(xué)與病理學(xué)綜合數(shù)字切片庫是比較合理的，便于教師和學(xué)生從各系統(tǒng)的分類信息中快速找到數(shù)字切片。建立一個綜合性的形態(tài)學(xué)實驗數(shù)字切片庫，對于按“器官系統(tǒng)為中心”教學(xué)的卓越醫(yī)師班學(xué)生而言，在形態(tài)學(xué)實驗課上，不需要在組織學(xué)圖庫與病理學(xué)圖庫子菜單中來回切換，只需要進入相關(guān)系統(tǒng)內(nèi)，點擊某個臟器，就可以查閱該臟器的正常組織學(xué)圖片以及該臟器不同病理改變的典型圖片，提高了教學(xué)效率，在一定程度上有助于提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。綜合性數(shù)字切片庫把組織學(xué)和病理學(xué)有機融合，不會因為組織胚胎學(xué)和病理學(xué)的學(xué)習(xí)間隔時間太長導(dǎo)致知識淡忘，不會因為茫然的狀態(tài)導(dǎo)致不理解病理學(xué)相應(yīng)組織切片內(nèi)容。在綜合數(shù)字切片庫中，對比相應(yīng)器官的正常組織學(xué)內(nèi)容，可輕松辨認出病理狀態(tài)下的形態(tài)結(jié)構(gòu)，促進學(xué)生對組織學(xué)和病理學(xué)知識的融會貫通，使其以整體動態(tài)的觀點觀察分析問題，從而達到教與學(xué)雙贏的教學(xué)目的[4]。

四、綜合性數(shù)字切片在器官系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用及探索

按器官系統(tǒng)分類編輯和整理而成的綜合性數(shù)字切片庫，可以實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的縱向和橫向?qū)Ρ葘W(xué)習(xí)，正常形態(tài)學(xué)（組織）——異常形態(tài)學(xué)（病理）——臨床，加深知識間的縱橫聯(lián)系[5]。應(yīng)用綜合性數(shù)字切片庫，有正常人體組織學(xué)切片的引導(dǎo),學(xué)生觀看病理切片時可以通過相應(yīng)正常組織學(xué)切片的對照，能迅速找到病變結(jié)構(gòu),不但提升了學(xué)生的閱片水平，更主要提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。例如在學(xué)習(xí)大葉性肺炎的時候，首先通過綜合性數(shù)字切片庫，觀察正常肺的組織學(xué)形態(tài)特點，通過正常肺組織和異常肺組織的對比觀察，學(xué)生可以迅速辨認出顯微鏡下肺組織病變的形態(tài)特征。這種全新的學(xué)習(xí)模式可以使多學(xué)科知識更好結(jié)合，旨在鍛煉提高學(xué)生主動思考、綜合分析的能力，也有利于培養(yǎng)臨床思維能力，有助于培養(yǎng)高素質(zhì)的卓越醫(yī)師。開展形態(tài)學(xué)實驗的教學(xué)改革是一個教學(xué)相長的過程[6]。在2019級與2020級卓越醫(yī)師班的形態(tài)學(xué)實驗課教學(xué)中，運用綜合數(shù)字切片庫進行教學(xué)，經(jīng)過兩年的探索和實踐發(fā)現(xiàn)，這種實驗教學(xué)改革確實有助于提高教學(xué)效率與教學(xué)質(zhì)量，而且學(xué)生的思維能力也提升了，專業(yè)知識更扎實，主動學(xué)習(xí)的能力也大幅提升。

形態(tài)學(xué)實驗課運用綜合性數(shù)字切片庫時，代課老師先通過數(shù)碼互動系統(tǒng)中屏幕共享的方式，把示教切片進行講解，先講解該器官系統(tǒng)正常組織切片，再講解病例切片。4倍率下進行示教數(shù)字切片的全地圖式觀察講解，40倍率下示教重點結(jié)構(gòu)和重要細胞形態(tài)。帶教結(jié)束后，學(xué)生自主結(jié)合實驗指導(dǎo)觀察切片。大部分同學(xué)運用數(shù)字切片與玻璃切片相結(jié)合的方式：運用數(shù)字切片觀察典型結(jié)構(gòu)，通過拖動鼠標(biāo)滾輪，在低倍率下快速瀏覽切片全貌，高倍率下觀察典型結(jié)構(gòu)和重要細胞，提高實驗效率；使用玻璃切片在顯微鏡底下觀察時，學(xué)生需要自己尋找相關(guān)結(jié)構(gòu)，通過自己尋找的過程，不但使結(jié)構(gòu)深刻印入腦海，而且加深了對知識的理解。學(xué)生尋找和判斷玻璃切片中的多樣化結(jié)構(gòu)和數(shù)字切片中典型結(jié)構(gòu)的差異的過程，也是自主學(xué)習(xí)的過程，還鍛煉了學(xué)生顯微鏡操作的能力。

此種綜合性數(shù)字切片庫在卓越醫(yī)師班形態(tài)學(xué)實驗課教學(xué)中的應(yīng)用，不僅提升教學(xué)效率、教學(xué)效果，而且學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力也有大幅上升。建立的組織學(xué)與病理學(xué)綜合數(shù)字切片庫中，各個系統(tǒng)中都有每個器官的正常組織學(xué)切片與病理學(xué)切片，滿足卓越醫(yī)師班學(xué)生“以器官系統(tǒng)為中心”的教學(xué)的需求。應(yīng)用綜合數(shù)字切片庫，教師能更好引導(dǎo)學(xué)生開展自主式學(xué)習(xí)、合作式學(xué)習(xí)及探究式學(xué)習(xí)，使學(xué)生上升到學(xué)習(xí)的“主體”地位，真正以主角身份參與教學(xué)過程，改變了學(xué)生原來被動消極的學(xué)習(xí)態(tài)度，充分發(fā)揮其主觀能動性，鍛煉其分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生在實驗課中的獨立學(xué)習(xí)、思考能力和協(xié)作能力[7]。

在形態(tài)學(xué)實驗課上，教師適當(dāng)加入創(chuàng)新設(shè)計性實驗，建立一些疾病模型，觀察該器官正常組織與病變器官的組織結(jié)構(gòu)差異，加深學(xué)生對疾病病理改變的理解，使“驗證性實驗”變?yōu)椤疤剿魇綄嶒灐?，學(xué)生從被動接受轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)。在這種綜合性實驗課程中，學(xué)生主動思考并解決相關(guān)問題，不需要教師填鴨式的講授。學(xué)生只要自己對比綜合數(shù)字切片庫中的正常組織圖片，自己主動思考組織病理改變的特點，結(jié)合疾病的病因和發(fā)病機制，就能掌握病理學(xué)改變的組織學(xué)特點。善于學(xué)習(xí)的學(xué)生可以進一步把鏡下、肉眼及臨床癥狀和體征聯(lián)系起來，進行綜合分析和推理，加強對臨床疾病的理解。

開辦以器官系統(tǒng)為中心的卓越醫(yī)師班，是我校醫(yī)學(xué)教育的重大改革。為了培養(yǎng)真正有能力的“臨床卓越醫(yī)師”，形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)也在不斷革新，探索出適應(yīng)新時代的綜合性教學(xué)模式，培養(yǎng)真正有能力的卓越醫(yī)學(xué)生。我們運用綜合性數(shù)字切片庫在器官系統(tǒng)為中心的形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)過程中，也從多維度對教學(xué)效果作出相應(yīng)評價。一方面，請器官系統(tǒng)負責(zé)人和團隊成員進入實驗課聽課、評課，課后團隊成員提出意見并相互溝通交流，及時調(diào)整，避免重復(fù)、有機融合學(xué)科內(nèi)容；另一方面，學(xué)生在問卷星中對當(dāng)堂課教師進行評價。授課教師針對同行評價和學(xué)生評教做書面小結(jié)，以評促改，提高教學(xué)質(zhì)量。形態(tài)學(xué)教師也定期參加教學(xué)研討會，互聽互評器官系統(tǒng)其他學(xué)科的課程，完善自身知識的系統(tǒng)性和邏輯性，積極提升自身綜合素質(zhì)。

學(xué)生的學(xué)習(xí)效果采用形成性評價和終結(jié)性評價考核評估。形成性評價主要考核學(xué)生的出勤記錄、有無課堂提問和互動、繪圖作業(yè)和小結(jié)；終結(jié)性評價主要是整合式實驗考試，采用綜合性題目考核學(xué)生對器官的完整性認知以及綜合分析能力。依據(jù)多元評價體系建立卓越醫(yī)師班每個學(xué)生的完整學(xué)習(xí)檔案，有利于老師針對學(xué)生的不同學(xué)習(xí)能力完善教學(xué)方案，改進教學(xué)方法，真正做到教學(xué)相長。

五、展望

這種綜合性的實驗改革尚未有報道，屬于全新的形態(tài)學(xué)實驗綜合性改革。這種改革糅合了組織胚胎學(xué)和病理學(xué)的實驗教學(xué)特色，開闊了學(xué)生的眼界，在器官系統(tǒng)為中心的卓越醫(yī)師班實驗教學(xué)中取得了一定成效。但是仍存在一些不足，需要在后續(xù)的深入實踐中不斷精進，更新教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式。

綜合性數(shù)字切片庫在器官系統(tǒng)為中心的形態(tài)學(xué)實驗課程的應(yīng)用，使卓越醫(yī)師班學(xué)生在課程學(xué)習(xí)時，能對比學(xué)習(xí)系統(tǒng)器官的正常組織結(jié)構(gòu)和病理性異常結(jié)構(gòu)，使組織學(xué)知識和病理學(xué)知識有機結(jié)合，形成比較完整的形態(tài)學(xué)知識體系。

后期繼續(xù)優(yōu)化整合形態(tài)學(xué)教學(xué)資源，希望學(xué)校網(wǎng)絡(luò)中心給予數(shù)字人體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)支持，不但能在解剖學(xué)實驗室中多維度觀察各器官的三維結(jié)構(gòu)，也能隨時隨地在校園網(wǎng)中直觀且立體地認識人體器官結(jié)構(gòu)。建立涵蓋人體解剖學(xué)、組織胚胎學(xué)和病理學(xué)學(xué)科的形態(tài)學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源平臺，完善形態(tài)學(xué)實驗課程整合。真正做到以學(xué)生為中心進行實驗教學(xué)改革，建立優(yōu)秀的自主學(xué)習(xí)平臺。在器官系統(tǒng)為中心的形態(tài)學(xué)實驗課教學(xué)中結(jié)合數(shù)字人體解剖系統(tǒng)和綜合性數(shù)字切片庫，學(xué)生可以從大體結(jié)構(gòu)認識器官、顯微結(jié)構(gòu)認知器官、病理結(jié)構(gòu)理解器官疾病，真正做到宏觀到微觀認知器官，形成真正完整的形態(tài)學(xué)知識框架。

新的教學(xué)改革模式賦予形態(tài)學(xué)實驗教師和卓越醫(yī)師班學(xué)生更大的學(xué)習(xí)契機，當(dāng)然也賦予新的挑戰(zhàn)和問題。器官系統(tǒng)教學(xué)團隊的定期培訓(xùn)、集體備課，都需要醫(yī)學(xué)部各院系教研室的配合和參與；教學(xué)大綱的編寫和教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整都需要在長期教學(xué)過程中依次完善，教學(xué)設(shè)備的完善也需要學(xué)校的支持。

教師是課堂教學(xué)的執(zhí)行者和主導(dǎo)者，形態(tài)學(xué)實驗課教師不僅要融會貫通各門形態(tài)學(xué)科的知識結(jié)構(gòu)，還要做到有機融合臨床案例，成為適應(yīng)教學(xué)改革的復(fù)合型人才。形態(tài)學(xué)實驗課教師還要熟悉數(shù)字人體系統(tǒng)和綜合性數(shù)字切片庫的構(gòu)建流程及運行原理，并且熟練使用數(shù)字人體系統(tǒng)和綜合性數(shù)字切片庫，在日常教學(xué)中才能提升教學(xué)效果。要求教師不斷加強學(xué)習(xí)，通過定期參加學(xué)校舉辦的數(shù)字化資源培訓(xùn)，外出進修等方式不斷提升綜合素質(zhì)，激發(fā)教師學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動力，更新教學(xué)理念。在創(chuàng)新性設(shè)計實驗中引入臨床病例的同時，結(jié)合不同臨床學(xué)科的知識內(nèi)容，有效引導(dǎo)學(xué)生對比正常人體器官的解剖結(jié)構(gòu)和器官組織結(jié)構(gòu)，思考該器官發(fā)生病變后的大體病理改變和顯微鏡下病理改變的特點、發(fā)病原因和發(fā)病機制，學(xué)生在鍛煉思維能力的同時，專業(yè)知識也進一步提升和鞏固。后續(xù)的形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)改革推進過程中，我們將根據(jù)教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生的特點，探索新型的教學(xué)方法，結(jié)合傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)教學(xué)經(jīng)驗，努力提升形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)效果。