医学形态学实验室数字化教学改革探讨

宋军，汪婕，连秀丽，周瑞祥

(福建医科大学基础医学院，福州 350122)

2017年1月教育部办公厅关于印发《2017年教育信息化工作要点》（教技厅[2017]2号）指出，信息化工作的重点任务之一是推动数字校园和智慧校园建设。高校教学数字化是教育信息化工作的重要内容之一，是贯彻落实教育信息化“十三五”规划的总体部署要求，是构建网络化、数字化、个性化、终身化教育体系的主要支撑平台。在医学形态学实验教学中运用信息化技术、推行数字化教学，是解决传统实验教学中的标本短缺、大体标本老化、典型病变标本稀缺等问题，进一步扩大教学资源、改变学习方法、增加学习方式、优化考核办法的重要途径和办法。基础医学院实验教学中心医学形态学实验室的数字化教学改革以建设数字化教学平台为动力，推动了实验教学从传统教学模式向数字化、信息化教学转变。

1 医学形态学实验室数字化建设的考虑依据和主要平台

数字化教学（Digital Teaching）是指把传统书本、讲义、课件、习题及各种标本等资源进行计算机数字化转换后生成数字化资源，教师将此数字化资源应用到教学中去。简单的说，数字化教学就是利用电脑、多媒体等现代化载体进行的教学。多媒体表现形式多样，包括视频、动画、图画、声音和文本等使教学内容更加生动，有效地促进了学生学习兴趣的提高。数字化教学资源作为教育资源的新形式，有利于充分发挥教育信息化对教育现代化的支撑和引领作用，汇聚优质资源、先进技术和院校优秀教育教学成果，推动教学模式从传统的以教师为主体的“灌输式”教学模式向以学生为主体的“自主化”教学模式转变。医学形态学包括组织学与胚胎学、病理学等学科，其实验教学包含大量的组织和病理切片，以及病理组织器官标本观察，这些标本资源特别适合转化成数字化资源，使得传统实验教学中的各种短板得到很好的解决，并且将教学课件、视频、习题数字化，克服了传统实验教学的时空限制，极大地丰富了教学形式，推动了教学质量提升。为此，基础医学院实验教学中心医学形态学实验室数字化教学改革抓住高校教学数字化是教育信息化的有利机遇，坚持以数字校园和智慧校园建设为目标，以“互联网+智慧教育”为载体依托，集中力量加强了数码显微镜互动实验室建设和数字化教学平台建设。

1.1 数码显微镜互动实验室

数码显微镜互动实验室系统是一种全新的教学系统，将计算机与显微镜通过先进的数码、网络技术相连，计算机提供清晰的镜下多画面实时显示，具有实时便捷、直观可视、动态互动等优势和特点。在此系统中，教师通过教师端电脑可以同时控制学生端多台数码显微镜及电脑,并可对每一台数码显微镜的实时图像进行单独调整，及时掌握学生实验的最新动态并给予指导；学生可以通过电脑向老师提问，完成师生互动。数码互动实验室改进了传统教学中存在的一些问题。例如：在普通显微镜镜下观察组织胚胎学及病理学切片，虽然经过老师讲解后，学生再进行镜下观察，但因学生对所学内容尚不熟悉，独自观察比较困难，需花费大量时间在镜下进行对比和寻找，甚至观察错误而不知，数码显微镜可以很好地解决这个问题，镜下影像可显示在学生端及教师端电脑上，及时进行沟通交流。教师在实验课上通过此系统可以更有效地对学生进行指导，提高了教学的效率和质量。数码显微镜互动系统方便快捷地完成实验课程中显微镜下观察切片的教师指导及师生互动，相比传统教学大大提高了实验教学效果，目前已成为形态学实验教学的新方向。本中心形态学实验室从2011年开始建设数码显微镜互动实验室，目前共建成数码显微镜互动实验室12间，每间实验室配备学生显微镜及电脑32台，教师显微镜及电脑1台。从最初的4间互动实验室只面向七年制临床医学学生，到现在全面普及面向所有开课专业学生，极大地提升了形态学实验教学的硬件基础，在国内同类实验室建设中名列前茅。由于采用数字网络和显微互动的实验教学方式更为直观便捷，教师与学生间的互动大大增强，学生学习热情比较高，在日常实验教学及考试中都越来越受到广大师生的欢迎。

1.2 数字化教学平台

数码显微镜互动实验室的硬件设施为数字化教学平台建设提供了基础，探索了方向，积累了经验。形态学数字化教学平台利用电脑、数码显微镜互动系统、网络，将包括切片库、标本库、教学视频、课件和题库等各种数字资源有机结合起来，形成系统的、开放的实验教学载体。实践证明，把组织学与胚胎学、病理学切片及标本数字化，是缓解标本短缺、保存稀缺珍贵标本的有效方法。目前，随着医疗技术的发展和人民生活水平的提高，疾病往往在早期阶段即得到有效地治疗，典型病例大量减少；诊断技术的提高也使得尸检率下降，这些都使得切片及标本来源减少[1]。另一方面，切片及标本随着时间的延长，出现退色、模糊不清的老化现象，需要不断地补充[2]；此外，近年来学校学生数量在不断增加，这些都造成各种标本数量的严重不足，尤其是病理学大体标本，目前本校供病理学实验课使用的大体标本只有两套，同时上课的多个实验班只能分批次轮流观察。为此，基础医学实验教学中心医学形态学实验室在实验教学中积极推动标本资源数字化，将切片标本通过全自动显微镜扫描成数字切片，能够长期保存在计算机系统中，大体标本也可以通过拍照的方式保存图片或者通过3D扫描技术制作成3D影像，提供更加真实的观察体验[3]。这些数字化标本及切片虽然不能完全替代实物标本及切片，但可以作为传统教学的强有力补充。学生利用数字化标本及切片先进行学习，再观察实物标本及切片，大大地加快了课堂学习效率。并且数字化标本及切片不受课堂教学时间及空间地限制，对于学生的课前预习及课后复习提供了条件，有效地提升了学生的学习效果。除切片及标本数字化资源之外，教学视频、课件和题库、动画、虚拟实验等也是数字化资源的内容。目前基础医学实验教学中心的形态学数字化教学平台主要涵盖组织学与胚胎学、病理学、寄生虫学三门学科5部分内容：①组织学切片库，分为18个章节，包括组织学切片、组织学视频、课件、随片练习及题库；②病理学切片库，分为15个章节，包括病理学切片库、病理学视频、课件、随片练习及题库；③大体病理标本库，大体病理标本3维图片，配有解说及文字注释；④寄生虫标本库，分为10个纲目，包括寄生虫标本库、寄生虫视频、课件及题库。⑤交互功能平台，学生可以通过此平台进行在线提问、评论、讨论，即时进行师生之间的交流，增强教学互动。实验室还配备一台全自动显微镜，可以将组织及病理切片扫描成数字切片，不断补充数字库资源，以保证数字化切片满足实验教学使用。本数字化平台不但具备各种数字化资源，还具备交互功能，具有即时交流、解疑答惑、提问评论、回复留言、在线交流等多种数字化互动方式，为教师与学生之间、学生与学生之间的交流、学习、答疑与讨论提供了极大便利，为教师对教学过程进行全方位监督、统计与管理提供了高效手段。

2 医学形态学实验室数字化教学的模式及成效

经过这些年的不断改进完善，医学形态学数字化教学平台的功能作用日益明显，打造形成了“学”、“教”、“管”三位一体的学习模式。良好的实验教学效果使形态学实验室数字化教学改革获得校级教学改革成果二等奖。依托实验室软硬件设施开发建设的基础医学院虚拟仿真实验教学中心获得省级示范中心称号，使本校信息化教学建设向前迈进了一大步。

2.1 学，为自主化学习

传统教学方法的实施主要是在课堂上完成的，具有很强的时间和空间约束性，离开教室学生就再重复课堂教学过程，尤其是实验教学，离开了仪器及实验材料无法再进行实验观察[4]。我们深入落实《教育部关于加强高等学校在线开放课程建设应用与管理的意见》，通过建设虚拟仿真实验共享平台，运用数字化教学方法，组织实施在线教育普惠行动，提供灵活的学习时间和更大的学习空间。学生通过数字化教学平台，可以进行课前预习，了解所需掌握的知识内容；课后复习，随时观看数字化教学资源加深对所学内容的理解和记忆；沟通交流，通过在线提问、留言等方式与老师沟通，解决学习中发现的问题，并通过习题库进行自主的巩固练习。随时随地学习有效地激发了学生的学习积极性，提高了课堂教学的效果，构建形成了基于网络自主学习和互动学习的新型教学模式。

2.2 教，为数字化教学

以深入推进信息技术与教育教学深度融合为抓手，教师利用切片库、课件库、标本库进行数字化教学，便捷高效，是对传统教学方法的有效补充。教师通过各种数字化资源辅助教学，并利用考试系统自动组卷、监考与阅卷，大大节省了教师出卷阅卷的时间。深化数字教育资源开发与应用，把优质数字教育资源汇集到实验教学之中，提升高校数字教育资源服务水平与能力，探索信息化环境下的有效教学应用模式。建立专门的服务平台和服务机制，促进实验教学优质资源开放共享，形成数字化学习资源开放共享可持续发展模式。我们还依托医学形态学数字化教学平台，组织教师进行信息化教学和管理的培训，推动教育信息化应用典型示范，形成一批典型经验案例集，探索成熟的、可推广的信息技术支持下的教学方法和教学组织形式。

2.3 管，为系统化管理

通过详实的后台管理功能，可以查看学生的学习积分及教师活跃度等信息，并可根据对错题分布功能掌握学生学习情况，针对学生薄弱部分调整教学重点。为学习能力强的学生深入学习和学习能力差一点的学生补充学习提供了条件和机会。从而实现 “互动式教学”，为 “个体化教学”提供可能性。医学形态学数字化教学平台通过多种数字化的教学资源、全新的师生互动方式，激励学生自主学习，提高了教学质量，促进了学生自学，推进传统教学向数字化信息化教学方向改革。在此基础上，我们还在数字化教学中积极运用新兴网络技术和社交媒体、移动终端，通过班级微博、校园微信公众号等交互手段，落实文明校园创建要求，加强校园网络文化建设，探索了利用数字化手段开展网络思想政治与法治教育的有效方法。

总之，形态学实验室数字化教学在实践中不断发展，利用数码互动实验室的硬件及软件资源持续开发数字化教学新内容是大势所趋。在高校教学工作中，数字化教学资源建设是教育信息化的关键。数字化教学可以集中更多更好的教学资源，促进学生的学习兴趣及学习动力，提高教师的工作效率及教学效果。数字化资源建设可以引导各级各类学校开展数字校园、智慧校园建设与应用，拓展传统校园的时间和空间维度，提升高校的运行效率，加强校际间的合作，完成教育部提出的“2020年要形成与国家教育现代化目标相适应的教育信息化体系”目标[5]，最终实现教育的信息化及现代化。