基于数字化切片的虚拟人体组织学实验教学的应用效果探讨

李艳，钟近洁，刘春燕，郭琼，冯树梅*

（1新疆医科大学基础医学院组织学与胚胎学教研室，乌鲁木齐 830011；2浙江大学医学院基础医学系，杭州 310058）

组织学与胚胎学作为一门医学基础课程，是维系基础医学与临床医学间的桥梁学科，同时也是培养医学生基础理论知识、创新能力的关键环节之一[1]。组织学与胚胎学的学科特点强调以形态结构为基础，具有很强的直观性，尤其在实验课教学中，对于机体微细结构在显微镜下的形态认识和理解，既是教学的重点，也是难点[2]。目前数码显微互动系统已广泛应用于实验教学，但仍存在一些不足，往往受到时间和空间上的限制。数字化切片技术的迅速发展，实现了在电脑屏幕上模拟传统显微镜，为传统组织胚胎学实验教学模式带来了机遇。为此，我们制作了基于数字化切片的虚拟人体组织学实验教学系统，并在新疆医科大学2017级护理本科专业2个班级学生进行应用，通过发放调查问卷及实验考试的方式对教学效果进行评价，旨在了解基于数字化切片的虚拟人体组织学实验教学效果的影响。

对象与方法

1 研究对象

选择新疆医科大学2017级护理本科专业学生为研究对象，两个平行班级护理2017-2班（57人）和护理2017-3班（57人）参与实验研究，前者为实验班级，后者为对照班级。

2 研究方法

2.1 基于数字化切片的虚拟人体组织实验教学课程的制作

通过使用PanoSlice数字化全景切片扫描系统，建立新疆医科大学人体组织学全套数字化切片。并在此基础上，经后期教师录音、鼠标指示，字幕显示和视频录制等手段的运用，制备出整套虚拟人体组织学实验教学视听课程系统[3]。并将其上传至新疆医科大学组织学与胚胎学课程网站。

2.2 基于数字化切片的虚拟人体组织实验教学课程的应用

在教学的全过程中，实验班-护理2017-2班（57人）学生采用数码显微互动系统结合虚拟人体组织实验教学课程授课，要求学生在课前和课后均要访问课程网站，使用虚拟人体组织学实验教学资源进行预习和复习；对照班-护理2017-3班（57人）学生仅使用数码显微互动系统授课。

2.3 研究效果评价

2.3.1 教学满意度调查

实验教学结束的最后一次复习课上发放调查问卷，对教学方式、数字化切片的感兴趣度、对学习效果的影响等方面进行调查。问卷共发放57份，回收57份，经统计，全部真实有效。

2.3.2 实验考核

依据教学内容安排实验考试，方法采用多媒体幻灯片考试，20张幻灯片，每张幻灯片分数5分，共计100分；考试为20min。

3 统计学分析

实验成绩录入Excel表格，使用统计软件SPSS 19.0进行数据分析，计量资料以均数±标准差(¯x±s)表示，采用用独立样本t检验，以P＜0.05表示差异有统计学意义；计数资料以%表示。

结 果

1 教学满意度

教学一学期后，为更好了解学生需求及对实验教学的反馈，我们设计了一套调查问卷，通过14个小问题（包括单选题与多选题），对虚拟人体组织学实验教学的感兴趣度、对学习效果的影响等方面，针对实验班级进行了问卷调查。综合分析问卷结果显示：80.7%（46/57）的学生希望在实验教学中使用数字化切片视听教学资源； 78.9%（45/57）的学生认为虚拟人体组织学实验教学资源很有用，并经常使用；对于课后学习，80.7%（46/57）的学生更偏向于纸质教辅和数字化教辅相结合；94.7%（54/57）的学生赞成使用电子终端设备进行虚拟人体组织学实验教学的观察及学习，其原因主要为：数字化切片新奇有趣，有利于学生提高学习兴趣；方便学生与老师的互动；可动态、直观、形象地显示图文资料，方便学生理解；是未来的发展趋势，应保持与时俱进。

问卷结果表明，学生普遍认为数码显微互动系统结合数字化切片教学要优于单纯的数码显微互动系统教学，便于观察、提问、交流和课后复习，丰富了他们的学习方式及内容，有利于学习效率及成绩的提高。

2 实验成绩

护理专业两班级的实验成绩比较，实验班级高于对照班级（表2），由此说明采用数码显微互动系统结合数字化切片授课，其实验成绩高于单纯采用数码显微互动教学的实验成绩，教学效果具有显著性差异。

表1 新疆医科大学2017级护理专业两班级实验成绩比较Tab.1 Comparison of experimental results between two groups of 2017 nursing majors in Xinjiang medical university

讨 论

数字化切片又称数字化虚拟切片，首先使用显微镜对玻璃样本切片进行全自动数字化扫描，获得高清全景图像，并结合可靠、高效的无缝拼接技术及相关计算机视觉技术制作出包含完整样本图像信息的显微数字全景切片。通过电脑或手机操作，选取切片上任意位置，可进行倍率的放大和缩小，模拟了普通光学显微镜的观察，使学生更好地掌握整体与局部的相互关系[4]。

目前实验教学使用的数码显微互动系统将显微镜下切片的图像传递到电脑屏幕上，已经极大提高了教学效果[5]，但仍需耗费一定人力、物力和时间制作教学切片，且切片质量很难保证。数字化切片的应用，赋予了组织学与胚胎学实验教学全新的模式，是对传统的实验教学进行的改革和补充[6]。它突破了传统实验教学需借助显微镜观察的局限性，通过高精度的扫描，生成全视野的数字切片，图像清晰，色彩逼真，保存切片的完整信息，克服了玻璃切片易破损，易褪色，不易永久保存等缺点，尤其对一些罕见的组织切片，扫描后形成数字化切片有利于防止资源丢失和教学资源共享。其次， 从“学”来讲，传统的实验教学已不能满足学生的求知需求，通过调查问卷反馈的信息以及实验成绩结果显示，更多的学生愿意使用数字化切片，这种新颖的教学模式，激发学生们的学习兴趣和热情，启发创新思维，同时，不再局限于课堂和实验室，学生可随时随地通过网络平台利用数字化切片进行课后复习和自主学习，进一步提高学习效果，激发学习动力[7]。从“教”来讲，数字化切片也为教师提供了极大的便利，教师可对学生疑惑的结构在计算机上进行解答，增加了师生之间互动交流，极大方便了教学过程。同时，数字化切片能拍照取图，为教师编写课件提供了很好的素材，节约大量的资料搜集时间，此外，教师在运用数字化切片教学的时候，可以同时打开多个切片，从而能够开展对比式教学，有利于学生的学习效率提高。数字化切片可以简化实验考核方式，通过直接观察数字化切片使得实验考核内容更为多样，形式更为灵活［8］。最后，数字化切片还可以应用于其他形态学科的实验课教学，有利于学科之间交融和交流，提高教学资源的利用率［9］。

数字化切片虽有众多优势，但并不能完全取代传统的显微镜及玻璃切片，我们仍然要培养学生熟练掌握显微镜的使用方法，学会在显微镜下观察组织结构。因此，数字化切片结合数码显微互动教学更适用于实验教学。

基于数字化切片的虚拟人体组织实验教学课程为组织学与胚胎学这门学科提供了一种新颖、灵活、节能、高效的现代化实验教学模式。随着信息技术的快速发展和校园网络的进一步完善，数字化切片必将成为实验教学发展的趋势，在提高教学水平和质量的同时，为学生提高学习成绩，丰富学习方式，优化学习环境提供一个自主学习的平台［10］。