形态学虚拟切片教学模式的问题反思

郑 翔，毕文杰

(1.四川大学 华西基础医学与法医学院 基础医学专业实验室，成都 610041； 2.成都医学院 人体解剖与组织胚胎学教研室，成都 610500)

数字化虚拟切片技术现已广泛用于形态学科的实验教学[1- 3]。近年各高校普遍认为虚拟切片教学模式具有提高学习效率[2- 3, 7]、节约教师资源[3]、便于学生自学和复习[1- 5, 7]、提高考试效率[1- 4, 6- 7]、便于图像分析[2- 3]以及提高优质切片利用率[1- 4, 7]等优点。四川大学从2013年起，在原有数码互动系统上增加了虚拟切片资源，正式引入这一教学模式。在4年的教学实践中，作者感受到上述优点的同时，也注意到一些实际问题。这些问题有可能影响教学的效率和质量。实验室新技术的采用总会经历发现问题和逐步改进的过程。作者在此反思和探讨，争取为教学和管理的改进提供参考。

1 虚拟切片资源的移植和共享问题

1.1 虚拟切片资源难以靠教学单位自身力量更新完善

组织学和病理学等课程中，虚拟切片资源与过去的实物切片角色等同。虚拟切片对制片技术要求更高，但制片工作量小得多。不过，制成的优质实物切片需经采集处理才能生成虚拟切片，大部分单位难以单靠自身力量完成。一方面，传统的显微拍摄和拼接技术过于粗糙，不能达到教学仿真效果。另一方面，合成的图像在存储设备中占据空间极大，不仅需要在观察时进行数码切割，还对网速提出很高要求。因此，目前各高校普遍采用与科技公司合作的方式购买成套资源。在没有更便捷的技术之前，成套购买虚拟切片及其服务器不失为高效的方法。但购买产品而不具备加工能力，日后更新完善难免存在困难。

1.2 不同来源的虚拟切片通常难以移植和共享

目前国内外提供高质量虚拟切片资源的公司屈指可数，虚拟切片资源的价格普遍高昂。虚拟切片从扫描生成到用户读取，都在专用设备上完成[3, 8]。不同公司的设备往往采用不同的软件，图像格式互不兼容，同一图像难以在不同单位之间移植和交流。高校购买整套软硬件设备方可实现教学共享和互动。由于价格高，多数高校并未购齐所有功能模块，结果不能有效进行切片更新、自主组片考试和课外联网复习等活动。

1.3 学生并未获得更多的复习机会

由于运行管理的原因，实验课并未因引入虚拟切片教学模式而增加学生的复习力度。过去学生借用整套切片课后自行观察。学生的读片技能是在课堂上初步形成，在课后巩固和熟练的。引入虚拟切片后，学生在课堂上训练内容未发生实质变化，课后却常因电教管理人员下班而不能使用虚拟切片资源。这一问题国内多所院校都存在。因此，虚拟切片不能仅仅充当课堂教具，网络建设十分重要。今后应确保学生至少可通过校园网随时访问实验室的服务器，增加课外复习机会。

2 学生的操作和观察能力有所弱化，不利于科研训练

2.1 某些专业对显微镜操作技能有要求

显微镜操作是科研必备技能之一。对长学制的学生，本来就要求其熟练掌握显微镜操作。本科科研训练也须操作显微镜。引入虚拟切片后，学生倾向于观察电脑屏幕，使用显微镜的频次大幅下降。过去教学中强调的双眼同时观察目镜、双眼分别调整对焦和由低倍到高倍迅速定位微小标本等技巧，近一半学生到结课时仍未掌握。有的学生反映通过目镜观察会“头晕”和“不适”，也与未正确掌握显微镜观察方法有关。如何强化学生的实地操作技能，协调虚拟切片和实物切片观察的比重，值得研究。

2.2 学习形态学知识和观察镜下结构是不同的教学活动

购买了虚拟切片资源的院校大多主要依赖虚拟切片教学模式，而削减实物切片的应用。作者的观点是，虚拟切片适合用于验证和复习知识，但用于培养显微观察能力则不妥。如果仅需要了解知识、出题考试或病理专家远程会诊[3,9]，虚拟切片是上佳选择。但生物和医科专业学生不仅要掌握知识，还要体验知识的获得过程，并掌握必要的观察技巧，仅凭虚拟切片难以实现培养目标。所以在实验教学中保持足够的实物切片的观察训练仍然十分必要。

3 教师在实验指导中的角色和作用有待调整

3.1 课堂互动减少

作者分析学生的课堂提问情况时发现了问题。课堂上如有学生提出带有普遍性的疑问，教师会立即通过互动系统向全班讲解。相应问题在期末读片考试中出现，学生不再失误，这样的提问本文称为“有效提问”。如果提过的问题期末考核仍然失误(每班3人及以上)，则为“无效提问”。作者随机抽取采用虚拟切片教学前后的各3个临床医学5年制本科班的课堂提问和期末试卷，对比分析(表1)。学生总的提问频次在引入虚拟切片教学后大幅下降约2/3，且“有效提问”频次跟随下降。鉴于学生考核成绩并未变化(本文未显示该数据)，提问总数和“有效提问”次数下降，提示学生通过虚拟切片库的标注和说明等信息自行解决了部分疑问；学生似更难主动提出切中要害和有价值的问题。十余年前引入数码互动教学模式[10- 11]后，课堂互动加强。而今虚拟切片教学模式使课堂互动反而减少。课堂上师生互动减少有何影响尚需进一步研究。

表1 引入虚拟切片教学模式前后学生全学期 课堂提问的频次比较

3.2 教师指导能力的要求有所弱化

虚拟切片教学模式在减少课堂互动的同时，也弱化了对教师指导能力的要求。过去，教师教学过程中要不断为学生解惑和指点。新教师常因知识和经验不足，无法临场解决问题。实验课采用虚拟切片模式，师生互动减少，学生提问质量下降(见前)，教师指导压力因而大大缓解。现在新教师到岗第一年即参加实验带习也能应对。要求弱化后，教师缺乏自觉提高指导能力的动力，对提高教师素质和教学质量不利。

3.3 引入虚拟切片教学模式应以提质增效而非减少工作量为目的

虚拟切片库结合信息技术使学生获取知识更容易。教师课堂指导的作用看似降低，其实不然，高校教师的作用仍然十分关键。教师具有专业和教学经验，对学生进行系统和有针对性地指导。正因为有高水平教学人员汇集，高校才成为专业人才成长和创新的摇篮。如果教师依赖现成的虚拟切片资源，忽视课堂指导和互动，未充分发挥指导职能，那么大学课程的训练意义何在？因此，引入虚拟切片教学模式，根本目的是为了克服部分传统实物切片在制作、管理和应用上的困难，使实验教学提质增效，绝不能仅仅以减少工作量为目的。

4 对显微制片技术队伍的影响

4.1 虚拟切片建库对制片技术的要求更高

虚拟切片的前期制作过程与传统切片相同。由于需进行整片扫描和展示，切片的各区域都应无瑕疵。这对制片技术的要求更高。很多技术人员仍沿用老办法：制作大量切片，从中选优用于采集建库。这样做浪费严重，效率低，且成片质量无实质性提高。国内除近年有极少数改进探索[12- 13]的报道外，整个显微制片技术领域已数十年无实质性进步。严格说来，国内外现有的商品化虚拟切片多数都存在明显缺陷。如能找到制片或成像技术革新的突破口，大幅提高制片技术的精度和稳定性，将具有重大意义。

4.2 显微制片技术队伍遭遇“非进步性”萎缩

通常技术革新可造成劳动力剩余和失业。这种“进步性”的从业队伍萎缩并不损害行业的生产力和创造性。虚拟切片这一新技术也有类似作用。因此，实验室对技术人员的依赖和要求大幅降低。需求下降致使重视不足，队伍规模逐渐萎缩，且缺乏专业化和高水平的制片技术人员。以四川大学基础医学与法医学院2005年和2015年的数据为例(表2)可见一斑。如前所述，几十年来显微制片技术并无实质性革新，而虚拟切片建库仍需要高质量的制片操作。但目前国内整体制片水平下降，钻研显微制片的高水平技师不足，虚拟切片库的质量有待提升。如何激励和吸引优秀人才从事显微制片工作，夯实技术根基，是现实而紧迫的问题。

4.3 技术人员直接参与切片建库

一个普遍且由来已久的问题是：技术人员和教师之间沟通脱节，教师更多地影响甚至垄断了切片建库的工作。举个例子：国内某公司的一张虚拟切片，注解中标注由某知名教授提供，制片条件为“Zenker固定液固定，HE染色”。但有经验的技师不难发现，切片上红细胞完好，弹性纤维紫染，显然既不是Zenker固定液，也不是单纯的HE染色。教师往往不熟悉技术，不能调动技术人员的创造性，创建的信息也不可靠。应鼓励技术人员参与资源建库，加强技术人员与教师和服务公司之间的沟通。只有强化技术参与，才能保证虚拟切片的质量。

表2 四川大学基础法医学院2005与2015年专职显微 制片技术人员数据比较

*其中1人60岁，并已于2016年底退休

5 结语

虚拟切片教学模式是大势所趋。当前不少院校都已引入这一模式，已有报道都关注其优点，除指出建库的技术性困难[4,8]外，未见负面评价。作者在此反思教学实践中显露的问题，目的是发现不足，为进一步完善虚拟切片教学提供参考。根据本文提出的问题，今后应在以下3方面改进：1)提高虚拟切片的可移植性和共享效率；2)重视课堂指导，提高课堂训练强度和质量，让虚拟切片资源在课外发挥更大作用；3)激励显微制片技术的改进和技术队伍的成长，保证虚拟切片建库的质量。