數字切片庫在器官系統為中心實驗教學中的應用*

司馬學琴 劉潔

（湖北科技學院醫學部基礎醫學院）

以器官系統為中心的教學模式破除傳統學科界限，是培養“卓越醫師”為目標的醫學教育改革的重要組成部分。醫學課程整合在遵循醫學知識學習規律的前提下，讓醫學課程有機融合，知識結構改良，舉要刪蕪,提升學生自主學習能力，提高學習效率，推進“卓越醫師”培養。湖北科技學院于2014年開始設置卓越醫師班，在這個專業一直采用器官系統為中心的教學模式，七年來不斷推進基礎醫學課程與臨床課程整合，優化課程設計，并在實驗課程中同步開展課程整合與優化。傳統的形態學實驗教學都是以學科為中心[1]，是理論課知識的驗證性實驗。這種學科為中心的實驗教學模式的弊端較大，由于組織學與病理學的教學間隔較長，大部分同學對于組織學內容已經淡忘，因而病理學的實驗教學效果不好；傳統的形態學實驗教學都是以本學科開展實驗，組織學和病理學的實驗教學缺乏協調，導致教學內容重復，缺乏相互滲透和密切聯系，不利于提高學生的創新實踐能力和綜合分析能力。為了創建新型的形態學實驗教學模式，破除學科壁壘，形態學實驗室相繼開展了以器官系統為中心的教學模式改革，整合優化組織胚胎學和病理學實驗教學內容、整合形態學實驗室資源，全面提升實驗教學質量。

一、數字切片系統的特點

目前，多所學校已將虛擬切片教學系統應用于組織學、病理學的教學和考試。數字切片是現代數字技術與傳統光學顯微鏡的有機結合，它包含了玻璃切片上的所有組織結構的信息[2]。掃描含有典型結構特點并且染色質量好的玻璃切片標本，把玻璃切片的全部鏡下圖像內容轉換成囊括全視野的數字圖像文件，所以數字切片系統不僅包含高分辨率圖片，而且在使用時不依賴光學顯微鏡。在網絡瀏覽器輸入相應網址，便可以進行切片觀察。在電腦上觀察數字切片時，就像在顯微鏡下觀察一樣，可以不同倍率觀察切片，也可以通過鼠標滾輪快速放大和縮小倍率，便于及時準確找到目標組織和細胞。既可以在2倍率鏡下全地圖式瀏覽，也可以選定區域后，在4倍率、10倍率、20倍率、40倍率之間放大或縮小，實現全局到區域的連續觀察。數字切片不僅含有傳統切片的圖像內容，而且通過局域網數字切片建立了一個數字切片網絡平臺，便于教師和學生在校園網內隨時應用。在校園網覆蓋的任何地方，電腦、平板和智能手機都能隨時輸入網址瀏覽圖像清晰、色彩辨識度高的數字切片。運用數字切片，利用課余時間自主進行相應實驗的預習和復習，以滿足學生各種學習方式的不同需求。

二、以器官系統為中心的教學目標

以“器官系統為中心”的課程整合是國內醫學教育改革的重點，將醫學學科的相關內容緊密聯系，避免學科知識的重復與脫節，建立器官和系統的整體框架知識結構，培養學生自主學習能力和創新實踐能力。雖然各大高校都在開展各具特色的課程整合改革，然而各學校實際情況的不同，傳統教學方式的沿襲和固化，至今尚沒有成功經驗能普及實施。

湖北科技學院于2014年至今設置“臨床卓越醫師班”以來，每年在自愿報名參加的臨床醫學本科學生中，通過筆試加面試選拔30多人，以“器官系統為中心”進行授課。整合人體解剖學、組織學與胚胎學、細胞生物學、生理學、病理學、病理生理學、藥理學、內科學、外科學、婦產科學、兒科學等課程，構建以器官系統為主線，基礎臨床全線貫通的醫學整合課程體系[3]。根據課程整合的培養目標，編寫新的教學大綱，通過該課程體系的學習，學生的知識體系更具系統性和連貫性。卓越醫師班學生在完成某系統的器官大體解剖結構學習后，馬上學習器官的微觀結構和正常生理功能，以及器官的大體病理改變及鏡下病變特點、器官的病理生理功能改變，然后就是該系統的影像和臨床表現。湖北科技學院“卓越醫師教育培養目標”的核心是提升醫學生的創新和實踐能力，要求學生醫學知識扎實，在學習器官系統實驗課程后，熟悉疾病的發病機制，具有一定的操作水平，那么基礎醫學實驗的教學體系也亟需進一步改革，要求教師轉變教學觀念，從教師的“教”為中心轉移到學生的“學”為中心，真正讓學生在實驗過程中成為主體。培養專業知識扎實，實踐能力強、綜合分析能力和辯證思維能力強的高素質醫學生是以器官系統為中心實驗教學的最終目標。

三、以器官系統為中心的實驗教學改革——建立綜合性數字切片庫

我們選取醫學院近50年累積下來的近兩百張組織學與病理學教學切片（這批玻璃切片不僅染色質量好還包含典型結構）通過數字切片掃描系統進行高分辨率的全切片數字圖像采集，生成包含整張玻璃切片全部信息的全數字化切片，全部上傳至數字切片服務器，按照器官系統進行分類，在網絡服務器中錄入切片名稱和系統器官分類信息，每個系統中都有不同器官的子目錄，子目錄中包含該器官正常組織切片圖像信息和該器官不同疾病的病理組織切片圖像。后期將切片庫中的每張數字切片里面的典型結構和重要細胞進行標注，并加以描述。按照這種方法建立組織學與病理學綜合數字切片庫是比較合理的，便于教師和學生從各系統的分類信息中快速找到數字切片。建立一個綜合性的形態學實驗數字切片庫，對于按“器官系統為中心”教學的卓越醫師班學生而言，在形態學實驗課上，不需要在組織學圖庫與病理學圖庫子菜單中來回切換，只需要進入相關系統內，點擊某個臟器，就可以查閱該臟器的正常組織學圖片以及該臟器不同病理改變的典型圖片，提高了教學效率，在一定程度上有助于提升學生的自主學習能力。綜合性數字切片庫把組織學和病理學有機融合，不會因為組織胚胎學和病理學的學習間隔時間太長導致知識淡忘，不會因為茫然的狀態導致不理解病理學相應組織切片內容。在綜合數字切片庫中，對比相應器官的正常組織學內容，可輕松辨認出病理狀態下的形態結構，促進學生對組織學和病理學知識的融會貫通，使其以整體動態的觀點觀察分析問題，從而達到教與學雙贏的教學目的[4]。

四、綜合性數字切片在器官系統教學中的應用及探索

按器官系統分類編輯和整理而成的綜合性數字切片庫，可以實現教學內容的縱向和橫向對比學習，正常形態學（組織）——異常形態學（病理）——臨床，加深知識間的縱橫聯系[5]。應用綜合性數字切片庫，有正常人體組織學切片的引導,學生觀看病理切片時可以通過相應正常組織學切片的對照，能迅速找到病變結構,不但提升了學生的閱片水平，更主要提高了學生自主學習的能力。例如在學習大葉性肺炎的時候，首先通過綜合性數字切片庫，觀察正常肺的組織學形態特點，通過正常肺組織和異常肺組織的對比觀察，學生可以迅速辨認出顯微鏡下肺組織病變的形態特征。這種全新的學習模式可以使多學科知識更好結合，旨在鍛煉提高學生主動思考、綜合分析的能力，也有利于培養臨床思維能力，有助于培養高素質的卓越醫師。開展形態學實驗的教學改革是一個教學相長的過程[6]。在2019級與2020級卓越醫師班的形態學實驗課教學中，運用綜合數字切片庫進行教學，經過兩年的探索和實踐發現，這種實驗教學改革確實有助于提高教學效率與教學質量，而且學生的思維能力也提升了，專業知識更扎實，主動學習的能力也大幅提升。

形態學實驗課運用綜合性數字切片庫時，代課老師先通過數碼互動系統中屏幕共享的方式，把示教切片進行講解，先講解該器官系統正常組織切片，再講解病例切片。4倍率下進行示教數字切片的全地圖式觀察講解，40倍率下示教重點結構和重要細胞形態。帶教結束后，學生自主結合實驗指導觀察切片。大部分同學運用數字切片與玻璃切片相結合的方式：運用數字切片觀察典型結構，通過拖動鼠標滾輪，在低倍率下快速瀏覽切片全貌，高倍率下觀察典型結構和重要細胞，提高實驗效率；使用玻璃切片在顯微鏡底下觀察時，學生需要自己尋找相關結構，通過自己尋找的過程，不但使結構深刻印入腦海，而且加深了對知識的理解。學生尋找和判斷玻璃切片中的多樣化結構和數字切片中典型結構的差異的過程，也是自主學習的過程，還鍛煉了學生顯微鏡操作的能力。

此種綜合性數字切片庫在卓越醫師班形態學實驗課教學中的應用，不僅提升教學效率、教學效果，而且學生主動學習能力也有大幅上升。建立的組織學與病理學綜合數字切片庫中，各個系統中都有每個器官的正常組織學切片與病理學切片，滿足卓越醫師班學生“以器官系統為中心”的教學的需求。應用綜合數字切片庫，教師能更好引導學生開展自主式學習、合作式學習及探究式學習，使學生上升到學習的“主體”地位，真正以主角身份參與教學過程，改變了學生原來被動消極的學習態度，充分發揮其主觀能動性，鍛煉其分析問題、解決問題的能力，培養學生在實驗課中的獨立學習、思考能力和協作能力[7]。

在形態學實驗課上，教師適當加入創新設計性實驗，建立一些疾病模型，觀察該器官正常組織與病變器官的組織結構差異，加深學生對疾病病理改變的理解，使“驗證性實驗”變為“探索式實驗”，學生從被動接受轉變為主動學習。在這種綜合性實驗課程中，學生主動思考并解決相關問題，不需要教師填鴨式的講授。學生只要自己對比綜合數字切片庫中的正常組織圖片，自己主動思考組織病理改變的特點，結合疾病的病因和發病機制，就能掌握病理學改變的組織學特點。善于學習的學生可以進一步把鏡下、肉眼及臨床癥狀和體征聯系起來，進行綜合分析和推理，加強對臨床疾病的理解。

開辦以器官系統為中心的卓越醫師班，是我校醫學教育的重大改革。為了培養真正有能力的“臨床卓越醫師”，形態學實驗教學也在不斷革新，探索出適應新時代的綜合性教學模式，培養真正有能力的卓越醫學生。我們運用綜合性數字切片庫在器官系統為中心的形態學實驗教學過程中，也從多維度對教學效果作出相應評價。一方面，請器官系統負責人和團隊成員進入實驗課聽課、評課，課后團隊成員提出意見并相互溝通交流，及時調整，避免重復、有機融合學科內容；另一方面，學生在問卷星中對當堂課教師進行評價。授課教師針對同行評價和學生評教做書面小結，以評促改，提高教學質量。形態學教師也定期參加教學研討會，互聽互評器官系統其他學科的課程，完善自身知識的系統性和邏輯性，積極提升自身綜合素質。

學生的學習效果采用形成性評價和終結性評價考核評估。形成性評價主要考核學生的出勤記錄、有無課堂提問和互動、繪圖作業和小結；終結性評價主要是整合式實驗考試，采用綜合性題目考核學生對器官的完整性認知以及綜合分析能力。依據多元評價體系建立卓越醫師班每個學生的完整學習檔案，有利于老師針對學生的不同學習能力完善教學方案，改進教學方法，真正做到教學相長。

五、展望

這種綜合性的實驗改革尚未有報道，屬于全新的形態學實驗綜合性改革。這種改革糅合了組織胚胎學和病理學的實驗教學特色，開闊了學生的眼界，在器官系統為中心的卓越醫師班實驗教學中取得了一定成效。但是仍存在一些不足，需要在后續的深入實踐中不斷精進，更新教學內容和教學模式。

綜合性數字切片庫在器官系統為中心的形態學實驗課程的應用，使卓越醫師班學生在課程學習時，能對比學習系統器官的正常組織結構和病理性異常結構，使組織學知識和病理學知識有機結合，形成比較完整的形態學知識體系。

后期繼續優化整合形態學教學資源，希望學校網絡中心給予數字人體系統網絡支持，不但能在解剖學實驗室中多維度觀察各器官的三維結構，也能隨時隨地在校園網中直觀且立體地認識人體器官結構。建立涵蓋人體解剖學、組織胚胎學和病理學學科的形態學網絡教學資源平臺，完善形態學實驗課程整合。真正做到以學生為中心進行實驗教學改革，建立優秀的自主學習平臺。在器官系統為中心的形態學實驗課教學中結合數字人體解剖系統和綜合性數字切片庫，學生可以從大體結構認識器官、顯微結構認知器官、病理結構理解器官疾病，真正做到宏觀到微觀認知器官，形成真正完整的形態學知識框架。

新的教學改革模式賦予形態學實驗教師和卓越醫師班學生更大的學習契機，當然也賦予新的挑戰和問題。器官系統教學團隊的定期培訓、集體備課，都需要醫學部各院系教研室的配合和參與；教學大綱的編寫和教學內容的調整都需要在長期教學過程中依次完善，教學設備的完善也需要學校的支持。

教師是課堂教學的執行者和主導者，形態學實驗課教師不僅要融會貫通各門形態學科的知識結構，還要做到有機融合臨床案例，成為適應教學改革的復合型人才。形態學實驗課教師還要熟悉數字人體系統和綜合性數字切片庫的構建流程及運行原理，并且熟練使用數字人體系統和綜合性數字切片庫，在日常教學中才能提升教學效果。要求教師不斷加強學習，通過定期參加學校舉辦的數字化資源培訓，外出進修等方式不斷提升綜合素質，激發教師學習的內在驅動力，更新教學理念。在創新性設計實驗中引入臨床病例的同時，結合不同臨床學科的知識內容，有效引導學生對比正常人體器官的解剖結構和器官組織結構，思考該器官發生病變后的大體病理改變和顯微鏡下病理改變的特點、發病原因和發病機制，學生在鍛煉思維能力的同時，專業知識也進一步提升和鞏固。后續的形態學實驗教學改革推進過程中，我們將根據教學內容、學生的特點，探索新型的教學方法，結合傳統形態學教學經驗，努力提升形態學實驗教學效果。