数字切片扫描系统在医学形态学实验教学中的应用与探索

胡小冬，崔 洁，赵新秀，孙 慧，朱玲玉，管俊昌

（蚌埠医学院，安徽蚌埠233003）

●教学管理

数字切片扫描系统在医学形态学实验教学中的应用与探索

胡小冬，崔 洁，赵新秀，孙 慧，朱玲玉，管俊昌

（蚌埠医学院，安徽蚌埠233003）

为提高高等教育的教学质量，不断地探求教学改革。应用数字切片扫描系统建立医学形态学实验教学的数字切片库，并结合显微数码互动系统将其应用于形态学实验教学，显示数字切片库的较大潜力，对提高形态学实验教学效果及学生开展自主性和创造性学习能力起着重要作用。

数字切片；实验教学；形态学

医学组织胚胎学、医学病理学、医学微生物学和寄生虫学等形态学科是重要的医学基础课程。实验教学是理论教学的重要补充和扩展，对学生的知识理解和掌握起着重要作用。我校形态学实验中心2009年引进了Motic显微数码互动系统，将其应用于形态学实验课教学中，明显改善了教学效果；2012年又将Motic数字切片扫描系统引入实验课教学中。本文就数字切片库在形态学实验课教学中的应用浅谈我们的一些体会。

一、传统形态学实验教学的局限性

目前，形态学实验教学大多以细胞或组织标本的玻璃切片为学习对象，在使用过程中存在较大的局限性。首先，学生观察的实验切片必须局限在实验室，需借助于光学显微镜才能使用，因此学生学习的时间和空间受到一定程度的限制；其次，玻璃切片在制作和使用过程中容易破损，而且染色标本在使用过程中容易褪色，不易永久保存；此外，近年学生生源不断扩大，为了满足其对实验教学的需求，需要制备大量的切片，不仅成本高，而且也很难保证每张切片的制作质量，不利于典型结构的观察和示教［1］，尤其对于一些少见疾病或病原微生物制成的玻片标本更加显得资源匮乏。

二、显微数码互动教学的特点及局限性

显微数码互动系统是以“数字网络显微互动教室”为依托，集数码显微镜、图像处理系统、语音交流系统、应用软件系统为一体的教学系统。实现了多媒体电化教学、智能控制、师生互动交流等多项功能，把形态学实验教学的效率和效果提升到了一个新的高度。在一定程度上实现了信息资源的共享。但这种共享的教学模式仅局限在实验室里的共享，受到时间和空间的限制。显微镜传输过来的图片往往分辨率过低、色彩失真，在一定程度上也消弱了该系统的教学效果。

三、数字切片库的建立与应用

（一）数字切片库的建立。

Motic数字切片扫描与应用系统包括全自动显微镜扫描系统、专业真彩色CCD摄像头、扫描控制系统和浏览软件系统。我们使用该系统制作数字切片库的过程如下：首先，在光学显微镜下挑选出结构典型，染色适度，制作精美的玻璃切片；其次，按照教学章节的先后对挑选出的切片进行数字编号，并在每张切片上标注切片名称等基本信息以备日后查询，并在切片扫描系统内按照切片名称、来源、制作年代和单位进行切片文字描述，也可根据需要选择是否进行加密处理；最后，利用全自动显微镜在低倍物镜下对玻璃切片进行扫描和采集图像。为了使数字切片达到光学放大与缩小效果，通常采取在低倍物镜（2X）下采集整张切片的视野，在高倍物镜（20X或40X）下进行切片扫描，然后二者再进行无缝拼接，生成一张全视野的数字化切片。这样，制备好的数字切片在计算机上就如同在显微镜下，可进行不同倍率观察（2X，4X，10X，20X，40X等），并在一定范围内（2X-40X），实现无极倍率变化连续浏览切片。而且，通过Motic VM V1数字切片扫描系统网络版进行数字切片存储、管理、观察、分析、讨论等，并可按照不同章节或不同系统进行分库保存。

（二）数字切片库的优点。

数字切片扫描与应用系统在建立数字切片库方面具有以下优点：其一，在低倍率下全视野扫描图像后，使用者可以选择任一感兴趣的区域，在不同高倍率下进行扫描、观察，而且此方式使整个文件所占空间较小，仅需几MB，方便存储、传输与交流；其二，数字切片犹如卫星地图，能完成由低倍到高倍、由整体到局部的连续观察，实现无极变倍连续浏览，有利于学生掌握局部和整体的位置关系［1］；再者，此系统装备多种图像处理工具，可对图像进行文字标注与简单测量；最后，可通过选择加密狗、口令等加密方式对切片进行加密扫描，提高数字切片的安全性。

（三）数字切片库的应用。

1.赋予形态学实验教学全新模式。把传统切片数字化，进行存储与管理，防止玻璃切片破碎、褪色等，降低切片的重复制作与管理工作，更为稀少珍贵切片提供共享学习平台［2］，一些少见疾病和病原微生物标本和切片往往不足，切片褪色和破损后难以补充，数字切片为这些少见切片的实验教学提供了新手段，使每一位学生都可以通过数字切片观察少见疾病的病理改变和病原微生物的镜下形态特点。同时，数字切片库的建立利于检索与教学管理等。完整的数字切片信息，教师可随心所欲的发挥教学课件制作空间，在教学中可以实现两张切片或多张切片的同屏对照观察，灵活方便地规划和建立精品课程，并能够使校园资源信息实现共享。

2.便于开展形态学实验教学测试。数字切片的应用大大方便了学生的考前复习，将玻璃切片制作成数字切片后，学生可以复制或制成光盘进行复习，这样既节约了教学消耗，又提高了教学资源的利用率，达到教学资源共享的目的。传统形态学实验考试采用的摆片、发片考试方法，不但耗费大量的人力、物力，而且考试的难度也不易控制，区分度、可信度难以达到要求，并且多轮次考试后，考题容易被猜测和学生容易作弊等；而利用数字切片库联合显微数码互动系统进行实验考试，可以在实验考试前对数字切片进行编辑、裁剪、标注等处理，设计出新颖多样的题型，能全面、客观地考核学生［3］。

（四）数字切片在实验教学改革中的作用。

实验教学是形态学教学过程中一个必不可少的环节，我校传统的实验教学模式是：教师发给学生玻片，学生在显微镜下观察。教师从要观察的玻片中挑选出结构典型，制作精美的切片放在显微镜下作为示教。临近考试，把以前上过的切片拿出来重新观察一遍。有了数字切片以后，教师就可以提前找出示教图片，节约时间用来指导学生，另外课后学生可以随时复习切片内容，也减少了集中切片复习时大量人力消耗，减少玻片的破损。总之，数字切片将是形态学实验教学改革的重要内容，也是形态学实验教学改革的必然趋势。

（五）数字切片库的不足与展望。

数字切片库是将玻璃切片图像数字化，它的图片质量取决于玻璃切片的质量和典型性。所以，数字切片还不能从根本上取代传统的玻璃切片。必须拥有种类齐全、制作精美、典型性强的玻璃切片库，才能制备成同样完美的数字切片库，这就依赖于一支专业知识扎实、专业技能完备的教师队伍。只有不断提高制作玻璃切片、采集和注释数字切片的教师素质，才能使数字切片库越来越完美［4］。另外切片库开放的同时还需要配备专业教师来维护它的安全，以保证正常使用。目前，本形态中心已经建成组织胚胎学和病理学课程的数字切片库，人体寄生虫学和微生物学切片库正在建设中。其余网络平台的构建、网页制作的完善、网络数据库主服务器的搭建、学生在线自主学习，都是必要的补充。建立一个完美的数字切片库是参与这项工作的教师们的目标，其不仅可以为教师提高教学质量和教学效果、积极开展适应当代大学生学习的教学改革提供保证，也可以为学生创造更好的自主学习环境和提高学习兴趣，而且可以节省大量的国家教育资金，避免不必要的浪费，为医学高等教育教学开辟了更广阔的前景。

［1］叶翠芳，李 和，杨世明.数字切片在形态学实验教学中的应用［J］.山西医科大学学报：基础医学教育版，2008，10（4）：497-499.

［2］胡忠良.数字切片在病理学教学中的应用［J］.山西医科大学学报：基础医学教育版，2010，12（8）：834-835.

［3］况花荣，王小丽.数字切片库联合显微数码互动系统改革组织学考试［J］.科技信息，2011（21）：132.

［4］徐 瑲，兰 欢，徐富翠.组织学数字切片库的构建与探讨［J］.基础医学教育，2012，14（7）：550-552.

Im p lementation and exploration of web-based digital slice system in teaching medicalmorphology experiments

Hu Xiaodong，Cui Jie，Zhu Lingyu，Guan Junchang，et al（1.Laboratory Center for Morp-hology；2.Department of Microbiology，Bengbu Medical College，Bengbu233003，Anhui，China）

In order to improve the teaching quality of higher education and explore teaching reform，we established digital section libraries ofmedicalmorphology by using digital slice scanning system，and applied them in the experimental teaching with the help of the digitalmicroscopemutual system.The digital section libraries showed great potential in improving the teaching effect ofmorphological experiment and cultivating the ability of independent and creative learning for students.

Digital slides；experimental teaching；morphology

G642.0

A

1002-1701（2014）06-0064-02

2013-06

胡小冬，女，硕士，讲师，主要从事显微形态学教学及科研工作。

安徽省高等学校教学研究资助项目（2012jyxm308）。

10.3969／j.issn.1002-1701.2014.06.033