浅谈Motic数码显微互动系统在组织学实验教学中的应用

郭 海， 李宁宁

(河南医学高等专科学校 组织学与胚胎学教研室,郑州 451191)



教育科学

浅谈Motic数码显微互动系统在组织学实验教学中的应用

郭 海， 李宁宁

(河南医学高等专科学校 组织学与胚胎学教研室,郑州 451191)

Motic数码显微互动实验室在组织学实验课教学过程中具有明显优势，该系统一方面消除了师生之间在显微图像上的沟通障碍，充分实现教学过程中的师生互动；另一方面使教师迅速有效地对全体或个别学生给予直接指导和帮助，此外，还可发挥强大的计算机图像处理和保存功能，为组织学及其他的医学形态学实验课教学提供了高效的教学和沟通手段。Motic数码显微互动实验室改变了传统形态学实验课的教学模式，提高了教学质量和教学效率。

Motic数码显微互动实验室;组织学;教学

长期以来，组织学实验课教学均建立在通过显微镜对组织切片进行微观形态学的观察之上，普通光学显微镜操作简便，更以其低廉的价格门槛占领了国内从中学到高校的广阔市场，但仍然无法掩盖由于自身原因带来的诸多弊端，如对外界光源的依赖性，单目观察带来的视觉偏差与疲劳等等。随着现代科技特别是计算机图像分析处理及传输技术的飞速发展，一种新型的集显微镜与计算机二者于一体的显微数码互动平台诞生了，它集数码显微系统，音频视频交流系统，图像分析处理系统于一身[1]，从根本上解决了原始的光学显微镜的上述弊端，并且迅速占领了国内高校市场。河南医学高等专科学校形态学实验室于2011年引进了国内一流的Motic数码显微互动教学系统，应用于组织学、病理解剖学等形态学实验课教学，收到了教师和学生们的普遍欢迎，现介绍如下。

1 传统的组织学实验教学存在的问题

1.1 效率低下 传统显微镜多采用自然光源或日光灯光源，对焦繁琐且亮度有限，大量时间浪费在对显微镜的调节上。加上镜头内没有指针，学生难以描述确切位置。一名教师面对40多名学生，经常耗费大量精力用于回答学生们的相似问题，即便如此，还是有很多学生不能及时得到有效的辅导，大大降低了教学效率。

1.2 示范性差 示教是组织学实验课的重要组成部分，对于不易寻找的结构如血液图片或特殊染色的标本，一旦被学生移动了标本，其他同学必然会受到影响，甚至会得到错误的指示。好的示教由于缺乏实时监控，其效果必然大打折扣甚至截然相反。

1.3 互动性差 由于实验室内空间和教学时间所限，教师难以对每位学生进行及时有效的指导和细致深入的讨论，当学生在观察过程中出现疑惑时，首先选择的不是询问教师，而是求助于邻近座位的其他同学。这既得不到正确的指引，反而干扰了别人的正常学习，也无形中扼杀了学生的求知欲望和探索精神。

1.4 无法保存 显微镜下的观察结果与观察过程无法及时保存一直是困扰组织学实验课教学的一大难题，难以再现寻之不易甚至是转瞬即逝的观察区域。当教师在指导过程中发现多数同学的普遍性问题时也难以一一进行解答。此外，长时间的显微镜观察也会带来视觉的疲劳，对身体产生不利的影响。

2 Motic数码显微互动实验室的组成

2.1 硬件系统 该系统包括两个部分：1台内置500万像素摄像头的教师端数码显微镜和40台内置300万像素摄像头的学生端数码显微镜，每台显微镜均配备一台独立的电子计算机作为控制和传输设备。教师端电脑可以在教师显微镜图像与学生显微镜图像之间进行任意切换，并且通过特殊设计的高亮度、高色差鼠标指针来精确指示显微镜下图像的微细结构。

2.2 软件系统 教师端显微镜通过自身配备的Motic Digital Class 3.0操作系统可以控制所有的学生端显微镜和电脑。课前课后可以自动开启关闭所有学生端电脑和学生端显微镜软件，避免了学生误操作同时也增加了宝贵的课堂教学时间。该系统还具备短信交流及语音应答模式，学生可以通过向教师端电脑发送短信来传输自己在学习中遇到的问题与疑惑，教师也可以同样通过短信进行回复与解答，避免了对其他同学的干扰，维护了教学秩序也保障了学生的私密性。当教师发现个别学生由于操作不熟练，不能及时寻找到观察对象，也可以通过该系统对其电脑进行远程控制进行协助，避免了观察失误，提高了学习效率。

2.3 图像系统 教师端显微镜具备教学示范模式和实时监控模式。在教学示范模式下，可以使教师端显微镜下的图像精确显示在每一位学生的电脑屏幕上，教师通过特殊设置的高亮度、高色差指针来指示镜下微细结构进行示教，避免了传统的投影和挂图的模糊与繁琐。在实时监控模式下，教师端电脑可以显示全部40台学生显微镜的图像，既可以及时指出个别学生观察时的失误和偏差，也可以选择较好的学生端显微镜图像进行截屏和放大，显示在所有的学生端电脑上进行点评[2]。此外每台显微镜还配备了各自独立的Motic Image Advanced 3.0图像分析处理系统，可以对图像进行白平衡、降噪及色彩的调节；测量细胞直径、图像灰度，筛选相似细胞；最后还可以通过拍照键把较好的图像拍摄存储在电脑上，补充了教学资源。

3 Motic数码显微互动系统在组织学实验教学中的应用

3.1 高清图像即时显示 教师端显微镜与学生端显微镜均可实现镜下画面的即时高清显示，通过计算机屏幕或者投影仪，再微细的结构也显露无遗。同时，通过自带的Motic Image Advanced 3.0图像分析处理系统，教师还可以对目标区域进行更进一步的放大，精确测量组织细胞的三维数据。

3.2 全程监控教学进程 教师端显微镜可以同时显示全部40台学生端显微镜的实时图像，从而观察学生对所学知识的掌握和应用程度。也可以随机选择任何一台学生端显微镜图像进行点评，并通过教学示范模式向所有同学集中展示，包括典型结构，视觉假象甚至错误操作，减少无谓的奔波，随时检测学习效果，提高教学质量。

3.3 师生即时互动交流 每台学生端显微镜的图像均可以实时显示在教师端电脑屏幕上，教师可以随时掌握学生的学习进程和学习效果。当学生在自己的显微镜内发现了不确定或者不认识的结构时，可以通过点击自己电脑上的“提问”按键来引起教师的注意，此时教师再通过点击该学生的图像窗口，在教师端电脑上打开该学生的画面，此时二者所观察的画面是完全相同的，教师可以通过耳机或者以短信的形式进行一对一的单独解答和讨论，避免了对别的同学的干扰，也减少了教师频繁走动带来的体力消耗。

3.4 镜下图像照相存储 Motic Image Advanced 3.0图像分析处理系统提供了强大的技术支持。当学生在观察组织切片时，可以通过该系统对自己看到的各种组织、细胞的典型图像进行照相，储存在电脑上自己建立的相应文件夹中，在上复习课时重新温习，减少了重复观察的时间，扩大了复习的范围。同时教师也可以在课堂上通过教师端显微镜对任意一台学生端显微镜上的典型图像进行照相和保存，供以后的教学工作使用[3]。

3.5 多个图像对比分析 单台显微镜下显示多个图像是不可能的，Motic Digital Class 3.0操作系统提供了多窗口，多图像的分析处理及测量功能。在辨认一些容易混淆的结构时，如未角化的复层扁平上皮与变移上皮、嗜酸性粒细胞与嗜酸性细胞、嗜酸性粒细胞与中性粒细胞、骨骼肌与心肌、大动脉与中动脉、胃和小肠、淋巴结与脾脏，这些既相似又有区别的结构显示在同一个页面上，其差别一目了然，学生也能更加迅速地找出其相似与不同之处，通过比较加深了对知识的理解，使原本枯燥无味的结构变得生动起来。

3.6 考核方式深刻变革 传统的组织学实验课考试消耗大量的人力、物力和时间，需要教师提前在每台考试用显微镜下调试好目标结构，对其分别设计问题并对其分组编号。考试时学生在显微镜前依次移动，一般每个视野观察一分钟，直至看完所有的显微镜并把答案写在答题纸上，一般需要一天甚至两天的时间。特别是当有学生移动了显微镜的推进器改变了视野就直接导致后续学生的误答误判。Motic数码显微互动系统可以通过自带或者教师授课时拍摄的典型图像制作成多套幻灯试题，学生原位不动，设置好更换时间如30 s，自动完成考试并通过电脑提交答案，节约了时间和纸张。为防止作弊，还可以将相邻学生安排不同的试题，快捷方便，安全可靠[4]。

3.7 未来应用前景广泛 接入互联网后，Motic数码显微互动系统可以提供作业下发、收缴及批改功能。每次实验课时，学生一边对组织切片进行观察，一边将自认为典型的结构进行拍照后保存，再将教师下发的作业以典型的器官细胞的组织结构图像的形式上传至教师端电脑内。传统的手工绘图作业耗时耗力，而且影响了对其他结构的观察，采用电子作业的形式可以是学生集中精力于切片观察，排除干扰，提高了实验课的效率。此外，教师还可以将自己的授课课件上传到教师端电脑供学生分享，也可以从互联网上下载海量的视频、图片等对教学资源加以扩充。对学有余力的学生，教师还可以引导其关注本学科的前沿动态，培养严谨的科学态度和实事求是的科学精神，为他们今后更进一步的深造打下坚实的理论和实验基础。

4 Motic 数码显微互动系统的应用效果

Motic数码显微互动实验室装备五年来，从根本上实现了组织学实验教学环境的大变革。它为学生提供了一个自主互动的学习平台，提高了学习兴趣和自学能力，也使教师的工作量大为减轻，全面提升了教学效率和教学质量。调查显示，所有学生都喜欢在数码显微互动实验室上课并认为是教师对自己班级认真学习的奖励，同时也都认同大大提高了实验课的学习效率和增加了自己对组织学课程的学习兴趣；超过90%的学生通过第一次实验课的学习已经完全掌握了显微镜及Motic Digital Class 3.0操作系统的使用方法，特别是对于再现转瞬即逝的镜下结构的照相功能受到所有使用师生的欢迎。全新的实验课考试形式辅以数码照片的复习也大大提升了各专业的实验课考试成绩。

5 Motic数码显微互动系统使用过程中的注意事项及改进潜力

5.1 教师的全面素质提升是趋势 全新的教学设施以先进的教学理念为保障，同时也需要能够熟练操作的教学人员。数码显微互动实验室不仅要求实验课教师具备扎实的医学相关专业知识背景，而且还要求能够熟练使用计算机和数码摄像机并且能够及时解决使用过程中出现的软硬件相关问题，这样才能够充分发挥显微数码互动实验室的特长。因此形态学实验室经常邀请计算机教研室教师进行专门的技能培训，以提升实验课教师的综合素质，充分发挥该系统的“全真、互动”优势已成当务之急。

5.2 学生的积极性和创造性是动力 笔者在使用过程中发现，学生对数码显微互动系统虽然兴趣很高，但是初次使用时经常由于对数码显微镜的使用还欠熟练导致频繁点击提问或拍照按键，提问以后却并不发言，拍照以后不知道如何存储和对图像进行调节；还有的学生学习依赖性较强，总是等着教师进行全体示教或者观察邻近同学的电脑图像，浪费了宝贵的教学资源和时间。因此在第一次实验课时，教师一定要不怕麻烦，要花上足够的时间让学生练习，务必保证每位同学都能熟练使用该系统。此外，教师通过全程监控，对学生观察时遇到的问题及时发现及时解答，还可以下发具有探讨性的问题，激发学生学习的积极性和创造性。

5.3 设备的日常维护管理是保障 数码显微互动实验室投资巨大，数码产品集中，对操作者提出了更高的要求，但仍难免师生的失误和学生的不良操作带来的系统运行故障。加上本系统属于新鲜事物，面世之后还处在不断的更改和完善之中，因此学校要配备专人进行日常管理维护才能保障其顺利运行，降低学校维护的资金负担。每次实验课前和实验课后，都要由任课教师和专门的实验室管理人员进行检查，师生都要每次填写使用记录，主动登记，对于显微镜上的易损物件，如切片夹，粗细准焦螺旋和容易脱落的部件如摄像头和数据连接线等等，及时发现及时进行修复更换，同时也要告诫学生在使用时候要爱惜设备，轻柔操作。

5.4 电脑病毒的防护是新问题 随着手机、优盘和移动硬盘等移动存储媒介的广泛普及，电脑病毒的传播也成燎原之势。一个小小的病毒就可以导致整个操作系统的瘫痪，消耗大量的人力、物力和时间。因此在信息时代，该系统必须牢牢建立起病毒防线，及时安装正版并更新电脑杀毒软件，对优盘等移动存储设备进行杀毒。

综上所述，Motic 数码显微互动系统的使用给组织学实验课教学带来了全新理念，它融现代信息传输与图像处理技术和传统的光学显微镜于一体，激发了学生兴趣，减少了教师负担，提高了教学效果，实现了组织学实验课教学的根本变革，是包括组织学在内的形态学科的实验课教学的发展方向。

[1] 林雪梅，李芳菲.利用显微数码互动系统探索组织胚胎学实验互动教学法的实施[J].山西医科大学学报，2012，7(7)：177-179.

[2] 彭 安,郭冬生,张 维.生命科学创新教育模式-显微数码互动系统[J].现代教育技术, 2013,13(4):56-57.

[3] 张玉英，吴燕明，伍思琪，等．显微数码互动系统在组胚实验教学中的应用优势[J]．解剖学研究，2014，30(2)：152-154．

[4] 包翠芬，张 莉，宋小峰，等. 组织学与胚胎学网络实验教学平台的研究[J]．解剖科学进展，2015，21(1)：101-102．

[责任编校：李宜培]

Application of Motic Digital Microscope Interactive System in Experimental Teaching of Histology

GUO Hai， LI Ling-ling

(DepartmentofHistologyandEmbryology,HenanMedicalCollege,ZhengzhouHenan451191,China)

Motic digital microscope interactive laboratory has obvious advantages in the teaching process of histology and experiment, which eliminates the communication barrier between teachers and students in the micro image, and realizes the interaction between teachers and students. On the other hand, teachers can give direct guidance and help the whole or individual students.In addition, it can also play a powerful computer image processing and preservation of function, for the organization and other medical morphology experimental teaching to provide an efficient teaching and communication means. With motic digital microscope interactive laboratory, the teaching mode of the traditional morphology experiment teaching has been changed, the teaching quality and teaching efficiency has been improved.

Motic digital microscope interactive laboratory; histology; teaching

2015-12-22

郭 海(1977-)，男，河南省新乡市人，硕士，讲师，从事组织胚胎学教学与生殖毒理研究。

G 424.21

B

1008-9276(2016)06-0535-04