数字切片在植物病理学实验教学中的应用分析

摘要 为提高植物病理学实验教学质量与效果，本文对该课程的教学模式进行分析。探讨了数字切片技术在植物病理学实验教学中的应用，并分析其应用优势，包括提高学习效率，多维度认识病原，激发学习兴趣，改进评价体系，以及促进共享交流。同时，对数字化切片在植物病理学实验教学的应用进行分析。实践表明，基于数字切片的实验教学模式提高了学生的学习兴趣和主动性，为实验课考核提供了新的模式，提高了教学质量。

关键词 数字切片；植物病理学；显微镜；实验教学

中图分类号 G642.0；S43" " 文献标识码 A" " 文章编号 1007-7731（2024）16-0120-04

DOI号 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.16.028

Applied analysis of digital slices in experimental teaching of Plant Pathology

SHI Ruizhu" " LI Yongqiang" " GAO Tantan" " REN Zhengguang" " YAN Zhe

（College of Biology， Resources and Environment， Beijing University of Agricultural， Beijing 102206， China）

Abstract In order to improve the quality and effectiveness of Plant Pathology experimental teaching， the teaching models of the course were analyzed， the application of digital slicing technology in Plant Pathology experimental teaching were explored， and" its advantages were analyzed， including improving learning efficiency， multi-dimensional understanding of pathogens， stimulating learning interest， improving the evaluation system， and promoting sharing and communication. At the same time， the use of digital slicing in experimental teaching of Plant Pathology was analyzed. Practiced had shown that the experimental teaching model based on digital slicing had improved students learning interest and initiative， provided a new model for experimental assessment， and improved teaching quality.

Keywords number slicing; Plant Pathology; microscope; experimental teaching

数字切片是玻璃切片通过技术手段转化后生成的虚拟切片，具有全视野、高精度和易保存等特征。常玲玲等[1]研究认为，数字切片能完整保存玻璃切片的全部信息，后期观察切片时只需利用专业软件进行浏览和分析即可，无需配套显微镜。当前，数字切片已被广泛运用到医学多个细分领域，如病理学、组织学、胚胎学以及显微形态学等实验课程教学中。植物病理学实验是一门强应用、重实践的显微形态学课程，学生通过大量观察植物病理切片，学习相关技能及知识。该课程实验教学借助显微镜观察玻璃切片标本，能够直观地观察植物病害的病原结构以及寄主的病理变化等形态特征，从而加深学生对理论知识的理解。因此，植物病理切片是植物保护学专业多门实验课的重要载体之一，是实践教学的重要教具和基础实验材料。

将数字切片应用于植物病理学实验教学的相关研究较少，杨广玲等[2]将数字化虚拟切片应用于植物病理学实验教学中，其提高了植物病理学实验课程的教学效果。本文分析在“互联网+”背景下数字切片在植物病理学实验教学中的应用，探讨其对学生自主学习、教学效果和显微形态学实验考核模式等的影响，以及分析其在实际教学中值得注意和改进的地方，以更好地发挥这一新型教学模式的作用。

1 植物病理学实验教学模式分析

一是玻璃切片管理方面。欧阳萍等[3]研究认为，玻璃切片易损坏、易褪色，需要定期更新，制作费时费力。部分标本收集困难（如检疫性病害），其玻璃切片可能只有1～2片，只能进行示范教学，学生独立观察的条件有限。

二是教学条件方面。常规教学场景中，学生要借助显微镜等在实验室开展实验，这一定程度上受到实验室空闲时间和学生主动性等因素的影响，课后复习阅片可能具有一定难度。李春妹等[4]研究认为，在常规植物病理学实验教学场景中，学生仅能在规定的实验教学时长内观察实验材料，课后复习、反复观察等的条件有限。

三是教学效果方面。在实验教学模式中，由于时间限制，学生对于每种病原可能只能观察少数几张玻片，对该病理结构的全貌或不同病理阶段的认识程度有待进一步提高，部分学生可能仅观察实验报告绘图所对应的切片部位。常规教学模式下，每张玻片均贴有对应的病害名称标签，学生通过查找资料等方式将玻片中的信息与相关资料信息对应，并完成实验报告。在此过程中，学生可能更多的是关注当前玻片所具有的特征，而对其他病害或病原信息的重视程度有待进一步提升，造成知识碎片化[1，3]，实验教学效果有进一步提升的空间。

四是学生学习兴趣方面。学生在初期接触植物病害病理结构时，对寄主组织和病原组织的分辨能力有待进一步提升；对于一些病理结构不明显、不典型的玻片，部分学生可能需要在教师的协助下找到目标，影响其对植物病理学的学习兴趣。

五是考核评价方面。于杰等[5]研究认为，实验考核是促进实验教学体系改革的重要手段之一，是检验教学组织效果和提高教学质量的重要环节之一。常规实验教学中，对学生的考核模式由两个部分构成，即平时成绩+期末上机考试成绩。平时成绩即实验报告成绩，由学生每次上交的实验报告质量决定；期末考试为上机盲考玻片（掩盖住玻片标签），学生在镜下找到目标视野后写下玻片中病原的分类地位及结构特征，由教师镜下确认结果。期末上机考试时，学生分批上机，可能会存在漏题情况，考核效果有待进一步提升。

2 数字切片库的建立及应用

数字切片可以通过两种方式获得，一是在显微镜上装配高分辨率的相机进行拍摄，尹伟等[6]将高倍放大的玻璃切片进行“Z”字形拍摄，并用相关软件将局部图像进行拼接，由此生成一张数字切片。二是利用搭载线性扫描技术的全自动数字切片扫描系统，其传感器在物体上移动扫描的同时将图像传输到计算机，且搭配自动聚焦等智能化功能，节约了扫描时间，适用于大规模的数字切片扫描工作。

选用Motic EasyScan全自动数字切片扫描系统，用其对标准厚度玻片、染色处理等较简单的玻片进行数字化扫描；用搭载了摄像单元的Motic电动显微镜对非标准载玻片、切片标本较厚等复杂玻片进行数字化扫描，并利用配套软件进行拼图。生成的数码切片在配套软件的支持下，可以实现0.1～40.0倍无极变倍阅片。数码切片生成后，对其进行编号、命名，形成数码切片总库，再根据教学大纲中各相关实验课的内容进行分类、整理，形成各实验课程的子库。实验课上，学生查阅当次实验所对应子库即可阅览，无须在总库中寻找。此外，组建了Motic显微数码互动实验室，配备了40台（套）电脑和生物显微镜，为数字切片在实验课上的应用提供了便利条件，学生可以在课外通过个人电脑远程访问数字切片库。

3 在植物病理学实验教学中的优势分析

3.1 提高学习效率

引入数字切片后，不必特意展示切片名称，只需给出一定范围，学生即可根据需要掌握实验课所观察切片的相关病理特征，在观察、分析、鉴别和判断的基础上，确定每张数字切片对应的病理结构，并完成课程作业。这增加了学生思考的过程，拓展了学习的深度和广度，强化了各知识点的连接。

3.2 多维度认识病原

引入数字切片后，由于不再受时空及病原材料等的限制，对于同一种病理结构，学生可以观察多张数字切片，从多维度观察该病理特征，从而掌握病理结构的全貌（图1）。

3.3 激发学习兴趣

“互联网+数字切片”的教学模式不仅能增加学生阅片时间和数量，还可以根据玻片的质量，在进行数字切片分类管理时，按难易度分类，让学生由易到难进行观察，逐渐掌握切片标本的观察技巧及鉴别生理组织和病理组织的技巧，从而激发其学习兴趣，提升实验操作技能（图2）。

3.4 改进评价体系

引入数字切片后，教师可以选取统一的数字切片作为考试材料，保证了试题的一致性，再配合Motic显微互动教学软件的作业提交功能上传考试结果，使考核方式更科学高效，保密性更强，从而实现对教学质量评价体系的进一步优化。

3.5 促进共享交流

数字切片具有共享性，通过网络即可实现共享，因此，从其他单位借阅数字切片较为方便，避免了邮寄过程中玻片的损坏以及借阅时间的限制，方便教学交流，丰富了实验材料。

4 数字化切片在教学使用中的思考

4.1 实验能力有待进一步增强

一方面，显微镜操作是植物保护专业所需的基本技能之一，涉及焦平面调节、光路调节和视野调节等环节的配合。欧阳萍等[3]研究认为，学生在阅览数字切片时，具备视野调节功能，而无法模拟针对显微镜的其他操作，这可能会在一定程度上影响学生学习操作显微镜的能力。另一方面，制作切片标本是植物保护专业学生所需的基本技能之一。在实验课堂上，由于时长限制，一般不会要求学生制作耗时很长的永久切片，而是准备新鲜病害标本，由学生独立制作临时切片并在显微镜下观察，训练其切片能力，这也是植物病理学研究中较为常见和简便的一种实验操作。

4.2 配套软件有待进一步改进

数字切片的软件类型较为多样，其中，专业软件如Case viewer[7]等需下载软件并安装到电脑上，才能用于数字切片阅览；也有购买专业软件安装在服务器上，学生端通过网络浏览器即可浏览数字切片，如Motic Virtual Microscope[8]。宋阳等[9]研究认为，由于专业软件费用较高，在考虑预算的情况下，可以与网盘、在线交流群和雨课堂等线上工具搭配使用，但其使用体验可能会受到一定影响。

翟小润等[7]研究认为，专业软件更多的是针对电脑端使用，手机界面使用体验有待进一步优化，因此开发针对移动端的配套软件，更能满足学生利用碎片化时间阅片的需求。王燕舞等[10]研究认为，目前数字切片软件的功能较简单，具有如放大、缩小和标注等功能，而互动性功能有待进一步补充，以满足师生互动、学生讨论等需求。

4.3 共享课程有待进一步开发

当前，数字切片仅针对校内学生使用，骆乐等[11]研究认为，需要进一步探索建设慕课、线上示范课程等公共课程，扩大授课对象范围，为学生提供更多优质教学资源，也为教师之间相互交流提供便利条件。

5 结语

教育数字化是教育的发展趋势之一，是人才培养的重要路径之一[12]。本文对数字切片在植物病理学实验教学中的应用进行探讨，利用切片扫描仪、有拍照功能的显微镜将照片拼接后形成数字化病理切片，配合相关软件可以在实验课堂上使用，同时课堂外学生也能远程访问数字切片库，充分发挥数字切片不受时空限制的优势，为植物病理实验教学注入活力，丰富了植物病理实验的教学方法，巩固了理论教学成果，提升实验教学质量等。在教学实践中，需要注意虚实结合，不断更新、改进配套软件等，使数字切片在实验教学中发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1] 常玲玲，黄勇，赵晓民，等. 数字化切片在动物病理解剖学实验教学中的应用[J]. 实验室研究与探索，2021，40（10）：193-196.

[2] 杨广玲，董会，张卫光，等. 数字化虚拟切片在植物病理学实验教学中的应用[J]. 中国现代教育装备，2015（19）：23-25.

[3] 欧阳萍，耿毅，郭红瑞，等. 数字切片在动物病理学实验教学中的应用与思考[J]. 黑龙江畜牧兽医，2020（5）：142-144，153.

[4] 李春妹，凡强，张以顺，等. 植物学实验教学中数字切片的应用[J]. 植物学报，2016，51（4）：560-564.

[5] 于杰，任薇，王壮. 《植物学实验》课程体系改革与实践[J]. 西南师范大学学报（自然科学版），2013，38（10）：185-188.

[6] 尹伟，刘双双，方三华. VS120虚拟数字切片扫描系统的应用和管理[J]. 实验室研究与探索，2019，38（8）：105-109.

[7] 翟小润，聂运娟，车慧连，等. 数字切片库在病理学实验课中的应用[J]. 基础医学教育，2023，25（8）：712-714.

[8] 谭小华，肖玲，潘爱华，等. 数字虚拟切片的云盘共享和移动应用[J]. 解剖学杂志，2018，41（6）：732-733.

[9] 宋阳，丁艳芳，任翔，等. 基于数字切片、雨课堂和QQ群课堂功能的组织学实验课线上教学和考评体会[J]. 中国组织化学与细胞化学杂志，2021，30（1）：102-106.

[10] 王燕舞，刘俊，胡瀚洋，等. 数字切片在组织学实验课程改革中的应用现状分析[J]. 中国组织化学与细胞化学杂志，2022，31（3）：316-320.

[11] 骆乐，姜伟丽，张顺仓，等. 数字切片系统在植物学实验教学中的应用[J]. 高校生物学教学研究，2021，11（4）：53-58.

[12] 沈万根，张博天. 东北边疆民族地区农村养老服务高质量发展研究：基于吉林省延边朝鲜族自治州的实地考察[J]. 税务与经济，2024（2）：106-112.

（责任编辑：杨 欢）