淺析顯微數碼互動系統在病理學實驗教學中的應用

李惠芬 鹽城衛生職業技術學院，江蘇省鹽城市 224006

病理學是一門研究疾病病因、發病機制、病理改變的科學，是連接基礎醫學和臨床醫學、理論性與實踐性并重的一門橋梁學科。理論教學著重講解病理學的總論和各論內容，實驗教學則通過觀察大體標本、組織切片、動物實驗以及病例討論，認識病理變化，以達到理解和掌握病理學知識的目的。傳統的病理學實驗教學是以學生看片讀片、教師口授答疑為主要教學方式，以顯微鏡、掛圖、幻燈片為主要教學手段，這種模式自上世紀40年代建立以來基本沒有變化。進入2l世紀，計算機的普及在促進社會和科技空前發展的同時，現代信息技術也逐漸融進了高等醫學教育的課堂。特別是隨著圖像數碼化處理技術的應用，顯微數碼互動系統使病理學實驗教學的方式發生了根本性的改變，化解了糾結傳統實驗教學多年的難題，形成了師生互動和圖像共享的高效率教學新模式，不僅拓展了形象思維空間，而且顯著提高了教學質量。

1 病理學實驗教學傳統模式及局限性

傳統的病理學實驗教學模式，大多數是教師在講臺上通過黑板畫圖、掛圖、標本、幻燈片進行示教，學生在臺下獨自使用顯微鏡對切片進行觀察、描述或完成畫圖作業。這種實驗教學方式存在諸多缺陷，主要表現在下列幾個方面。

1.1 資源缺乏 由于疾病譜的限制，有的病種病變組織來源有限，可以用于病理學實驗教學的切片明顯不足，而且切片損壞后又難以得到及時補充，使得實驗教學資源嚴重缺乏。

1.2 方法舊 實驗教學中，教師以顯微鏡、掛圖、幻燈片為主要教學手段，既不直觀，又不生動，而且教師講解的圖像往往與學生鏡下觀察的并不完全吻合。學生總是拿著書中的圖樣或掛圖“對號入座”，識別切片中許多非典型病變，而不能從器官、組織、細胞的不同染色、不同生理狀態、不同斷面去綜合分析，辨別標本和切片組織取自于疾病過程的某一階段，因而難以全面了解和掌握整個疾病過程的病理變化。

1.3 互動少 觀察切片過程中，教師與學生之間、學生與學生之間缺乏有效的交流手段，教師常行走于有疑難問題的學生之中進行示教或對學生進行個別指導。教師要數遍重復回答學生們提出的相似問題，而學生也只能單獨觀察自己的實驗內容，在有限的時間內很難得到教師的有效指導。

1.4 共享難 學生在課堂中只能觀察自己的顯微鏡，不能同時看到其他同學顯微下病理切片的內容，教師也很難發現某個學生所觀察切片中的典型結構并顯示給其他學生觀看。在教學中遇到一些典型圖像不能實現傳送和儲存，也無法在其他的時間或不同的實驗教學中再現。

1.5 效率低 受教學課時的限制，教師在課堂上除了講授如何觀看病理切片，只能指導有限的幾位學生。大部分同學不能得到有效而及時的輔導，完全靠自己觀察，而且在一節課中，學生也只能看到自己手中的幾張切片，無從了解其他相關內容，所接受的知識信息量小。同時，由于教師常常奔走于提出疑難問題的學生之間，進行示教或對學生進行個別指導，難以對整個課堂適時監控。學生觀察切片過程中看沒看或看沒看懂或找到的結構、病變對不對，教師并不完全清楚，難以有的放矢的示教，必然影響到學生的學習效果。

2 顯微數碼互動系統在病理學實驗教學中的應用

顯微數碼互動系統是數字化、網絡化、開放型互動實驗教學系統，是一套功能強大、操作方便、界面友好的多媒體互動教學系統。它利用數碼技術和網絡傳輸將實驗室的教師用顯微鏡、學生用顯微鏡以及其他網絡化的實驗設備有機的聯系在一起，從而構成以學生為中心的人性化實驗教學模式，將講解、示范、觀察、問答、討論、測試和監督等各個環節有機結合在一起，為學生提供個性化發展的學習平臺。

2.1 顯微數碼互動系統組成 顯微數碼互動系統包括教師端控制程序和學生端控制程序。教師端的功能主要分三大部分：授課等常用功能、系統功能和其他相關功能。（1）授課等常用功能。授課、屏幕監控、屏幕轉播、遠程控制、屏幕鎖定、聲音廣播、語音對講、遠程指導。（2）系統功能。系統、聲音設置、作業查看和幫助等。（3）文字及消息區。顯示教師端的操作情況及教師與學生的文字交流信息。（4）互動工具區?；庸ぞ呓Y合、系統設置、其他相關功能。學生端主要有菜單顯示、電子舉手、作業提交、學生交流、屏幕錄制、屏幕回放、圖像采集、系統設置等功能。顯微數碼互動系統具體由數碼顯微鏡系統、圖像處理系統、語音系統和計算機軟件系統等四部分組成，實現了圖像、聲音和文字的同步傳輸功能，并能保存鏡下圖像。

2.1.1 數碼顯微鏡系統：包括教師用數碼顯微鏡1臺，學生用數碼顯微鏡若干臺。利用分配器和系統軟件將學生用數碼顯微鏡內所顯示的數碼信號用數據線輸送到授課教師主控的計算機上和背投電視上，每位學生在自己的電腦顯示屏上可同步看到清晰的圖像。

2.1.2 圖像處理系統：設定數臺學生用數碼顯微鏡為1組，與教師的計算機相連。教師的計算機屏幕上可同時顯示l組數碼顯微鏡圖像，也可以顯示任意1臺數碼顯微鏡的圖像，同時還可將圖像顯示到學生電腦顯示屏上，以便給學生講解示范，實現圖像資源共享。

2.1.3 語音系統：可實現教師與學生之間的相互交流，包括聲音廣播和語音對講。聲音廣播功能用于教師對學生進行語音授課，授課的對象為全體學生。點擊“聲音廣播”，教師開始語音授課，學生通過耳機可以收聽到教師的授課內容。語音對講，教師選擇任一學生，點擊“語音對講”即可與該學生單獨進行語音對講。語音系統的應用有效改變了以往師生之間缺乏有效溝通的狀況，實現了互動教學功能。

2.1.4 計算機軟件系統：軟件系統是對數碼顯微鏡系統、圖像處理系統和語音系統的有機整合，形成了圖像和語音并重的互動實驗室系統，它不僅具有基本的捕捉圖像和對圖像進行各種測量的功能，還可以對選定目標進行過濾處理及自動計數，捕捉靜態圖像、設置各種捕捉參數，還可以高分辨率、高清晰度還原圖像的真實色彩。

2.2 顯微數碼互動系統的教學優勢 顯微數碼互動系統在病理學實驗教學的實際應用，改變了病理學實驗教育的傳統模式，給病理學實驗教學帶來了新的生機和活力。

2.2.1 圖像逼真，提高了示教效果。教師通過點擊“開始授課”，使學生端的電腦顯示屏圖像與教師端顯微鏡下觀察切片的圖像及背投電視上的圖像同步，有利于直觀示教；所有學生在鏡下所觀察到的圖像也可以通過“屏幕監看”傳到教師端電腦，方便教師隨時查看，并從中選取典型圖像通過屏幕轉播在學生端的電腦顯示出來，供全班學習交流。

2.2.2 資源共享，拓展了信息容量。在運用顯微數碼互動系統的教學模式下，教師利用教師端的顯微鏡可以即時動態示教。另外，通過屏幕實時監看發現學生鏡下典型結構，實時進行屏幕轉播供學生觀察和即時講解，使得所有學生都能觀察到一些稀有切片。對典型的結構還可保存，建立圖片庫，以備隨時調用，反復觀察、辨析，還可隨時添加、更新內容，使圖片庫永遠處于“全新”狀態。另外，根據教學內容需要，還可以從網上搜集下載或從資料庫中挑選典型的病理組織學圖片，供學生觀察學習，以彌補教學切片之不足，使學生在實驗課中學到的內容更加全面。

2.2.3 雙向交流，提升了教學成效。顯微數碼互動系統的語音問答系統為教師和學生之間進行雙向交流提供了平臺。教師通過屏幕監控可隨時掌握學生的學習動態，一旦學生在自己的顯微鏡內發現不認識或不能確定的組織結構時，只需點擊“電子舉手”請求教師示教，教師通過遠程指導打開該學生所觀察的數碼畫面，選擇語音對講與學生交流。如果同一問題提問的人較多或帶有普遍性的問題，教師則可以通過“聲音廣播”，對全體同學進行示教。由此可見，數碼顯微互動系統的使用，不僅減輕了教師的工作量，更重要的是顯著提高了課堂教學效果。

2.2.4 全程監控，增強了指導作用。顯微數碼互動系統還有一個顯著特點是，教師在屏幕監控下可以對整個教學過程實施管理。如可隨時觀察到系統內所有學生的鏡下圖像，檢查學生對教學內容的掌握程度；可隨時為學生解決他們在上課時遇到的問題；可使教師隨時對學生作業進行了解，指導他們完成實驗課內容；可實現學生上機考試，從而實現了教師通過主控計算機對包括上課、作業、考試、儀器設備等全方位的管理。

2.3 顯微數碼互動系統運行中遇到的問題 病理學實驗教學中使用顯微數碼互動系統是對傳統教學模式的一種突破和創新，受到了師生的普遍歡迎，取得了較為滿意的教學效果。但在實驗教學過程中還存在一些問題，需要進一步完善和解決。

2.3.1 軟件方面。顯微數碼互動系統的研制是面向多學科實驗教學，系統運行的軟件也是由生產企業按照實驗教學所共同具有的特性而開發的，主要功能是實時監控檢查學生的學習情況和及時回答學生提問，但卻限制了不同學科的教師在教學過程中的自主性和創造性，使得教師只能在軟件所提供的平臺中示教，而失去其在教學過程中的主導地位。

2.3.2 硬件方面?，F有的顯微鏡上的像素普遍不高，尤其是學生端，使顯示到背投上的圖像不夠清晰，還有電腦上播放光盤需要配備音響，否則學生端聽不到聲音。

2.3.3 管理方面。作為現代化的教學手段顯微數碼互動系統的應用，既是實驗教學方式的一次較大突破，也是對實驗教學和管理本身的一個新的挑戰。一是教師需要有良好的綜合素質。不僅要具備較高的醫學專業素質，還要了解和掌握計算機技術知識，能夠比較熟練操作和簡單維護顯微數碼互動系統。顯然，很多教師目前還難以達到這樣的要求。二是學生需要有嚴格的自律要求。全新的實驗環境和良好的儀器設備勢必更能吸引學生的注意力，但是新事物的出現都是利弊并存。一些自律意識不強的學生，所面臨的主要問題便是不能克服電腦自帶游戲以及顯微數碼互動系統各種新功能對他們的吸引，從而造成上課時注意力不集中等一系列問題。三是系統運行需要有規范的管理。顯微數碼互動系統運用于病理學實驗教學還處于初步運行階段，在系統運行管理方面沒有建立起規范的管理模式，一定程度上提高了系統運行的故障率和設備的損壞率，無謂地增加了系統運行成本。

3 顯微數碼互動系統在病理學實驗教學中的優勢拓展

如何充分發揮顯微數碼互動系統的優勢，需要在應用中不斷地探索和開發，更好的提高顯微數碼互動系統在病理實驗中的教學效果。

3.1 完善硬件系統建設 在硬件系統建設上要充分體現可持續發展。既不僅要體現硬件基礎設施的先進性，還要充分考慮到硬件基礎設施的可升級性。

3.2 加強應用軟件開發 在不斷完善硬件設施的基礎上，應及時升級軟件，使系統更趨穩定。同時，應根據不同學科的需求，開發具有課程特點的教學軟件、實驗報告軟件以及其他一些符合學科特殊要求的應用軟件。

3.3 突出教師主導地位 授課教師應充分發揮自己的能動作用。課前，要大量收集相關的圖片、動畫、影像資料，精心挑選典型病理組織切片，制作高質量多媒體實驗教學課件；有軟件開發能力的教師，還可以設計符合學科教學內容和特點的軟件，這樣更有利于學生理解知識，激發學習興趣。

3.4 發揮學生主體作用 要充分調動學生的參與意識，變“要我學”為“我要學”，在鞏固和加深對病理學理論知識學習的基礎上，全面培養學生的觀察能力、動手能力、自主學習能力和綜合分析能力，達到牢固掌握知識技能，培養臨床思維能力的教學目標。

3.5 規范系統運行管理 在現有硬件、軟件的基礎上，最大程度地提高顯微數碼互動系統效能是一條重要原則。實施實驗教學開放式管理，鼓勵支持學生參與實驗設計、實驗準備、實驗操作等，可以有效提高使用效率。