網絡化數字互動實驗室的構建與應用

李冬梅 姚根有 王玲玲 危曉莉 李繼承

[摘要]隨著數碼和信息技術的發展，形態學教學實驗室也發生了巨大的改變。文章從介紹網絡化數碼互動實驗室和數字切片系統的組成及特點入手，闡述了網絡化數字互動實驗室在教學上的優勢及應用，分析了尚存在的問題和解決之道。

[關鍵詞]數碼互動實驗室；數字切片系統：形態學教學

[中圖分類號]G40—057

[文獻標識碼]A

[論文編號]1009—8097(2009)13—0318—02

在數碼技術和信息化浪潮的沖擊下，高等教育人才培養模式也隨之改變，重視培養大學生的實踐能力和創新精神成為主流，實驗教學及實驗教學環境被逐漸提到重要的位置，成為提高教學質量，推進教學方法改革的關鍵。2006年浙江大學投資建立了6個顯微數碼互動實驗室，經過一年多的調研和試用，于今年又購置了數字切片掃描系統，并于2008年8月率先在全國醫學院校實驗室建立了數字切片庫，使形態學實驗教學進入了數字互動的新時代。

一網絡版數碼互動系統組成及特點

數碼互動系統由四個部分組成：顯微鏡系統、計算機軟件系統、圖像處理系統和語音系統。數碼顯微鏡由教師顯微鏡和學生顯微鏡組成，都帶有300萬像素攝像系統；計算機軟件系統包括Motic DigiLab2.0及Motie Images Advanced 3.2兩套系統：教師端與每一個學生端都有獨立的圖像處理單元Image-pro plus，具備強大的圖像分析、處理功能。

數碼互動系統將計算機與數碼顯微鏡結合來，能將觀察、示教、講解、問答、討論測試和監督等各個環節有機地結合起來。可實現：1顯微鏡圖像實時顯示，捕捉拍照及放大，通過系統自帶的局域網，實現實時動態圖像的共享和語音的交流，并有遠程共享和遠程教學功能；2教師機可實時瀏覽和監控全實驗室所有顯微鏡下的圖像，及時發現實驗中存在的問題并指導學生改正；3可實現老師與學生之間及學生與學生之間語音、圖像、文字的全方位實時互動交流，使得師生間的交流更加直觀、有效。

二數字切片掃描系統組成及特點

數字切片(即虛擬切片)系統，主要由自動顯微鏡、數碼攝像頭、自動圖像掃描采集軟件、數字切片瀏覽器和計算機系統組成。系統通過計算機控制自動顯微鏡移動，并對觀察到的組織切片(或圖像)進行全自動聚焦掃描，逐幅自動采集數字化的顯微圖像，高精度多視野無縫隙自動拼圖，自動拼接成一幅定態切片的數字圖像。

數字切片符合傳統玻璃切片顯微鏡觀察功能，切片完整信息，全視野，高分辨率，從肉眼觀察，接近光學解析度；可以選擇切片任意位置，進行不同倍率的放大、縮小，如同在顯微鏡下觀察模式，為光學放大、縮小，不會產生圖像信息失真。數字切片可實現：1切片后處理，如標注功能、定量分析等；2可利用計算機與網絡系統，進行存儲、傳輸、瀏覽與討論等，無時間與空間限制；3建立數字切片庫，保存珍貴的切片資料，防止玻璃切片的破碎或褪色而丟失珍貴資源：4可結合應用軟件系統，進行切片管理、遠程教學和病理診斷／遠程會診等。

三在教學上的應用

在“以人為本、整合培養、求是創新、追求卓越”的辦學理念指引下，形態中心應用數字切片結合數碼互動實驗室，徹底更新了教學手段，真正實現了純數字化、網絡化的顯微實驗互動教學。

1互動教學

過去形態實驗教學是以黑板、粉筆、掛圖或常規媒體為主要手段的傳統課堂教學方式。實踐表明，數碼互動系統和數字切片系統相輔相承，改善了教學環境，激發了學生學習興趣，有助于學生實驗基礎能力和創新能力的培養。其一，保證充分的師生交互、生生交互，學習方式靈活，充分調動學生積極性；其二，使學生在有限的時間里獲得更多的知識，觀察更多的標本，提高了教學效率：其三，集體示教，師生資源共享，教師可以針對任何一臺顯微鏡下所觀察的目標圖像講解，示教；其四，隨著數字切片庫的不斷豐富，學生可以觀察到一些特殊、少見的組織切片或病例，豐富了教學內容，擴展了學生知識面。

2網絡輔助教學

在實現數字化互動的同時，形態中心的6個顯微數碼互動實驗室全部接入網絡。數碼互動與網絡技術輔助的教學模式注重師生間的直接交流與溝通，并充分利用網絡資源為教學服務。通過醫學資源檢索和交流，加強了教師的專業知識，提高了教學效果，并逐漸與世界接軌；同時網絡學習鍛煉了學生自學能力，潛移默化地培養其不斷學習的習慣，這點對于要求有終身自主學習的能力的醫學工作者的培養尤其重要；其次，網絡互動學習極大地調動了學生的學習熱情，促進了協作學習習慣的養成，同時提高了他們獲取信息的能力和技巧。

3考試模式的轉變

傳統的實驗教學考試主要有兩種形式：其一，用傳統的玻璃切片考試，其弊端是每次考試前，組裝切片的工作量大，且受切片的種類，數量及質量的影響，可導致考試內容不全面及難易程度不同一：其二，多媒體截圖考試，弊端在于高倍圖像不利于學生了解切片全貌，低倍圖像又看不清微細結構，觀察區域局限。

數字切片庫的建立，并有機的和數碼互動系統結合使考試變得簡便易行，并趨向于標準化，通過數碼互動系統，教師可以提問，接收學生拍攝下來的典型結構并評分，大大提高了工作效率。此外，通過網絡可實現遠程考試，使考試不再受時間、空間的限制。

4網絡自學自測

遠程教育已經如火如荼地開展，并逐漸走向成熟，而實驗教學由于實驗場地，相關儀器的限制一直都是遠程教育的盲區，數字切片庫的建立使形態學實驗網絡教學成為可能，依托強大的校園網，學生可通過網絡進行形態學切片的觀察，并進行自學測驗，改變了傳統的形態學實驗教學單一的教學模式，使實驗教學更靈活，實現了個性化，高效益教學。

隨著數字切片庫的不斷豐富，借助資源庫內容，有效利用網絡學習交流平臺，數字切片庫可以作為培訓病理科醫生的一個平臺。這對于大部分時間比較分散，學習條件比較差的臨床醫生來講，網絡自學交流無疑是個一舉兩得的手段。

四展望與思考

1網絡教學平臺的完善

計算機與網絡已經成為高等教育不可缺少的部分，而且大部分高校都有自己的網絡學習和交流平臺，但教學網絡平臺的利用還遠落后于信息化的發展。首先，我國高校絕大多數以傳統教學為主，網絡教學還在探索階段，教學資源庫不夠完善，資源更新速度慢，還沒有真正實現共享教學資源。我校課程中心也在推進課程的精品化、網絡化，促進教學資源共享；其次，web2.0技術提供給用戶的是一個可讀可寫可參與的互聯網，鼓勵用戶共享，共創，互動，然而多數高校的教學web2.0技術平臺建設不足，利用率不高，加之對學生網絡學習技能指導不夠，網絡學習和交流被大大打了折扣。

2不斷豐富數字切片庫，開發與利用形態學虛擬現實軟件

切片資料是形態學教學的靈魂，切片的質量、種類及數量直接影響到形態學教學效果和質量。在不斷豐富數字切片庫的種類，保證數字切片質量的同時，不斷完善切片注釋等后處理，增強數字切片的自學自測功能，并組建學習和交流平臺，為教學提供豐富的切片資源庫，為科研提供具有重要參考價值的科研素材，為繼續教育和在崗培訓提供物質基礎。

虛擬現實技術是近些年發展起來的高新技術，借助計算機構建出一個與現實環境十分逼真的虛擬環境，支持用戶使用自然技能來親身感受、實踐。目前，在發達國家十分普及，虛擬現實技術醫學教育上的應用，代表是霍華德休斯醫學研究所的生物虛擬實驗室(http：／／www.hhmi.org／biointeractive／vlabs／)。我國虛擬實驗室系統起步較晚，但發展迅速，部分高校已有虛擬實驗系統。這類技術的實現不僅可以為學生創造更好的學習環境，寓教于樂，而且節約資金，避免不必要的浪費和危險。然而適應我國學生形態學技術的虛擬實驗室系統還需要開發利用。

3互動教學活動中教師的主導作用

數碼互動系統，數字切片及網絡學習平臺都是教學的工具和手段，成功的教學要靠教師扎實的專業知識，豐富的教學經驗，專業資源的積累，并應學會利用各種不同的方法和手段來有效地設計和組織教學，傳遞教學內容，充分地認識各種現代教學媒體的缺陷與不足，靈活多樣的在教學中使用它們，發揮出每種教學手段的應有效能。

總的來說，現代化的形態學實驗平臺是隨著科技的進步，教育理念的改變而不斷改進和完善的。依托浙江大學強大的教育優勢，形態學中心不斷改進完善形態學實驗平臺，提高教師素質，為推進醫學教育的自主化、高效化、研究化、國際化作最大的努力。