数字化虚拟切片在植物病理学实验教学中的应用

杨广玲 董 会 张卫光 赵春青 孔令广

山东农业大学植物保护学院 山东泰安 271018

数字化虚拟切片在植物病理学实验教学中的应用

杨广玲 董 会 张卫光 赵春青 孔令广

山东农业大学植物保护学院 山东泰安 271018

利用全自动显微镜扫描系统将玻璃切片制作为数字化虚拟切片，并建立数字化切片标本库。数字化虚拟切片作为传统玻璃切片的补充运用到植物病理学实验教学，使切片教学更显全面性和直观性，并使教学资源得到充分利用和整合，提高了植物病理学实验教学的教学效果。

数字化虚拟切片；植物病理学；实验教学

植物病理学实验是植物保护专业理论和生产实践的中间环节，是培养学生基本操作技能、动手能力和创新能力的专业课程。该课程主要是学生通过使用显微镜观察自制临时切片和玻璃切片中植物病害病原菌的形态特征为主，辅以观察盒装标本、浸渍标本和挂图的植物病害的症状，进而了解病害的特征、病原物的侵染过程和病害的流行趋势，以便对植物病害进行防治。2010年，我院利用中央财政支持地方高校实验室建设的基金项目建立了植物病理学显微数码互动系统，这就要求有更好的切片系统与之相适应。数字化虚拟切片的运用，不仅能使显微互动系统发挥更好的作用，而且能够极大地提高植物病理学的教学效果。

1 传统的玻璃切片的局限性

植物病理学实验主要是学生通过人手一台显微镜进行观察自制临时切片和玻璃切片，让学生掌握显微镜下植物病害病原物的形态特征。每次实验课中，学生要完成4～5种病害的临时切片的制作、观察，也要对一些玻璃切片进行观察。在以往的实验课的教学中，我们发现玻璃切片存在很多的局限性。

（1）在实验课的使用中，由于使用不当，玻璃切片被显微镜的镜头压坏，有的不小心掉到地下摔坏，或者夹到书本中带走，造成切片的种类和数量逐渐减少。

（2）玻璃切片由于存放时间长浮载剂会蒸发，切片褪色，在显微镜底下很难辨认病原物的形态特征。

（3）玻璃切片制作复杂，同时在制作过程中实验技术人员所接触的浮载剂有一定的毒性，所以存在一定的危险，如苯酚、二甲苯等。［1］

（4）玻璃切片不能随意放大、缩小，在观察时存在一定的局限性。

（5）由于病原物较小，只能在显微镜底下才能看到，容易产生疲劳。观察也只能局限在实验室，妨碍了学生的自由学习和复习［2］。

（6）近几年，由于高校扩大招生，学生数量急剧增加，玻璃切片数量不足，短时间得不到及时的补充，不能满足教学的需求，特别是一些特殊、少见且较难获得的病原物的切片标本，如根霉菌的接合包子、白粉病菌的吸器等，还有一些检验检疫的标本，如松树的松材线虫等。

由于以上原因，有不少切片数量和种类逐渐减少，有的只能一个组6个人合用一张切片，有的只能由学生观察改为示范镜，以便学生进行学习。另外，因得不到及时补充，使得植物病理学实验的玻璃切片资源匮乏，影响了植物病理学实验教学的正常开展。［3］

2 数字化虚拟切片的制作和标本库的建立

2.1 对现有的玻璃切片进行扫描、存储

为了解决以上问题，我们应用Motic数字切片扫描与应用系统，对现有的玻璃切片进行扫描，将玻璃切片转化为数字化虚拟切片，以作为对传统玻璃切片的补充。先打开数字切片扫描系统，利用Motic全自动显微镜（BA600Mot）在低倍镜下进行调整，建立新的扫描模块，当达到能够自动扫描的情况下，挑出病原菌特征较好的玻璃切片放到载物台上，选择合适的倍数（4X，10X，20X），对玻璃切片进行XY轴和Z轴的连续扫描，得到1张完整切片的数码图像，然后由图像压缩软件和存储软件对图像进行压缩和存储。［4］

2.2 通过显微数码互动系统的拍摄功能进行保存

在植物病理学实验课上，每位学生对植物病害组织制作临时切片并运用显微镜进行观察，当某一学生观察到具有典型特征的病原物，可以运用Motic显微数码互动系统将其投到大屏幕上以供全班学生观察学习，也可将其进行拍照并制作成虚拟切片进行保存，以便以后上课时通过多媒体 设备随时调出使用。

通过以上的方法，我们建立了完整的数字化虚拟切片库存储在计算机中，根据观察的内容不同，将其分为基础方面、大田作物、蔬菜、果树、林木、花卉、烟草等，进行分库保存。

3 数字化虚拟切片在植物病理学实验教学的优势

随着市场经济的发展和科学技术的日新月异，因地制教、因材施教，发展新的教学手段，是植物病理学实验教学的改革主体，在此基础上我们建立了“厚基础，宽专业”的人才培养模式。数字化虚拟切片与Motic显微数码互动系统相结合的教学模式应用于植物病理学实验教学中，尤其数字化虚拟切片的运用，受到师生们的青睐和好评，取得了较好的教学效果。与传统的玻璃切片相比，具有以下优势。

3.1 保持图像真实完整、易保存

数字化虚拟切片来源于对原玻璃切片的扫描和实验中对临时切片的拍照，保持了图像的清晰度，完整性和真实性，可以成为原有的玻璃切片的补充进行实验教学，节省了成本。另外，这种切片方便保存，不必担心在保存过程中的褪色和使用过程中丢失和破碎等。在使用过程中，对典型的和稀缺的切片标本可以随时进行补充。建立切片库能够对珍贵切片长期保存，有效地解决优质典型玻璃切片片源不足带来的教学问题，既节约了教学消耗，也提高教学资源的利用率。

3.2 建立虚拟切片标本库 易于查阅和学习 实现资源共享

为配合实验的教学内容，需要建立大量数字化虚拟切片的标本库，无须再重复制作教学的切片标本，减少了玻璃切片的运用和管理，也减少了实验技术人员的工作量及在制作玻璃切片时对一些有毒药品如苯酚、二甲苯等接触的概率。虚拟切片库也可以搭载到学校的网络教学中，学生可以随时进行查看和学习，不受时间和空间的限制，实现资源共享。

3.3 虚拟切片内容统一 可随意扩大和缩小

传统的玻璃切片由于制作时所切病害组织的厚薄不同，所以切片制作的质量也不同，在观察的过程中，可能出现同一病害病原物的特征却不相同，而数字化虚拟切片可以一并解决这个问题，使学生更能客观的认识切片中的病原物。另外，虚拟切片可以随意地放大和缩小，不会产生图像的失真，更便于学生的观察和学习；也可以用于各种图像的动态阅片，更能直观具体的掌握切片中的每一个细节，提高学生的学习兴趣。［1］

3.4 虚拟切片与显微互动系统结合 教学效果更佳

数字化虚拟切片的出现将植物病理学实验教学效果提高到一个新的教学水平。切片数字化结合Motic数码互动系统应用于实验教学中，画面清晰，色彩逼真，用鼠标操作，可以随意地在不同的倍率下放大或缩小，也可随意观察切片的任意位置，学生可以不受任何限制进行观察和讨论交流，促进了学生学习主动性的发挥和自学能力的培养。数字切片库在利用数码互动系统的同时能不断更新、内容不断丰富，为教师和学生在课前和课后都可以利用校园网观察到数字切片，并能利用图像编辑软件，将数字切片进行剪接、编辑、标注等处理，教师和学生更加方便，教学效果显著提高。［5］

4 结束语

目前，数字化虚拟切片在国内外多所大学已经广泛接受为一种教学辅助工具。［6］应用于植物病理学实验课堂教学，能显著提高教学质量，有力地推动植物病理学实验的教学改革。将植物病理学实验课程的切片数字化，不仅提升了标本和切片的自身使用价值，而且对教与学也有很大帮助。但数字化虚拟切片库的建设，需要长期的补充、完善，以适应学科的发展。总之，虚拟切片作为一个新的教学方式具有巨大的潜力和应用空间，在今后的实验教学中仍需不断地研究和开发，使其能更好地为教学服务。

［1］ 陈晓宇，贾雪梅，吴强.虚拟切片在组织学实验教学中的应用.［J］教育与教学研究，2012（2）:82.

［2］ 詹鹤琴，曹立宇，李昊.浅谈数字化虚拟切片在病理学实验教学中的引用［J］.安徽卫生职业技术学院学报，2012，11（2）:84-85.

［3］ 钟本土.虚拟病理切片在病理学实验教学中的应用与评价［J］.健康研究，2011，31（6）:476-478.

［4］ 张佐阳，吴强，贾雪梅.虚拟切片在形态学实验教学中的应用［J］.解剖学杂志，2011，34（3）:310.

［5］ 蓝永洪，牛海艳，李群.虚拟显微镜系统在形态学实验教学中的应用［J］.中国高等医学教育，2011（4）:74-75.

［6］ 傅秀芬，闻星火，黄乐.创建世界一流大学实验室建设与管理的相应对策［J］.实验技术与管理，2005，22（8）:11-16.

Application of Digitized Virtual Slice in Plant Pathology Laboratory Teaching

Yang Guangling， Dong Hui， Zhang Weiguang， Zhao Chunqing， Kong Lingguang
College of Plant Protection， Shandong Agricultural University， Tai'an， 271018， China

We had made glass slice into digitized virtual slice by using automated scanning microscope system. And established digital libraries of section specimens.Digitized virtual slice as a supplement to the traditional glass slice was used in plant pathology experimental teaching， which make teaching more comprehensive sections and intuitive， and make full use of teaching resources and integration. It improves the plant pathology experimental teaching.

digitized virtual slice； plant pathology； experiment teaching

2015-05-12

杨广玲，硕士，实验师。

中央财政支持地方高校发展基金项目（2010年）。