数字化切片结合远程教学在成人教育病理学实验教学中的应用

方贤磊 彭小燕 卢小敏 陈 欢 舒 旭

1.湖南医药学院基础医学院，湖南怀化 418000；2.湖南医药学院继续教育学院，湖南怀化 418000

研究表明，我国医疗卫生资源不均衡，基层医生普遍受教育程度不高。随着医疗技术的迅速发展，基层医生迫切希望能够获得继续教育的机会，以此来提高自身理论知识水平[1-2]。病理学是一门侧重研究疾病形态学改变为主的基础医学专业课程，又是联系基础医学与临床医学重要的桥梁课程，病理学实验教学是病理学课程的重要组成部分[3-4]。传统的病理学实验教学内容死板、形式单一、枯燥乏味，致使实验教学优势及特色不明显，学生缺乏学习兴趣，不利于学生掌握疾病的病理形态学变化[5-6]。随着疾病发病率下降、疾病谱系的改变及传统病理切片易损耗等特点，一些典型疾病的病理切片很难再收集，这给病理学实验教学带来了极大的挑战[7]。近年来，伴随计算机技术及数字化图像的飞跃式发展，病理学科的发展也进入了数字时代[8]，以“数字化切片”为载体的实验教学模式作为一种新的教学手段应运而生，其不仅具备传统切片的所有功能，同时还可以实现多人共享，拥有全视野、可连续动态观察、易储存等特点，能够确保教学切片的一致性和长期性，不仅丰富了教师的信息化教学手段，还极大地提高了学生的学习兴趣[9]。

本研究以“数字化切片结合远程教学工作”为例，对湖南医药学院医学成人教育中病理学实验教学改革的经验以及在教学过程中的心得体会进行总结，旨在为成人教育其他学科的实验教学开展线上实验教学提供有利的借鉴。

1 远程教学在成人教育病理学实验教学中实施的作用

1.1 能够解决病理学实验教学线下无法开展的问题

由于大部分成人教育学生为基层医务工作者，这类学生普遍受教育程度偏低、学习时间不固定[10]。不仅如此，在教学过程中高校对非全日制学生的教学资源投入相对有限，这些综合性因素致使成人教育学习方式大多以学生自学为主、教师面授为辅，在很大程度上影响了学生学习的积极性，学习效果并不理想[11]。病理学授课内容侧重于形态学教学，实践性较强，但成人教育学生无法脱产进入高校面授实验课，从而导致实验课与理论课脱节，学生失去学习兴趣的同时也很难达到学习目的[12]。而现代远程教学技术可有效解决这一难题，教师可通过在线教学软件，如钉钉、雨课堂、超星等软件进行远程教学，在线上开展实验教学，从而可以实现理论与实践相结合，将线下实验课开展至线上，有效解决成人教育学生无法参加线下病理实验教学的难题。

1.2 能够结合学生实际，有利于打破传统实验教学的局限性

病理学教学内容繁多而复杂、实验课时少、教学手段单一，不仅增加了教师教学的难度，而且给学生的学习带来了一定的困难[13]。成人教育学生具有丰富的临床经验和较强的实践能力，但缺乏基础理论知识。不仅如此，目前成人教育使用的《病理学》教材大多沿用的是普通全日制学生使用的理论教材，没有配备专门的实验教材，全日制学生使用教材有较为显著的特点：理论性强、实践性弱，教材的先进性展示不够充分，与临床实践脱节严重，致使学生学习兴趣缺失，达不到教学目标。远程教学具有开放性、覆盖面广、多学科间可相互补充、及时便捷等优势[14]，在远程教学模式下开展实验教学可以打破传统教学的限制，有利于教师发挥教学的创造性。

1.3 能够始终坚持以学生为中心的教学地位

成人教育对象主要为承担繁重临床工作的基层医疗骨干力量，学生无固定的学习时间、生源较为分散，很难在固定时间集中开展教学。远程教学不仅可以将有限的教学资源合理化利用，根据学生的实际工作情况制订授课计划，合理安排学习时间；还可以在远程教学活动中促进学生与教师间积极有效的互动，从而避免因心态紧张而回避参与教学活动。教师还可通过远程教学平台实时监控学生学习的情况，督促学生完成课程的学习任务，使学生积极主动参与教学活动。

2 数字化切片在成人教育病理学教学中的实施

数字化切片又称虚拟切片（whole slide imaging，WSI），是通过数字切片扫描系统将传统病理切片的标本图像扫描后转换成为具有超高分辨率、全视野、连续动态化切换的数字化图像，同时还能完整的保留传统病理切片的信息[15-16]。相较于传统病理切片而言，WSI的应用，不仅改革了传统的病理学实验教学模式，使得病理实验教学更加数字化和网络化，而且还实现了最大程度的教学资源共享。解决了成人教育实验教学难题的同时，还能够满足全日制学生线上教学的要求，极大地提升了学生的学习效率[14]。

2.1 构建数字化病理切片库

病理学实验教学主要为大体标本观察、组织切片观察以及临床病例讨论三个部分。近年来随着我校办学规模的不断扩大，招生人数逐年增多，教学切片损耗量日益增加等因素，致使在用的病理切片已无法满足日常的实验教学需求。尽管为了维持教学从公司购买了部分补充切片，但通过购买的切片无论是在制片质量还是在典型病变区域选择上都差强人意。在日常实验教学过程中，经常出现教师示教有病理切片，而学生因病理切片少而无法自主观察的情况，致使学生缺乏学习兴趣及动力，实验教学无法达到教学目标。为改善缺少病理切片的情况，课题组教师利用休息时间在附属医院临床病理科收集典型的临床标本，制片后用于教学。但病理科临床标本资源有限，如一些典型疾病（如大叶性肺炎等）由于内科治愈率很高，很难获取相应的病理标本，而大叶性肺炎是病理学教学内容中非常重要的知识点，因而怎样将数量少的病理切片最大化利用一直是困扰病理学教师的难题。不仅如此，即使在病理活检中能够获得可用于教学的病理标本，其使用也会受到诸多因素的限制，如住院患者的手术标本保存有明确的时间要求、疾病手术标本取量少、手术标本除作经典的HE染色诊断外，还可能被用于免疫组织化学法染色、分子病理诊断等，致使剩余很少的标本能用于教学。甚至在学习重要传染病章节时，部分教学内容（如伤寒、麻风病）实验教学一直是缺失的，学生只能观察教材中的图片，导致理论与实践不能相结合，致使学生在课程学习过程中一直处于滞后状态。

为此，课题组成员根据成人教育课程教学大纲安排，按照授课计划收集整理出成人教育病理实验教学所需的传统病理学切片，其中病理学总论部分12张切片、各论部分18张切片，罕见疑难病8张切片。将收集整理完成的传统病理切片通过Precice 500全自动数字切片扫描系统扫描后形成WSI。由我校第一附属医院病理科采购的WSI扫描系统Precice 500为全自动数字切片扫描系统，该系统是利用切片载物台自动控制（X/Y/Z轴）系统，通过显微光学成像和数字图像采集，进行载物台切片的自由移动、采集，通过软件系统扫描、拼接成整张WSI，利用电脑显示器或手持移动设备即可浏览全视野数字切片。此过程为全自动过程，可同时放5张切片在载物台上，进行不间断的切片扫描，可取代显微镜目镜观察，并通过显示器或网络进行观察读片。见图1。

图1 Precice 500全自动数字切片扫描系统

课题组成员利用全自动扫描系统将传统玻璃切片扫描后形成WSI，并将WSI按照章节进行保存从而完成数字化切片库的建设。数字化切片库的构建不仅丰富了病理学实验教学手段，而且解决了传统切片难以长期保存的问题，改变了传统玻璃切片易损耗、部分病理切片来源少的现状，且WSI可以呈现连续高清的图像，提高了教学资源的准确性。目前我校的数字化病理切片库主要包括三个部分：基本教学库、技能考核库和资源拓展库。教学库的构建主要涵盖病理学成人本科教学大纲的教学内容，能够满足成人医学本科教育的要求；技能考核库的构建主要由学生需要掌握的常见疾病切片组成，能够达到课程考核的目标；资源拓展库的构建主要由罕见病、疑难病数字化切片组成，旨在开拓学生对疑难病、罕见病病理变化的视野，补充和丰富教学库。

2.2 WSI链接转换生成二维码用于病理学实验教学

传统玻璃切片通过Precice 500全自动数字切片扫描后转化为WSI，通过远程会诊系统将WSI的链接直接转化生成相应的二维码，学生在电脑端可点击链接直接打开WSI或使用手机端直接使用微信扫描二维码即可将WSI打开，不仅可以模拟显微镜在固定倍率下观察（1×、2×、5×、10×、20×、40×、80×等）组织切片，还可以在一定范围内（1×～80×）实现动态连续的视角下浏览切片，可实现线下预习、线上课堂学习、线下复习的“三线”实验教学，打破时间与空间的限制，学生可随时打开数字化切片库观察典型病变，不仅有利于发挥学生自主能动性和驱动学生的学习兴趣，还解决了教师对一些罕见病的病理切片无法示教的难题。见图2。以WSI的模式开展实验教学后，问卷调查研究表明学生在对教师的教学评价活动中均对这种模式下的实验教学给予了很高的评价，同时提高了学生的学习效率。

图2 WSI链接转换生成二维码，手机端扫描后即可观察病理切片

3 WSI结合远程教学在成人教育病理学实验教学中开展的作用

3.1 可培养学生自主观察切片的能力，激发学生的学习兴趣

成人教育病理学课时数少且教学内容繁杂，学生基础知识薄弱，大部分学生难以掌握实验教学内容，往往会因此而失去学习兴趣。在教学过程中，课前教师可通过QQ群、钉钉、超星学习通等平台将实验课需要讲授的病理切片二维码发送给学生，学生可做到提前预习，课中可通过数字化切片结合远程教学实时模拟显微镜观察组织切片，使学生容易观察到病变部位及病理变化特点，课后学生可通过手机端、电脑端在任何有网络的场所自主观察切片，从而培养学生自主观察和思考的能力。

3.2 有利于开拓学生视野及认识疾病的本质

成人教育学生临床经验丰富，理论知识欠缺，对疾病本质的认识不足。在数字化切片库建立过程中，注重选择经典的临床案例，从实际出发探讨疾病的发生过程，分析临床病理联系，解析疾病的本质。WSI结合远程教学模式下开展病理学实验教学，有利于开拓学生的视野、与时俱进，了解现代化医院使用信息化技术手段开展的一些远程医疗工作，包括远程病理诊断、远程手术操作等。

3.3 有利于教师与学生间、学生与学生间开展互动交流

WSI结合远程教学的模式不仅丰富了教师的教学手段，还加强了师生间、学生间的交流与互动。在授课过程中，可由教师先示教，重点讲解疾病的病理变化，教师示教完成后学生可通过手机微信扫描或者电脑端自主观察切片，并可将难点标注，线上提出问题，教师在线上课堂即可给予全面指导，不受时间和空间的限制，有效加强了学生与教师、学生与学生间的沟通，克服了传统病理学实验教学局限性的同时提高了教学效果和学生的满意度。

4 WSI结合远程教学在成人教育教学中开展的不足之处

WSI结合远程教学不仅可应用于成人教育病理学实验教学，还可为全日制学生开展线上实验教学提供参考，此种实验教学模式拥有广阔的应用前景。虽然WSI结合远程教学模式优势明显，但其也有较多的不足之处：①WSI无法替代传统显微镜，无法模拟显微镜实际操作的过程，医学生仍需要掌握显微镜基本的使用方法，能够在显微镜下识别典型的病理变化；②数字化扫描系统费用昂贵，广泛用于医院临床病理诊断，高校如专门用于教学，需要足够的教学经费投入；③WSI的内存较大，对计算机存储设备要求较高，教学示教过程中偶有卡顿的现象；④线上教学对教师端与学生端的网络环境要求较高，没有流畅的网络环境作为支撑，线上实验教学很难流畅、有效的完成。

5 讨论

病理学课程教学内容繁杂、实践性强，将WSI结合远程教学模式应用于成人教育病理学实验教学中是信息化时代快速发展的趋势。该模式的应用不仅打破了时空限制，实现了线下预习、线上课堂学习、线下复习的“三线”实验教学模式，而且有利于学生发挥自主能动性和激发学生的学习兴趣。随着互联网+、5G等信息化技术的快速发展，必将推动成人教育模式的转变，WSI结合远程教学模式不仅可以提高教师“教”的水平，而且还可以帮助学生提高“学”的效率，促进基础医学形态学课程间实验教学建设的交流与融合。