浅析显微数码互动系统在病理学实验教学中的应用

李惠芬 盐城卫生职业技术学院，江苏省盐城市 224006

病理学是一门研究疾病病因、发病机制、病理改变的科学，是连接基础医学和临床医学、理论性与实践性并重的一门桥梁学科。理论教学着重讲解病理学的总论和各论内容，实验教学则通过观察大体标本、组织切片、动物实验以及病例讨论，认识病理变化，以达到理解和掌握病理学知识的目的。传统的病理学实验教学是以学生看片读片、教师口授答疑为主要教学方式，以显微镜、挂图、幻灯片为主要教学手段，这种模式自上世纪40年代建立以来基本没有变化。进入2l世纪，计算机的普及在促进社会和科技空前发展的同时，现代信息技术也逐渐融进了高等医学教育的课堂。特别是随着图像数码化处理技术的应用，显微数码互动系统使病理学实验教学的方式发生了根本性的改变，化解了纠结传统实验教学多年的难题，形成了师生互动和图像共享的高效率教学新模式，不仅拓展了形象思维空间，而且显著提高了教学质量。

1 病理学实验教学传统模式及局限性

传统的病理学实验教学模式，大多数是教师在讲台上通过黑板画图、挂图、标本、幻灯片进行示教，学生在台下独自使用显微镜对切片进行观察、描述或完成画图作业。这种实验教学方式存在诸多缺陷，主要表现在下列几个方面。

1.1 资源缺乏 由于疾病谱的限制，有的病种病变组织来源有限，可以用于病理学实验教学的切片明显不足，而且切片损坏后又难以得到及时补充，使得实验教学资源严重缺乏。

1.2 方法旧 实验教学中，教师以显微镜、挂图、幻灯片为主要教学手段，既不直观，又不生动，而且教师讲解的图像往往与学生镜下观察的并不完全吻合。学生总是拿着书中的图样或挂图“对号入座”，识别切片中许多非典型病变，而不能从器官、组织、细胞的不同染色、不同生理状态、不同断面去综合分析，辨别标本和切片组织取自于疾病过程的某一阶段，因而难以全面了解和掌握整个疾病过程的病理变化。

1.3 互动少 观察切片过程中，教师与学生之间、学生与学生之间缺乏有效的交流手段，教师常行走于有疑难问题的学生之中进行示教或对学生进行个别指导。教师要数遍重复回答学生们提出的相似问题，而学生也只能单独观察自己的实验内容，在有限的时间内很难得到教师的有效指导。

1.4 共享难 学生在课堂中只能观察自己的显微镜，不能同时看到其他同学显微下病理切片的内容，教师也很难发现某个学生所观察切片中的典型结构并显示给其他学生观看。在教学中遇到一些典型图像不能实现传送和储存，也无法在其他的时间或不同的实验教学中再现。

1.5 效率低 受教学课时的限制，教师在课堂上除了讲授如何观看病理切片，只能指导有限的几位学生。大部分同学不能得到有效而及时的辅导，完全靠自己观察，而且在一节课中，学生也只能看到自己手中的几张切片，无从了解其他相关内容，所接受的知识信息量小。同时，由于教师常常奔走于提出疑难问题的学生之间，进行示教或对学生进行个别指导，难以对整个课堂适时监控。学生观察切片过程中看没看或看没看懂或找到的结构、病变对不对，教师并不完全清楚，难以有的放矢的示教，必然影响到学生的学习效果。

2 显微数码互动系统在病理学实验教学中的应用

显微数码互动系统是数字化、网络化、开放型互动实验教学系统，是一套功能强大、操作方便、界面友好的多媒体互动教学系统。它利用数码技术和网络传输将实验室的教师用显微镜、学生用显微镜以及其他网络化的实验设备有机的联系在一起，从而构成以学生为中心的人性化实验教学模式，将讲解、示范、观察、问答、讨论、测试和监督等各个环节有机结合在一起，为学生提供个性化发展的学习平台。

2.1 显微数码互动系统组成 显微数码互动系统包括教师端控制程序和学生端控制程序。教师端的功能主要分三大部分：授课等常用功能、系统功能和其他相关功能。（1）授课等常用功能。授课、屏幕监控、屏幕转播、远程控制、屏幕锁定、声音广播、语音对讲、远程指导。（2）系统功能。系统、声音设置、作业查看和帮助等。（3）文字及消息区。显示教师端的操作情况及教师与学生的文字交流信息。（4）互动工具区。互动工具结合、系统设置、其他相关功能。学生端主要有菜单显示、电子举手、作业提交、学生交流、屏幕录制、屏幕回放、图像采集、系统设置等功能。显微数码互动系统具体由数码显微镜系统、图像处理系统、语音系统和计算机软件系统等四部分组成，实现了图像、声音和文字的同步传输功能，并能保存镜下图像。

2.1.1 数码显微镜系统：包括教师用数码显微镜1台，学生用数码显微镜若干台。利用分配器和系统软件将学生用数码显微镜内所显示的数码信号用数据线输送到授课教师主控的计算机上和背投电视上，每位学生在自己的电脑显示屏上可同步看到清晰的图像。

2.1.2 图像处理系统：设定数台学生用数码显微镜为1组，与教师的计算机相连。教师的计算机屏幕上可同时显示l组数码显微镜图像，也可以显示任意1台数码显微镜的图像，同时还可将图像显示到学生电脑显示屏上，以便给学生讲解示范，实现图像资源共享。

2.1.3 语音系统：可实现教师与学生之间的相互交流，包括声音广播和语音对讲。声音广播功能用于教师对学生进行语音授课，授课的对象为全体学生。点击“声音广播”，教师开始语音授课，学生通过耳机可以收听到教师的授课内容。语音对讲，教师选择任一学生，点击“语音对讲”即可与该学生单独进行语音对讲。语音系统的应用有效改变了以往师生之间缺乏有效沟通的状况，实现了互动教学功能。

2.1.4 计算机软件系统：软件系统是对数码显微镜系统、图像处理系统和语音系统的有机整合，形成了图像和语音并重的互动实验室系统，它不仅具有基本的捕捉图像和对图像进行各种测量的功能，还可以对选定目标进行过滤处理及自动计数，捕捉静态图像、设置各种捕捉参数，还可以高分辨率、高清晰度还原图像的真实色彩。

2.2 显微数码互动系统的教学优势 显微数码互动系统在病理学实验教学的实际应用，改变了病理学实验教育的传统模式，给病理学实验教学带来了新的生机和活力。

2.2.1 图像逼真，提高了示教效果。教师通过点击“开始授课”，使学生端的电脑显示屏图像与教师端显微镜下观察切片的图像及背投电视上的图像同步，有利于直观示教；所有学生在镜下所观察到的图像也可以通过“屏幕监看”传到教师端电脑，方便教师随时查看，并从中选取典型图像通过屏幕转播在学生端的电脑显示出来，供全班学习交流。

2.2.2 资源共享，拓展了信息容量。在运用显微数码互动系统的教学模式下，教师利用教师端的显微镜可以即时动态示教。另外，通过屏幕实时监看发现学生镜下典型结构，实时进行屏幕转播供学生观察和即时讲解，使得所有学生都能观察到一些稀有切片。对典型的结构还可保存，建立图片库，以备随时调用，反复观察、辨析，还可随时添加、更新内容，使图片库永远处于“全新”状态。另外，根据教学内容需要，还可以从网上搜集下载或从资料库中挑选典型的病理组织学图片，供学生观察学习，以弥补教学切片之不足，使学生在实验课中学到的内容更加全面。

2.2.3 双向交流，提升了教学成效。显微数码互动系统的语音问答系统为教师和学生之间进行双向交流提供了平台。教师通过屏幕监控可随时掌握学生的学习动态，一旦学生在自己的显微镜内发现不认识或不能确定的组织结构时，只需点击“电子举手”请求教师示教，教师通过远程指导打开该学生所观察的数码画面，选择语音对讲与学生交流。如果同一问题提问的人较多或带有普遍性的问题，教师则可以通过“声音广播”，对全体同学进行示教。由此可见，数码显微互动系统的使用，不仅减轻了教师的工作量，更重要的是显著提高了课堂教学效果。

2.2.4 全程监控，增强了指导作用。显微数码互动系统还有一个显著特点是，教师在屏幕监控下可以对整个教学过程实施管理。如可随时观察到系统内所有学生的镜下图像，检查学生对教学内容的掌握程度；可随时为学生解决他们在上课时遇到的问题；可使教师随时对学生作业进行了解，指导他们完成实验课内容；可实现学生上机考试，从而实现了教师通过主控计算机对包括上课、作业、考试、仪器设备等全方位的管理。

2.3 显微数码互动系统运行中遇到的问题 病理学实验教学中使用显微数码互动系统是对传统教学模式的一种突破和创新，受到了师生的普遍欢迎，取得了较为满意的教学效果。但在实验教学过程中还存在一些问题，需要进一步完善和解决。

2.3.1 软件方面。显微数码互动系统的研制是面向多学科实验教学，系统运行的软件也是由生产企业按照实验教学所共同具有的特性而开发的，主要功能是实时监控检查学生的学习情况和及时回答学生提问，但却限制了不同学科的教师在教学过程中的自主性和创造性，使得教师只能在软件所提供的平台中示教，而失去其在教学过程中的主导地位。

2.3.2 硬件方面。现有的显微镜上的像素普遍不高，尤其是学生端，使显示到背投上的图像不够清晰，还有电脑上播放光盘需要配备音响，否则学生端听不到声音。

2.3.3 管理方面。作为现代化的教学手段显微数码互动系统的应用，既是实验教学方式的一次较大突破，也是对实验教学和管理本身的一个新的挑战。一是教师需要有良好的综合素质。不仅要具备较高的医学专业素质，还要了解和掌握计算机技术知识，能够比较熟练操作和简单维护显微数码互动系统。显然，很多教师目前还难以达到这样的要求。二是学生需要有严格的自律要求。全新的实验环境和良好的仪器设备势必更能吸引学生的注意力，但是新事物的出现都是利弊并存。一些自律意识不强的学生，所面临的主要问题便是不能克服电脑自带游戏以及显微数码互动系统各种新功能对他们的吸引，从而造成上课时注意力不集中等一系列问题。三是系统运行需要有规范的管理。显微数码互动系统运用于病理学实验教学还处于初步运行阶段，在系统运行管理方面没有建立起规范的管理模式，一定程度上提高了系统运行的故障率和设备的损坏率，无谓地增加了系统运行成本。

3 显微数码互动系统在病理学实验教学中的优势拓展

如何充分发挥显微数码互动系统的优势，需要在应用中不断地探索和开发，更好的提高显微数码互动系统在病理实验中的教学效果。

3.1 完善硬件系统建设 在硬件系统建设上要充分体现可持续发展。既不仅要体现硬件基础设施的先进性，还要充分考虑到硬件基础设施的可升级性。

3.2 加强应用软件开发 在不断完善硬件设施的基础上，应及时升级软件，使系统更趋稳定。同时，应根据不同学科的需求，开发具有课程特点的教学软件、实验报告软件以及其他一些符合学科特殊要求的应用软件。

3.3 突出教师主导地位 授课教师应充分发挥自己的能动作用。课前，要大量收集相关的图片、动画、影像资料，精心挑选典型病理组织切片，制作高质量多媒体实验教学课件；有软件开发能力的教师，还可以设计符合学科教学内容和特点的软件，这样更有利于学生理解知识，激发学习兴趣。

3.4 发挥学生主体作用 要充分调动学生的参与意识，变“要我学”为“我要学”，在巩固和加深对病理学理论知识学习的基础上，全面培养学生的观察能力、动手能力、自主学习能力和综合分析能力，达到牢固掌握知识技能，培养临床思维能力的教学目标。

3.5 规范系统运行管理 在现有硬件、软件的基础上，最大程度地提高显微数码互动系统效能是一条重要原则。实施实验教学开放式管理，鼓励支持学生参与实验设计、实验准备、实验操作等，可以有效提高使用效率。