数字切片在组织学实验教学中的应用

张国荣， 李 丽， 王文奇

(长春中医药大学 基础医学院，长春 130117)

数字切片在组织学实验教学中的应用

张国荣， 李 丽， 王文奇

(长春中医药大学 基础医学院，长春 130117)

组织学是重要的医学基础课，数字切片正逐步应用于其实验教学中。结合实际教学经验，主要讨论了应用数字切片进行组织学实验教学的优势、存在的问题和解决对策。探讨传统教学与数字化教学相结合，共同推动组织学实验教学改革的具体方案。对组织学实验教学的发展做了期盼与展望。

数字切片； 组织学； 实验教学

0 引 言

组织学是重要的医学基础课，研究正常人体微细结构及其相关功能。作为一门形态学科，实验教学非常重要，其教学效果直接决定了学生对理论知识的掌握程度[1]。近年来，随着计算机技术的飞速发展，数字切片扫描与应用系统被逐渐应用于医学形态学教学与科研领域[2]。数字切片是将玻璃切片应用全自动数字切片扫描系统进行图像采集，无缝拼接，生成高精度的数字图像[3]。在应用数字切片进行组织学实验教学的具体实践过程中，发现它既有优势也存在问题。如何合理利用数字切片，使之与传统教学模式整合发展，成为组织学实验教学改革的必经之路。

1 应用数字切片进行组织学实验教学的优势

1.1 操作简便，提高学习效率

传统的教学模式，学生使用显微镜观察玻璃切片，需要切换镜头、对焦调节，而且视野局限，需要不断更换视野寻找典型结构。数字切片犹如一幅卫星地图[4]，学生通过鼠标操作，先低倍镜下浏览全貌，再对局部进行任意倍数放大，操作简单，观察方便，单位时间的阅片数量大大增加[5]。以往学生观察玻璃标本，参照图谱寻找典型结构，但是图谱是静态的画面，只能起示教作用，无法引导学生如何从整张切片中定位、寻找典型结构[6]。数字切片具有更佳的指导性，有利于学生掌握局部和整体的位置关系，提高学习效率[7]。

图1 食管数字切片观察界面(20×)

1.2 不受时空限制，提高自学能力

传统教学模式由于需要使用显微镜，学生学习必须在实验室进行。数字切片是电子文档，只要有电脑和浏览数字切片的软件就可以使用。教师把数字切片挂在网络教学平台上，学生可以在任何时间、任何地点学习。教师进行监督和考核，加强学习过程管理，促进学生学习主动性，提高自学能力。

1.3 数字信息可处理，提高学习效果

数字切片能够进行编辑和整合。学生在观察切片时可以对典型结构进行圈点、标注，方便师生和学生之间的沟通，同时加深理解，提高对微细结构的认识程度。在实验课上同时观察多张切片，对比不同取材部位，不同切片角度，不同染色方法的组织镜下结构的差异。还可以整合不同学科的标本，比如同时观察组织学和病理学标本，让学生对比正常结构和异常结构的区别，使学生理解更全面深入，提高学习效果。

1.4 珍惜切片共享，拓展学习资源

传统玻璃切片损耗严重，一些珍贵标本只能教师示教，无法让每一个学生都进行观察[8]。数字切片可以无限复制，既保存了珍惜标本，又实现了资源共享，开阔了学生视野。数字切片分类保存在电脑中，建成组织学数字切片库，学生可以随时调阅，大大拓展了学习资源。

2 应用数字切片进行组织学实验教学存在的问题和解决对策

2.1 学生显微镜操作水平下降

数字切片只需要借助计算机显示器观察，长此以往，学生对显微镜的操作明显生疏，不利于长期发展和工作要求[2]。所以在实际授课过程中，不能完全依赖数字切片，应使传统切片与数字切片相结合。学生先用显微镜观察玻璃标本，再观察数字切片进行补充。比如观察神经元，学生先观察HE染色的玻璃标本，再从切片库中调取镀银染色的数字切片进行观察，从而对神经元中的尼氏体和神经原纤维都有所掌握，对比不同染色方法显示细胞中的不同结构。这样既锻炼了学生使用显微镜的基本功，又使授课内容丰富。

2.2 学生对数据采集理解不透彻

数字切片的数据采集比较抽象，学生不能透彻理解，从而对所观察的图像信息不能形成深刻认识[9]。要制作数字切片首先要制作玻璃切片，由三维立体到平面图像，需要学生进行空间转换。由玻璃切片扫描制作数字切片，信息采集的对应关系也需要学生深刻理解。针对此问题，在实验教学中加入综合性实验。比如血涂片的制作、脊髓切片的制作。让学生了解切片的制作过程，理解立体结构与平面图像的关系。与学生适当讲解数字切片的扫描过程，数字切片与玻璃切片的关系。加深学生对观察对象的认识程度，从而深刻理解图像信息的含义。

2.3 学生注意力容易被分散

数字切片库资源丰富，拓宽了学生的学习资源，同时也容易使学生把精力浪费在浏览切片文件，而对课程内容无法深入学习。针对此问题，需要数字切片教学系统进一步完善，设计出一些个性化、符合特殊要求的软件[9]。比如，在每一次实验课上，教师可以根据实验内容，利用数字切片管理系统，设定本次课学生可以浏览的数字切片清单，其他数字切片则处于锁定状态，需要时可以解锁打开。这样可以有效避免学生走马观花地浏览与本次课内容无关的切片，从而专心针对此次课程内容和拓展内容进行学习，保证学习目标顺利完成。

3 利用数字切片进行组织学实验教学改革

传统教学与数字化教学如何协调发展，共同推动组织学实验教学进步，是信息化时代组织学工作者面临的新问题。应用数字切片对组织学实验教学改革做了一些尝试。

3.1 利用数字切片进行实验教学模式改革

传统组织学实验教学模式是教师先通过多媒体或示教系统讲解观察标本的典型结构、观察要点；然后学生自己操作显微镜观察切片，教师解答个别学生疑问；最后教师总结实验内容，解答共性问题，布置绘图作业[10]。这种教学模式中，学生处于被动地位，不利于调动学生的积极性。

数字切片的应用给组织学实验教学模式改革带来了新的契机。由于其不受时间空间限制，可以脱离实验室进行学习，将部分实验课进行翻转课堂教学。课前，教师将数字切片挂在网络教学平台上，向学生交代下次实验的实验目的、实验内容，要求学生自行学习数字切片，分组讨论辨认标本典型结构。课中，每组推荐代表讲授一个标本的结构，组员进行补充，同时回答其他学生提出的问题。所有标本讲解完成后，教师总结本次课内容并进行评价。课后，学生绘制标本典型结构，加深对人体微细结构的理解，进一步强化学习。此种教学模式，学生的积极性明显提高，锻炼了学生的自主学习、语言表达、分析问题和解决问题的能力。

3.2 利用数字切片进行教学内容拓展和课程整合

由于传统教学与数字化教学各具特点和优势，在实际教学中将二者结合，以传统切片为主，数字切片为辅。实验课上学生先观察玻璃标本，再以数字切片作为补充。比如，观察上皮组织，学生先使用显微镜观察假复层纤毛柱状上皮、复层扁平上皮、单层柱状上皮，然后再从数字切片库中调取单层扁平上皮、单层立方上皮、变移上皮进行补充。这样可以在单位时间内提高学生的阅片数量，拓展实验授课内容。观察肺泡结构，可以结合病理数字切片对比肺淤血的肺泡结构，加深学生理解人体正常结构和异常结构。这种方式提高教学效率，有利于课程之间的整合，提高了学生的综合素质。

3.3 利用数字切片进行实验考试

传统组织学实验考试多采用以玻璃标本辨认组织结构的方式，题型呆板、内容单一、对学生的考核比较片面。而且由于切片质量的影响，很难做到真正公平[11]。教师要进行隐藏标签、重新排序，切片的分类整理需要耗费大量人力。应用数字切片进行实验考试非常方便。对数字切片进行裁剪编辑，可以设计出形式新颖、内容丰富的试题[12]。学生利用数码互动系统的学生端答题，以共享文件夹的方式将答案发送到教师端。这样既省去了发放切片的麻烦，又避免了切片质量不一的干扰，考试内容的深度和广度得到扩展，实验考试更加科学合理。

4 组织学实验教学的期盼与展望

数字切片是一种新兴的形态学实验教学手段，它摆脱了实验室与显微镜，使学习不受时间和空间限制。但是，数字切片是由玻璃切片扫描而来，它都是以二维平面的角度观察人体、认识人体。在组织学授课过程中，学生往往立体与平面之间的转换较为困难[13]。因此，对于每一个标本教师都要特别强调交代取材位置，切片方向，让学生想像立体结构切开之后的平面图像，以此建立立体结构与平面结构之间的联系。现在解剖学实验教学实现了由现实到虚拟的转换，出现了虚拟数字人[14-15]。由于解剖结构本身就是肉眼可见，虚拟数字人也是以三维立体的方式呈现人体的宏观结构。那么虚拟数字人能否做得更精细些，进行成百上千倍的放大，微细到组织水平、细胞水平，制作出微观虚拟数字人。学生可以直观地看到整个人体、每个器官，把器官打开看到里面的组织、细胞，就像戴上了能够放大成百上千倍的眼镜一样，正常人体微细结构一目了然。在器官上进行切割操作，切面呈现为数字切片的平面图像。这样学生可以直观感受立体结构变为平面结构的过程，体会二维与三维的联系。把微观虚拟数字人与数字切片相结合，实现三维立体和二维平面数字化的共同发展。这样对于学生深刻理解人体结构将是质的飞跃，也能真正实现人体解剖学与组织学的整合。这是一个巨大浩瀚的工程，期待有识之士能够早日研发实现这样跨越的转变，真正为人体形态学和医学的进步造福。

5 结 语

数字切片的问世给医学形态学教学改革带来了新的契机。数字切片既有优点也存在一些问题，传统教学模式与数字切片相结合使组织学实验教学上了一个新台阶。科学技术的发展必定推动组织学实验教学继续向前，实现更大的跨越转变。

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Applications of Digital Slices in Histology Experiment Teaching

ZHANGGuorong,LILi,WANGWenqi

(School of Basic Medicine, Changchun University of Chinese Medicine, Changchun 130117, China)

Histology is an important basic course in medical education. Digital slices are gradually used in its experiment teaching. Based on practical teaching experience, the advantages, problems and solutions of histology experiment teaching using digital slices were mainly discussed. The concrete schemes of combing the traditional teaching and digital teaching were explored to promote histology experimental teaching reform. This article also gave a discussion of the development and prospect of histology experiment teaching.

digital slice; histology; experimental teaching

2016-06-23

吉林省教育科学“十二五”规划课题(GH150233)

张国荣(1983-)，女，辽宁朝阳人，硕士，讲师，从事组织胚胎学教学和科研工作。

Tel：0431-86172787；E-mail：z_guorong@163.com

RT 30.21; G 642

A

1006-7167(2017)06-0216-03