网络化数字互动实验室的构建与应用

李冬梅 姚根有 王玲玲 危晓莉 李继承

[摘要]随着数码和信息技术的发展，形态学教学实验室也发生了巨大的改变。文章从介绍网络化数码互动实验室和数字切片系统的组成及特点入手，阐述了网络化数字互动实验室在教学上的优势及应用，分析了尚存在的问题和解决之道。

[关键词]数码互动实验室；数字切片系统：形态学教学

[中图分类号]G40—057

[文献标识码]A

[论文编号]1009—8097(2009)13—0318—02

在数码技术和信息化浪潮的冲击下，高等教育人才培养模式也随之改变，重视培养大学生的实践能力和创新精神成为主流，实验教学及实验教学环境被逐渐提到重要的位置，成为提高教学质量，推进教学方法改革的关键。2006年浙江大学投资建立了6个显微数码互动实验室，经过一年多的调研和试用，于今年又购置了数字切片扫描系统，并于2008年8月率先在全国医学院校实验室建立了数字切片库，使形态学实验教学进入了数字互动的新时代。

一网络版数码互动系统组成及特点

数码互动系统由四个部分组成：显微镜系统、计算机软件系统、图像处理系统和语音系统。数码显微镜由教师显微镜和学生显微镜组成，都带有300万像素摄像系统；计算机软件系统包括Motic DigiLab2.0及Motie Images Advanced 3.2两套系统：教师端与每一个学生端都有独立的图像处理单元Image-pro plus，具备强大的图像分析、处理功能。

数码互动系统将计算机与数码显微镜结合来，能将观察、示教、讲解、问答、讨论测试和监督等各个环节有机地结合起来。可实现：1显微镜图像实时显示，捕捉拍照及放大，通过系统自带的局域网，实现实时动态图像的共享和语音的交流，并有远程共享和远程教学功能；2教师机可实时浏览和监控全实验室所有显微镜下的图像，及时发现实验中存在的问题并指导学生改正；3可实现老师与学生之间及学生与学生之间语音、图像、文字的全方位实时互动交流，使得师生间的交流更加直观、有效。

二数字切片扫描系统组成及特点

数字切片(即虚拟切片)系统，主要由自动显微镜、数码摄像头、自动图像扫描采集软件、数字切片浏览器和计算机系统组成。系统通过计算机控制自动显微镜移动，并对观察到的组织切片(或图像)进行全自动聚焦扫描，逐幅自动采集数字化的显微图像，高精度多视野无缝隙自动拼图，自动拼接成一幅定态切片的数字图像。

数字切片符合传统玻璃切片显微镜观察功能，切片完整信息，全视野，高分辨率，从肉眼观察，接近光学解析度；可以选择切片任意位置，进行不同倍率的放大、缩小，如同在显微镜下观察模式，为光学放大、缩小，不会产生图像信息失真。数字切片可实现：1切片后处理，如标注功能、定量分析等；2可利用计算机与网络系统，进行存储、传输、浏览与讨论等，无时间与空间限制；3建立数字切片库，保存珍贵的切片资料，防止玻璃切片的破碎或褪色而丢失珍贵资源：4可结合应用软件系统，进行切片管理、远程教学和病理诊断／远程会诊等。

三在教学上的应用

在“以人为本、整合培养、求是创新、追求卓越”的办学理念指引下，形态中心应用数字切片结合数码互动实验室，彻底更新了教学手段，真正实现了纯数字化、网络化的显微实验互动教学。

1互动教学

过去形态实验教学是以黑板、粉笔、挂图或常规媒体为主要手段的传统课堂教学方式。实践表明，数码互动系统和数字切片系统相辅相承，改善了教学环境，激发了学生学习兴趣，有助于学生实验基础能力和创新能力的培养。其一，保证充分的师生交互、生生交互，学习方式灵活，充分调动学生积极性；其二，使学生在有限的时间里获得更多的知识，观察更多的标本，提高了教学效率：其三，集体示教，师生资源共享，教师可以针对任何一台显微镜下所观察的目标图像讲解，示教；其四，随着数字切片库的不断丰富，学生可以观察到一些特殊、少见的组织切片或病例，丰富了教学内容，扩展了学生知识面。

2网络辅助教学

在实现数字化互动的同时，形态中心的6个显微数码互动实验室全部接入网络。数码互动与网络技术辅助的教学模式注重师生间的直接交流与沟通，并充分利用网络资源为教学服务。通过医学资源检索和交流，加强了教师的专业知识，提高了教学效果，并逐渐与世界接轨；同时网络学习锻炼了学生自学能力，潜移默化地培养其不断学习的习惯，这点对于要求有终身自主学习的能力的医学工作者的培养尤其重要；其次，网络互动学习极大地调动了学生的学习热情，促进了协作学习习惯的养成，同时提高了他们获取信息的能力和技巧。

3考试模式的转变

传统的实验教学考试主要有两种形式：其一，用传统的玻璃切片考试，其弊端是每次考试前，组装切片的工作量大，且受切片的种类，数量及质量的影响，可导致考试内容不全面及难易程度不同一：其二，多媒体截图考试，弊端在于高倍图像不利于学生了解切片全貌，低倍图像又看不清微细结构，观察区域局限。

数字切片库的建立，并有机的和数码互动系统结合使考试变得简便易行，并趋向于标准化，通过数码互动系统，教师可以提问，接收学生拍摄下来的典型结构并评分，大大提高了工作效率。此外，通过网络可实现远程考试，使考试不再受时间、空间的限制。

4网络自学自测

远程教育已经如火如荼地开展，并逐渐走向成熟，而实验教学由于实验场地，相关仪器的限制一直都是远程教育的盲区，数字切片库的建立使形态学实验网络教学成为可能，依托强大的校园网，学生可通过网络进行形态学切片的观察，并进行自学测验，改变了传统的形态学实验教学单一的教学模式，使实验教学更灵活，实现了个性化，高效益教学。

随着数字切片库的不断丰富，借助资源库内容，有效利用网络学习交流平台，数字切片库可以作为培训病理科医生的一个平台。这对于大部分时间比较分散，学习条件比较差的临床医生来讲，网络自学交流无疑是个一举两得的手段。

四展望与思考

1网络教学平台的完善

计算机与网络已经成为高等教育不可缺少的部分，而且大部分高校都有自己的网络学习和交流平台，但教学网络平台的利用还远落后于信息化的发展。首先，我国高校绝大多数以传统教学为主，网络教学还在探索阶段，教学资源库不够完善，资源更新速度慢，还没有真正实现共享教学资源。我校课程中心也在推进课程的精品化、网络化，促进教学资源共享；其次，web2.0技术提供给用户的是一个可读可写可参与的互联网，鼓励用户共享，共创，互动，然而多数高校的教学web2.0技术平台建设不足，利用率不高，加之对学生网络学习技能指导不够，网络学习和交流被大大打了折扣。

2不断丰富数字切片库，开发与利用形态学虚拟现实软件

切片资料是形态学教学的灵魂，切片的质量、种类及数量直接影响到形态学教学效果和质量。在不断丰富数字切片库的种类，保证数字切片质量的同时，不断完善切片注释等后处理，增强数字切片的自学自测功能，并组建学习和交流平台，为教学提供丰富的切片资源库，为科研提供具有重要参考价值的科研素材，为继续教育和在岗培训提供物质基础。

虚拟现实技术是近些年发展起来的高新技术，借助计算机构建出一个与现实环境十分逼真的虚拟环境，支持用户使用自然技能来亲身感受、实践。目前，在发达国家十分普及，虚拟现实技术医学教育上的应用，代表是霍华德休斯医学研究所的生物虚拟实验室(http：／／www.hhmi.org／biointeractive／vlabs／)。我国虚拟实验室系统起步较晚，但发展迅速，部分高校已有虚拟实验系统。这类技术的实现不仅可以为学生创造更好的学习环境，寓教于乐，而且节约资金，避免不必要的浪费和危险。然而适应我国学生形态学技术的虚拟实验室系统还需要开发利用。

3互动教学活动中教师的主导作用

数码互动系统，数字切片及网络学习平台都是教学的工具和手段，成功的教学要靠教师扎实的专业知识，丰富的教学经验，专业资源的积累，并应学会利用各种不同的方法和手段来有效地设计和组织教学，传递教学内容，充分地认识各种现代教学媒体的缺陷与不足，灵活多样的在教学中使用它们，发挥出每种教学手段的应有效能。

总的来说，现代化的形态学实验平台是随着科技的进步，教育理念的改变而不断改进和完善的。依托浙江大学强大的教育优势，形态学中心不断改进完善形态学实验平台，提高教师素质，为推进医学教育的自主化、高效化、研究化、国际化作最大的努力。