基于數(shù)字切片庫(kù)的形態(tài)學(xué)計(jì)算機(jī)考試系統(tǒng)的應(yīng)用與體會(huì)*

劉尚明 邴魯軍 李 莉 馬保華 王富武 張艷敏 郝愛(ài)軍 郭雨霽△

（山東大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，1組織學(xué)與胚胎學(xué)學(xué)系，2 形態(tài)學(xué)教學(xué)中心，濟(jì)南 250012）

數(shù)字切片又稱(chēng)虛擬切片，是指利用全自動(dòng)顯微鏡把傳統(tǒng)玻璃切片進(jìn)行高精度、無(wú)縫拼接采集掃描，生成全視野的數(shù)字切片，生成的數(shù)字切片可用軟件在終端（計(jì)算機(jī)、平板電腦、手機(jī)等）上進(jìn)行不同倍率觀察，并可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)倍率連續(xù)瀏覽[1]。數(shù)字切片的出現(xiàn)改變了以往組織學(xué)、病理學(xué)及寄生蟲(chóng)學(xué)等形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)只能在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，必須依賴(lài)玻璃切片和實(shí)體顯微鏡的模式，將形態(tài)學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶入了一個(gè)全新的數(shù)字時(shí)代，同時(shí)也為形態(tài)學(xué)考試的改革奠定了基礎(chǔ)[2]。

1 目前形態(tài)學(xué)考試的形式及存在的弊端

以山東大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)實(shí)驗(yàn)考試為例，傳統(tǒng)考試包括2部分內(nèi)容。一是考查學(xué)生對(duì)器官的整體辨認(rèn)，學(xué)生用顯微鏡自主觀察10張考試切片并寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的器官名稱(chēng)。二是考查學(xué)生對(duì)組織、特征性結(jié)構(gòu)或細(xì)胞的辨認(rèn)，通常利用PowerPoint制成幻燈片圖片試題，設(shè)置固定的答題時(shí)間。此種考試方式存在種種弊端，主要表現(xiàn)如下：①由于考試切片種類(lèi)有限，數(shù)量不足，而考試學(xué)生人數(shù)眾多，只能將學(xué)生分批進(jìn)行考試，在考試切片選擇方面難免重復(fù)，存在泄露試題的可能；②部分考試切片年久褪色、蓋玻片破裂，影響顯微鏡觀察[3]。由于這些標(biāo)本來(lái)源于人，很難得以及時(shí)補(bǔ)充；③用于觀察切片的顯微鏡不統(tǒng)一，有的光源為白色，有的光源為黃色，也影響了部分學(xué)生對(duì)切片結(jié)果的判定；④對(duì)于圖片試題，由于視野的固定及局限，所顯示的結(jié)構(gòu)或細(xì)胞相對(duì)比較孤立，學(xué)生無(wú)法對(duì)整張切片瀏覽，不能全面、細(xì)致地檢查學(xué)生知識(shí)掌握的廣度和深度；⑤傳統(tǒng)考試仍然采用紙質(zhì)試卷，考試效率低，成績(jī)的統(tǒng)計(jì)分析需后期進(jìn)行[4-5]，不能及時(shí)反饋教學(xué)中存在的種種問(wèn)題。鑒于此，形態(tài)學(xué)考試改革勢(shì)在必行。

2 數(shù)字切片考試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)及其在形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)考試中的運(yùn)用

2.1 數(shù)字切片考試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與建立

2012年，本校形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心聯(lián)合“山東數(shù)字人科技有限公司”，應(yīng)用全自動(dòng)顯微鏡圖像采集和數(shù)字切片制作系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的玻璃組織切片轉(zhuǎn)換為數(shù)字切片，并與校園網(wǎng)結(jié)合，架構(gòu)了山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)，輔助組織學(xué)、病理學(xué)、寄生蟲(chóng)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，發(fā)揮了關(guān)鍵作用，得到了廣大師生的認(rèn)可。為了將數(shù)字切片庫(kù)加以充分利用，自2018年起，筆者在收集大量切片制作成數(shù)字切片的基礎(chǔ)上，從中選取部分典型切片用于考試，由此建立了數(shù)字切片庫(kù)考試系統(tǒng)。

2.2 切片庫(kù)考試系統(tǒng)的組成

切片庫(kù)考試系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，包括題庫(kù)管理、考試管理及成績(jī)管理3個(gè)模塊。題庫(kù)管理模塊可進(jìn)行試題編輯、導(dǎo)入，可直接調(diào)用切片庫(kù)系統(tǒng)內(nèi)的數(shù)字標(biāo)本，實(shí)現(xiàn)基于數(shù)字切片庫(kù)基礎(chǔ)上標(biāo)本考試功能，即考試過(guò)程中可對(duì)數(shù)字切片進(jìn)行縮放、拖曳瀏覽。出題老師可根據(jù)需要，設(shè)計(jì)不同的試題考察學(xué)生對(duì)整體器官以及對(duì)特定細(xì)胞、結(jié)構(gòu)的把握。試題類(lèi)型涵蓋單選、多選、判斷、填空以及簡(jiǎn)答。考試管理模塊可根據(jù)考試需要手動(dòng)或自動(dòng)從題庫(kù)系統(tǒng)中抽取試題，并組成試卷，設(shè)置試卷分?jǐn)?shù)、考試時(shí)間、考試時(shí)長(zhǎng)、考試班級(jí)（自動(dòng)導(dǎo)入班級(jí)學(xué)生學(xué)號(hào)）、批改方式（自動(dòng)及手動(dòng)，客觀題可自動(dòng)閱卷）。系統(tǒng)可對(duì)試卷題目進(jìn)行隨機(jī)排序，保證每名學(xué)生試卷中題目顯示順序不一樣，防止學(xué)生在考試過(guò)程中作弊。成績(jī)管理模塊具有自動(dòng)閱卷（客觀題）、試卷導(dǎo)出、成績(jī)導(dǎo)出、成績(jī)統(tǒng)計(jì)等功能，可將成績(jī)導(dǎo)出Excel表，并生成不同形式的成績(jī)分布圖表。

3 數(shù)字切片考試改革的體會(huì)

3.1 確保考試公平

數(shù)字切片的實(shí)驗(yàn)考試方式可以全面模擬學(xué)生用顯微鏡自行觀察切片的方式，具有高度的自主性和靈活性。與傳統(tǒng)的玻璃切片相比，數(shù)字切片圖像清晰，而且同批考試學(xué)生所用數(shù)字切片相同，能避免由于組織切片、顯微鏡個(gè)體差異而導(dǎo)致答題難易程度不一致。在總題目保持不變的前提下，對(duì)每個(gè)考生隨機(jī)分配試題題號(hào)，保證了考試的準(zhǔn)確性、公平性。

3.2 培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度

針對(duì)特定結(jié)構(gòu)的標(biāo)記，使得數(shù)字切片考試系統(tǒng)具備圖片考試對(duì)知識(shí)掌握的精確性和特定性，可以針對(duì)具體細(xì)胞、特定結(jié)構(gòu)進(jìn)行考核，學(xué)生必須充分掌握該器官的組織結(jié)構(gòu)及其特征才能做出正確判斷。考試過(guò)程中調(diào)用切片庫(kù)，學(xué)生可以對(duì)整張切片進(jìn)行連續(xù)、無(wú)級(jí)放大與預(yù)覽，避免了由于圖片考試視野固定和局限導(dǎo)致的學(xué)生猜題、蒙題的現(xiàn)象，有利于培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。通過(guò)結(jié)合平常數(shù)字切片庫(kù)進(jìn)行復(fù)習(xí)，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

3.3 提高考試效率

傳統(tǒng)組織切片存在切片數(shù)量不足、種類(lèi)不齊等問(wèn)題，以往考試專(zhuān)用玻璃切片，共計(jì)35種不同組織結(jié)構(gòu)，每種約60張，每次只能滿(mǎn)足1個(gè)班級(jí)50多人的考試。若完成整個(gè)年級(jí)約400人的實(shí)驗(yàn)考試，不但耗時(shí)長(zhǎng)，而且試題難免重復(fù)。數(shù)字切片考試庫(kù)可以由每位授課教師建立個(gè)性化考試題庫(kù)，每位教師所建立的題庫(kù)，即使針對(duì)同一張數(shù)字切片，其指向的細(xì)胞或組織內(nèi)容也有所區(qū)別。基于不同題庫(kù)，生成的試卷更是不同。通過(guò)專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)考試教室進(jìn)行考試，可以滿(mǎn)足數(shù)百人同時(shí)考試，極大促進(jìn)了考試的公正性以及工作效率的提升。

3.4 方便教學(xué)管理

數(shù)字切片考試系統(tǒng)具有自動(dòng)閱卷功能，可自動(dòng)計(jì)算考試成績(jī)，并按學(xué)號(hào)、姓名進(jìn)行導(dǎo)出，也可生成柱狀圖、餅狀圖等不同形式的成績(jī)分布統(tǒng)計(jì)、錯(cuò)題分布統(tǒng)計(jì)，可以實(shí)時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果以及教師的教學(xué)效果，方便教學(xué)管理。生成的Excel表格，可與學(xué)校的考試成績(jī)登錄系統(tǒng)相銜接，有效促進(jìn)了教學(xué)效率的提升。

隨著數(shù)字切片在國(guó)內(nèi)的推廣運(yùn)用，顯微鏡和傳統(tǒng)的組織切片將不再是形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的主角[6-7]。通過(guò)近年來(lái)對(duì)數(shù)字切片庫(kù)的應(yīng)用以及切片庫(kù)考試的改革與實(shí)踐，我們將繼續(xù)增加切片庫(kù)中的考試切片數(shù)量，進(jìn)一步改進(jìn)練習(xí)系統(tǒng)和考試系統(tǒng)，如升級(jí)為中文、英文雙語(yǔ)考試系統(tǒng)，逐步形成一套更科學(xué)和更規(guī)范的形態(tài)學(xué)考試體系。