形態學虛擬網絡平臺教學資源庫構建的實踐與研究

施懿凌，陳海濱，李 艷，楊雯娟

（大理大學基礎醫學院，云南大理 671000）

病理學是基礎醫學教育中很重要的一門學科，是連接基礎醫學和臨床醫學的橋梁，在臨床診斷中被譽為診斷的金標準。在病理學教學中，實驗教學是理論教學的補充和直接體驗，并可以引導學生嘗試初步臨床診斷。在實驗教學中，醫學生通過對標本和切片的直接觀察，可以更好地掌握對疾病的認識和理解，改變傳統病理學實驗教學模式，探索全新的教學方法和教學手段，以適應現今的網絡教學和虛擬教學以培養高素質的醫學生。

1 研究背景和現狀

伴隨多媒體信息時代大發展，信息化工作的重點任務之一是推動數字校園和智慧校園建設〔1〕。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》明確提出“加快教育信息化進程”，要求到2020年基本建成數字化教育服務體系，促進教育內容、教學手段和方法現代化，并加強網絡教學資源庫建設〔2〕。高校教學數字化是教育信息化工作的重要內容之一，是貫徹落實教育信息化“十三五”規劃的總體部署要求，是構建網絡化、數字化、個性化、終身化教育體系的主要支撐平臺〔3-4〕。

在互聯網時代的今天，實現互聯網教學是必然的趨勢，進一步實現、推進、提高醫學院校病理學實驗教學信息化、虛擬化、互聯網化進程是病理實驗教學工作者的首要任務。

在高等教育進程不斷推進和教育改革逐漸深化的大背景下，傳統病理學實驗教學面臨一系列問題：人體教學標本資源短缺，實驗項目單一落后，安全問題及操作不當限制實驗內容，學生學習興趣及學習效率低下〔5〕。虛擬技術在互聯網實驗教學中有很大優勢逐漸浮現，現今“互聯網+”時代背景下，進一步與時俱進實現虛擬網絡教學是教育改革和教學創新的必然手段，虛擬教學可以節省投資成本，實現資源共享，擴展性強，易于二次開發，自主操作，實時交互〔6〕。虛擬現實（VR）現已發展為信息通信技術業界最熱門的科技之一，也是最近幾年教育領域最熱門的話題之一，虛擬現實在實踐教學中應該為學習者搭建虛擬世界和現實世界的紐帶和橋梁，引導學習者交互，獲得理解和認知〔7〕。

構建形態學（病理）虛擬網絡平臺教學資源庫，包括構建病理切片資源庫和三維（3D）病理標本資源庫。病理切片資源已于2012年掃描完成，至今正常使用已有6年余，配合使用自主研發的網頁（192.168.3.43：81）瀏覽，配合學校校園網絡正常運作，就可不限地點（教室、圖書館、宿舍等校園網覆蓋區域）配合使用相應瀏覽器供學生使用電腦學習虛擬切片。見圖1。登錄主頁面后，下載瀏覽控件即可自主學習病理切片。到2014年，經過2個學年（4個學期）的運用，累計實驗機時達4 897學時，使用學生人數達2 880人，有效提高工作效率〔8〕。現逐步收集本實驗室已有的病理實體標本圖片，經過收集整理，待設備技術成熟后制作3D標本，上傳網絡后就可利用電腦、手機等媒介進行3D病理大體標本的授課、學習和觀察，實現實驗教學中學生自主學習研究討論，實現虛擬網絡教學。3D大體標本庫的建立結合已有的虛擬切片就可以完成教學庫的建設，充分實現互聯網線上線下教學，配合多種教學方式，如翻轉課堂、實驗考試網絡化、提交作業電子化等，完成互聯網實驗教學。

2 實現病理標本庫的構建方法

病理標本庫的構建分為幾個部分：首先，需要建立病理教學標本庫，包括用于理論教學和實驗教學的病理標本，此標本庫可供學生線下自主學習，按章進行分類并做中英文詳細描述。其次，構建學生考試使用的病理標本，以供實驗考試使用。按章節、難易程度將收集到的大體圖庫資源分類，并將每章節大體聯合切片按教學大綱的要求將考點分為高、中、低3種難度備用。實驗考試前，從題庫中隨機按照難易程度抽取考題即可進行考試。

現今實驗室使用的數字切片是通過使用全自動高清顯微鏡掃描儀、三維激光掃描器與電腦成像軟件系統，對切片每個部位進行細化掃描、采集和后期拼接制作，生成高分辨率全視野虛擬切片并將切片名稱、詳細信息進行錄入、分類、編碼、儲存，形成完整的虛擬數字化切片。見圖2～3。通過網絡平臺分享讓學生利用電腦自主搜索查看學習〔9〕。后期的大體標本數據庫的建立，首先利用全景拍攝技術對標本進行360°無死角環繞拍攝，展示標本全貌，經過特殊軟件處理后將其制作形成數字化大體標本文件〔10〕。制作3D病理大體標本數字圖像，每隔一定角度拍攝數碼圖片一張，捕獲全景圖像，利用圖像處理軟件處理圖像，得到3D立體病理大體標本多方位動態圖像。結合計算機網絡技術，使數字病理標本和實物病理大體標本完美結合，實現數字化和網絡化〔11〕。也就是說，3D立體大體標本圖像處理后經過上述方法收集、處理后，生成虛擬立體成像標本，通過計算機實現3D虛擬大體標本互聯網互動教學。

圖1 學生使用電腦學習虛擬切片

圖2 虛擬切片掃描設備

圖3 多媒體教學互動系統教師主機

3 虛擬網絡平臺教學資源庫的應用

病理學數字切片庫和3D病理大體標本資源庫構建了形態學信息化實驗教學平臺。平臺構建成功后可將微課模式引入人體形態學虛擬實驗教學中〔12〕。微課程實現學生線上互動學習、線下自主學習，且實現移動式學習，突出課堂教學中重點和難點，并上傳精品課程，包括各種國內外優秀課程，取其精華，高效完成預習和復習。在建立平臺后實現微課程和網絡實驗教學的一體化。

除此，虛擬實驗教學可以大幅度實現翻轉課堂的教學實踐。翻轉課堂因其教學形式靈活，深受廣大師生歡迎。病理學實驗教學中需要應用切片和標本這些圖片資料，直觀明顯，易于學習、理解和掌握。利用互聯網，將課堂中涉及的圖片配以文字說明或者以錄音形式錄制于視頻中并上傳于網頁上。學生可以提前學習，發現問題，在課堂中更有益于與教師的互動。將“課堂教學”提前搬到了“課前教學”，避免傳統教學模式讓學生預習而毫無重點指向性的弊端；由于視頻短小、精悍、重點突出，能夠有效地吸引學生學習的注意力，避免類似于傳統的電視網絡課程的拖沓冗長。學習中可包含實驗課所需要的不同疾病的數字切片、PPT、習題等內容，并上傳于網絡平臺〔13〕。

目前最理想的形態學實驗教學方法是線上線下、虛實結合，不斷完善平臺建設〔14〕。針對病理學實驗考試內容構建形態學標準化考試平臺為統一考試考核標準，彌補傳統玻璃切片考試方式的不足，在網絡基礎上建立自測評分、階段考核、學生自評、教師評價的綜合評價體系，實現數字化大體標本和數字切片的網絡無紙化考核。讓學生參與到評價體系中來，通過學生的信息反饋，達到教與學的密切結合，避免教學的脫節〔15〕。

之前本實驗室利用Motic顯微數碼互動教學系統將傳統實驗模式改革為創新性、驗證性實驗模式，采用啟發式教學，運用案例教學〔16〕，教學效果較好。現今利用網絡平臺資源進一步完善案例式教學，從病案分析到觀摩尸體解剖再進行病理診斷最終得到死亡原因，完成一系列完整學習，使醫學生對疾病的病因、發病機制、病理變化、臨床表現及結局有自己的分析思路〔6〕。

4 結語

在科技日新月異發展的今天，實現互聯網教學、虛擬實驗教學是大勢所趨，努力攻克現今在病理學實驗教學中存在的問題，改革創新傳統教學模式，以更好更多更有用的教學手段和教學發展順應時代變遷，使教學質量錦上添花，教學效果如虎添翼，教學水平精益求精。