全景技術在醫學免疫學實驗準備過程中的應用探索*

韓志俊，馬玉蘭，李明強，申鐵印

(1.遵義醫科大學，貴州 遵義 563000；2.遵義醫科大學第一附屬醫院，貴州 遵義 563000)

醫學免疫學是重要的醫學基礎課程。是理論性、實踐性、應用性很強的學科，具有多學科交叉、信息量大、知識點多、內容更新快、記憶性知識多而推理性內容少的特點[1]。實驗課程的開設對深入學習課程理論知識，促進理論知識的理解與掌握，培養嚴謹的科學態度和工作作風,提高學生動手能力及綜合分析問題、解決問題的能力都具有重要意義。而且實驗教學作為高等醫學教育中的重要組成部分，也作為理論聯系實際的橋梁，在培養醫學生綜合素質和創新能力方面有著重要的作用?，F如今，隨著互聯網等信息化手段在教學過程中的應用，單純的傳統實驗教學已經漸漸不能滿足學生對實踐教學的要求。那么，將傳統的實驗教學過程合理適時地與新的信息化技術結合，發展實驗教學的新形式也是目前實驗室建設與實驗教學發展的新思路[2]。

全景技術——一種基于圖像繪制技術生成真實感圖形的視覺新技術[3]。全景(Panorama)一詞源于希臘，其含義即是“都能看見”。從廣義上講，全景即是指視角超過人類正常視角范圍的圖像。21世紀后，隨著網絡、數字媒體等技術的迅猛發展，全景技術的發展取得了極大進步并逐漸成為虛擬現實技術的熱門應用領域。其基本數據表示是由一組光學觀察組成的,不需要明確的幾何表示就能提供令人滿意的效果。應用此技術生成的全景圖像是可以從任何角度進行觀察的景象，可以為觀看者全方位呈現真實的場景，給人們帶來全新的真實現場感和交互的感受[4]。全景技術以其獨特的真實性、沉浸性和易用性，為制作者提供了一種全新的敘事手法，同時也為觀影者提供了一種前所未有的觀影體驗。因此，將全景技術用于醫學教學，制作全景視頻，不僅能拓寬教學視頻的畫面范圍，而且可通過提供更直觀沉浸式的視角，給學生身臨其境的感覺。這樣無疑會提升學生的學習興趣和學習專注度，進一步加深其對教學內容的理解[5]。

1 醫學免疫學實驗教學現狀

隨著教育的深入發展，教育工作者發現，教學過程中應該激發學生的積極性與主動性，使學生成為學習過程的主動構建者，而不是處于被動位置的接受者，改變傳統教學以教師為中心并作為主動施教者主宰整個教學過程的模式[6]。為此，免疫學實驗課采用了“以學生為主體”的實驗教學模式，該模式下實驗內容的設置更具系統性與邏輯性。各個實驗操作之間也不再是獨立的存在，而是有機地聯系在一起。學生自己動手制備好標本，并用于后續一系列實驗如免疫電泳、免疫比濁、酶聯免疫吸附試驗(ELISA)及淋巴細胞表面標志檢測等實驗操作中。教師通過提前布置學生預習實驗教學的內容，提出問題，學生以小組為單位組織學習; 課堂上教師會對預習情況進行檢查，且要作為實驗考核項目之一。每小組選派1名學生講解實驗原理、操作及結果預分析; 最后教師進行點評并補充或者校正某些知識點。該教學模式的運用確實有效調動了學生學習的積極性，加強了學生對基本技能的訓練也提高了學生的實驗操作能力[7]。但從近幾年的實驗教學過程中仍可以看到，有些學生進入實驗室前，對即將進入實驗室環境不清楚，對實驗操作所需的材料設備更是知之甚少。學生通過理論課的學習雖對課程內容有一定的了解，但是實驗基礎普遍薄弱。對于某些實驗用品更是完全沒有見過，在整個實驗過程中也顯得很被動，有的做，有的看，仍不能有效地達到實驗教學的目的。針對這些問題并結合全景技術的特點，實驗室對每次課的實驗準備情況制作了全景視頻，建立實驗準備全景視頻展示庫。用以幫助學生了解即將進入的實驗環境及實驗中的要用到的實驗材料及實驗注意事項等內容。學生通過視頻觀看可更加有針對性地做課前預習準備，提高學習效率。

2 視頻制作與應用

2.1視頻內容設置 全景視頻根據醫學免疫學實驗課程設置分次拍攝制作。每次視頻的內容包括：(1)實驗室的整體環境，實驗室各區域的設置等基本情況介紹。(2)實驗課內容基本介紹。(3)實驗課中的注意事項。(4)實驗材料的擺放，實驗物品的分配情況。(5)實驗中使用到的儀器設備。(6)實驗課中具體產生的實驗垃圾或實驗后物品的處理，處置。

2.2全景視頻制作

2.2.1源文件的采集 通過專業相機(CanonEOS 90D)結合720Mini二代全景云臺連接三腳架來捕捉實驗室場景圖像信息。使用專業的三維建模軟件PTGui(10.0.7漢化版)渲染圖片，將二維的平面圖片拼接模擬成真實的三維空間來呈現。建模軟件是基于2張畫面相關性進行拼接的，故畫面拼接過程中，彼此相鄰的2張圖片需有部分重疊用以進行相互參考才可以完成識別拼接。這就要求前期圖片采集要注意控制圖片重疊部分，一般拍攝時圖片應有25%的重疊。以此為依據，計算每個場景需要的圖片數量并完成源圖片采集。

2.2.2全景圖像的拼接與處理修飾 使用線形傳輸將素材導入電腦中。圖片素材導入后，利用Adobe Photoshop CS6 軟件對圖片的曝光度、色溫、高光和陰影等進行調節。調節好圖片以JPG的格式進行儲存。接著，打開三維建模軟件PTGui軟件加載預存圖像，將之前處理好的圖片素材導入軟件，選擇自動對準圖像，軟件系統將自動識別相鄰圖像的相似處進行計算拼接。自動拼接好后，利用軟件放大鏡按鈕觀察拼接是否有誤差。如某些地方拼接不妥可手動進行微調。如有錯位，可再次利用軟件中增加控制點及蒙版功能進行錯位修正。然后需利用圖像角度調節按鈕，運行優化器自動校正畫面，點擊創建全景圖，即可完成創建輸出。

2.2.3后期制作發布與使用 根據每次實驗內容設計編輯全景視頻腳本，錄制音頻文件并保存。將需要的背景音樂和錄制好的音頻文件添加到視頻中，并在需要文字標記的地方(如當次實驗使用的儀器設備)嵌入文字標記。制備好的全景視頻傳送至實驗室微信公眾號平臺，學生和授課教師進入公眾號即可進行觀看。

全景視頻是新型的視頻類型。將視頻應用于醫學免疫學實驗教學中，利于構建高效的個性化，開放的學習場景。授課過程中采用匿名調查問卷的方式將學生對全景視頻使用后學習心理感受、自我評估等方面進行調查評估。以2018級，2019級檢驗技術專業學生為例，完成問卷調查(發出152份，共收回148份，回收率為97.4%)。結果顯示，約91.9%(136/148)的學生認為，結合全景視頻可以提高他們的學習興趣和學習主動性(表1)。絕大部分學生認為無論是從空間認知效果，知識掌握效果還是學習心理感受等方面均有積極影響。授課教師也反饋，學生普遍認為視頻形式新穎，可以激發學習熱情，提升學習效果，利于課前預習準備，使實驗課更順利，有收獲。

表1 學生對全景視頻使用的感知及評價(n=148)

3 小 結

綜上所述，本課題結合全景技術建立醫學免疫學實驗教學全景視頻，對每次課前的實驗準備情況進行全景展示。實驗準備是實驗教學過程中的重要環節，實驗準備的充分與否，直接影響學生實驗結果，影響實驗教學的效果。單純的傳統實驗教學是以教師為主體，教師詳細地介紹實驗原理、內容及實驗步驟，操作示教，然后學生模仿操作，得出預定的實驗結果。整個實驗教學過程，未能積極地激發學生學習主動性。本文在原有醫學免疫學實驗教學模式的基礎上，制作全景視頻呈現實驗準備情況。視頻整個制作過程簡單易操作。視頻內容根據實驗課程內容設置，具有可更新、可追溯、可持續性的特點。對學生而言，學生可以通過手機、計算機接入互聯網進行訪問，不受時間、地點限制[8]。便于學生提前了解即將進入的實驗環境，了解實驗課的基本情況。視頻亦可用于集體備課，結合全景展示，更直觀，向授課教師介紹實驗室的實驗準備情況，利于教師更好地完成實驗教學。重要的是利用這樣具有真實性、沉浸性和易用性等特點的新信息化技術，可以極大地激發學生的學習興趣[9]。

全景視頻呈現內容涵蓋了實驗材料的擺放，實驗物品的分配，對每次實驗中用到的儀器設備進行標記、標注，并插入音頻，對基本的實驗內容、實驗環境、實驗中注意事項等均進行介紹。這樣線上、線下虛實結合，相互補充又彼此獨立，是二者的有機結合[10]。學生可從實驗準備階段就開始了解實驗課的整體進程，極大地提高了教學參與度。利用兼具趣味性的全景技術進行課前展示還可以給學生預留出充分的空間進行實驗課前知識回顧，有針對性地做相關知識儲備與預習等課前準備。利于學生整體把握課程安排，合理規劃學習，使得整個實驗教學環節更加流暢，提高學習效率。進一步提高實驗教學質量，達成培養專業能力強醫學人才的最終目標。