網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字互動實驗室的構(gòu)建與應(yīng)用

李冬梅 姚根有 王玲玲 危曉莉 李繼承

[摘要]隨著數(shù)碼和信息技術(shù)的發(fā)展，形態(tài)學(xué)教學(xué)實驗室也發(fā)生了巨大的改變。文章從介紹網(wǎng)絡(luò)化數(shù)碼互動實驗室和數(shù)字切片系統(tǒng)的組成及特點入手，闡述了網(wǎng)絡(luò)化數(shù)字互動實驗室在教學(xué)上的優(yōu)勢及應(yīng)用，分析了尚存在的問題和解決之道。

[關(guān)鍵詞]數(shù)碼互動實驗室；數(shù)字切片系統(tǒng)：形態(tài)學(xué)教學(xué)

[中圖分類號]G40—057

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[論文編號]1009—8097(2009)13—0318—02

在數(shù)碼技術(shù)和信息化浪潮的沖擊下，高等教育人才培養(yǎng)模式也隨之改變，重視培養(yǎng)大學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神成為主流，實驗教學(xué)及實驗教學(xué)環(huán)境被逐漸提到重要的位置，成為提高教學(xué)質(zhì)量，推進(jìn)教學(xué)方法改革的關(guān)鍵。2006年浙江大學(xué)投資建立了6個顯微數(shù)碼互動實驗室，經(jīng)過一年多的調(diào)研和試用，于今年又購置了數(shù)字切片掃描系統(tǒng)，并于2008年8月率先在全國醫(yī)學(xué)院校實驗室建立了數(shù)字切片庫，使形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)進(jìn)入了數(shù)字互動的新時代。

一網(wǎng)絡(luò)版數(shù)碼互動系統(tǒng)組成及特點

數(shù)碼互動系統(tǒng)由四個部分組成：顯微鏡系統(tǒng)、計算機(jī)軟件系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)和語音系統(tǒng)。數(shù)碼顯微鏡由教師顯微鏡和學(xué)生顯微鏡組成，都帶有300萬像素攝像系統(tǒng)；計算機(jī)軟件系統(tǒng)包括Motic DigiLab2.0及Motie Images Advanced 3.2兩套系統(tǒng)：教師端與每一個學(xué)生端都有獨立的圖像處理單元Image-pro plus，具備強(qiáng)大的圖像分析、處理功能。

數(shù)碼互動系統(tǒng)將計算機(jī)與數(shù)碼顯微鏡結(jié)合來，能將觀察、示教、講解、問答、討論測試和監(jiān)督等各個環(huán)節(jié)有機(jī)地結(jié)合起來?？蓪崿F(xiàn)：1顯微鏡圖像實時顯示，捕捉拍照及放大，通過系統(tǒng)自帶的局域網(wǎng)，實現(xiàn)實時動態(tài)圖像的共享和語音的交流，并有遠(yuǎn)程共享和遠(yuǎn)程教學(xué)功能；2教師機(jī)可實時瀏覽和監(jiān)控全實驗室所有顯微鏡下的圖像，及時發(fā)現(xiàn)實驗中存在的問題并指導(dǎo)學(xué)生改正；3可實現(xiàn)老師與學(xué)生之間及學(xué)生與學(xué)生之間語音、圖像、文字的全方位實時互動交流，使得師生間的交流更加直觀、有效。

二數(shù)字切片掃描系統(tǒng)組成及特點

數(shù)字切片(即虛擬切片)系統(tǒng)，主要由自動顯微鏡、數(shù)碼攝像頭、自動圖像掃描采集軟件、數(shù)字切片瀏覽器和計算機(jī)系統(tǒng)組成。系統(tǒng)通過計算機(jī)控制自動顯微鏡移動，并對觀察到的組織切片(或圖像)進(jìn)行全自動聚焦掃描，逐幅自動采集數(shù)字化的顯微圖像，高精度多視野無縫隙自動拼圖，自動拼接成一幅定態(tài)切片的數(shù)字圖像。

數(shù)字切片符合傳統(tǒng)玻璃切片顯微鏡觀察功能，切片完整信息，全視野，高分辨率，從肉眼觀察，接近光學(xué)解析度；可以選擇切片任意位置，進(jìn)行不同倍率的放大、縮小，如同在顯微鏡下觀察模式，為光學(xué)放大、縮小，不會產(chǎn)生圖像信息失真。數(shù)字切片可實現(xiàn)：1切片后處理，如標(biāo)注功能、定量分析等；2可利用計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，進(jìn)行存儲、傳輸、瀏覽與討論等，無時間與空間限制；3建立數(shù)字切片庫，保存珍貴的切片資料，防止玻璃切片的破碎或褪色而丟失珍貴資源：4可結(jié)合應(yīng)用軟件系統(tǒng)，進(jìn)行切片管理、遠(yuǎn)程教學(xué)和病理診斷／遠(yuǎn)程會診等。

三在教學(xué)上的應(yīng)用

在“以人為本、整合培養(yǎng)、求是創(chuàng)新、追求卓越”的辦學(xué)理念指引下，形態(tài)中心應(yīng)用數(shù)字切片結(jié)合數(shù)碼互動實驗室，徹底更新了教學(xué)手段，真正實現(xiàn)了純數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的顯微實驗互動教學(xué)。

1互動教學(xué)

過去形態(tài)實驗教學(xué)是以黑板、粉筆、掛圖或常規(guī)媒體為主要手段的傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式。實踐表明，數(shù)碼互動系統(tǒng)和數(shù)字切片系統(tǒng)相輔相承，改善了教學(xué)環(huán)境，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，有助于學(xué)生實驗基礎(chǔ)能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。其一，保證充分的師生交互、生生交互，學(xué)習(xí)方式靈活，充分調(diào)動學(xué)生積極性；其二，使學(xué)生在有限的時間里獲得更多的知識，觀察更多的標(biāo)本，提高了教學(xué)效率：其三，集體示教，師生資源共享，教師可以針對任何一臺顯微鏡下所觀察的目標(biāo)圖像講解，示教；其四，隨著數(shù)字切片庫的不斷豐富，學(xué)生可以觀察到一些特殊、少見的組織切片或病例，豐富了教學(xué)內(nèi)容，擴(kuò)展了學(xué)生知識面。

2網(wǎng)絡(luò)輔助教學(xué)

在實現(xiàn)數(shù)字化互動的同時，形態(tài)中心的6個顯微數(shù)碼互動實驗室全部接入網(wǎng)絡(luò)。數(shù)碼互動與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)輔助的教學(xué)模式注重師生間的直接交流與溝通，并充分利用網(wǎng)絡(luò)資源為教學(xué)服務(wù)。通過醫(yī)學(xué)資源檢索和交流，加強(qiáng)了教師的專業(yè)知識，提高了教學(xué)效果，并逐漸與世界接軌；同時網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)鍛煉了學(xué)生自學(xué)能力，潛移默化地培養(yǎng)其不斷學(xué)習(xí)的習(xí)慣，這點對于要求有終身自主學(xué)習(xí)的能力的醫(yī)學(xué)工作者的培養(yǎng)尤其重要；其次，網(wǎng)絡(luò)互動學(xué)習(xí)極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)了協(xié)作學(xué)習(xí)習(xí)慣的養(yǎng)成，同時提高了他們獲取信息的能力和技巧。

3考試模式的轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)考試主要有兩種形式：其一，用傳統(tǒng)的玻璃切片考試，其弊端是每次考試前，組裝切片的工作量大，且受切片的種類，數(shù)量及質(zhì)量的影響，可導(dǎo)致考試內(nèi)容不全面及難易程度不同一：其二，多媒體截圖考試，弊端在于高倍圖像不利于學(xué)生了解切片全貌，低倍圖像又看不清微細(xì)結(jié)構(gòu)，觀察區(qū)域局限。

數(shù)字切片庫的建立，并有機(jī)的和數(shù)碼互動系統(tǒng)結(jié)合使考試變得簡便易行，并趨向于標(biāo)準(zhǔn)化，通過數(shù)碼互動系統(tǒng)，教師可以提問，接收學(xué)生拍攝下來的典型結(jié)構(gòu)并評分，大大提高了工作效率。此外，通過網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)遠(yuǎn)程考試，使考試不再受時間、空間的限制。

4網(wǎng)絡(luò)自學(xué)自測

遠(yuǎn)程教育已經(jīng)如火如荼地開展，并逐漸走向成熟，而實驗教學(xué)由于實驗場地，相關(guān)儀器的限制一直都是遠(yuǎn)程教育的盲區(qū)，數(shù)字切片庫的建立使形態(tài)學(xué)實驗網(wǎng)絡(luò)教學(xué)成為可能，依托強(qiáng)大的校園網(wǎng)，學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行形態(tài)學(xué)切片的觀察，并進(jìn)行自學(xué)測驗，改變了傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)單一的教學(xué)模式，使實驗教學(xué)更靈活，實現(xiàn)了個性化，高效益教學(xué)。

隨著數(shù)字切片庫的不斷豐富，借助資源庫內(nèi)容，有效利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)交流平臺，數(shù)字切片庫可以作為培訓(xùn)病理科醫(yī)生的一個平臺。這對于大部分時間比較分散，學(xué)習(xí)條件比較差的臨床醫(yī)生來講，網(wǎng)絡(luò)自學(xué)交流無疑是個一舉兩得的手段。

四展望與思考

1網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的完善

計算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為高等教育不可缺少的部分，而且大部分高校都有自己的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和交流平臺，但教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的利用還遠(yuǎn)落后于信息化的發(fā)展。首先，我國高校絕大多數(shù)以傳統(tǒng)教學(xué)為主，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)還在探索階段，教學(xué)資源庫不夠完善，資源更新速度慢，還沒有真正實現(xiàn)共享教學(xué)資源。我校課程中心也在推進(jìn)課程的精品化、網(wǎng)絡(luò)化，促進(jìn)教學(xué)資源共享；其次，web2.0技術(shù)提供給用戶的是一個可讀可寫可參與的互聯(lián)網(wǎng)，鼓勵用戶共享，共創(chuàng)，互動，然而多數(shù)高校的教學(xué)web2.0技術(shù)平臺建設(shè)不足，利用率不高，加之對學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)技能指導(dǎo)不夠，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和交流被大大打了折扣。

2不斷豐富數(shù)字切片庫，開發(fā)與利用形態(tài)學(xué)虛擬現(xiàn)實軟件

切片資料是形態(tài)學(xué)教學(xué)的靈魂，切片的質(zhì)量、種類及數(shù)量直接影響到形態(tài)學(xué)教學(xué)效果和質(zhì)量。在不斷豐富數(shù)字切片庫的種類，保證數(shù)字切片質(zhì)量的同時，不斷完善切片注釋等后處理，增強(qiáng)數(shù)字切片的自學(xué)自測功能，并組建學(xué)習(xí)和交流平臺，為教學(xué)提供豐富的切片資源庫，為科研提供具有重要參考價值的科研素材，為繼續(xù)教育和在崗培訓(xùn)提供物質(zhì)基礎(chǔ)。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)是近些年發(fā)展起來的高新技術(shù)，借助計算機(jī)構(gòu)建出一個與現(xiàn)實環(huán)境十分逼真的虛擬環(huán)境，支持用戶使用自然技能來親身感受、實踐。目前，在發(fā)達(dá)國家十分普及，虛擬現(xiàn)實技術(shù)醫(yī)學(xué)教育上的應(yīng)用，代表是霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所的生物虛擬實驗室(http：／／www.hhmi.org／biointeractive／vlabs／)。我國虛擬實驗室系統(tǒng)起步較晚，但發(fā)展迅速，部分高校已有虛擬實驗系統(tǒng)。這類技術(shù)的實現(xiàn)不僅可以為學(xué)生創(chuàng)造更好的學(xué)習(xí)環(huán)境，寓教于樂，而且節(jié)約資金，避免不必要的浪費和危險。然而適應(yīng)我國學(xué)生形態(tài)學(xué)技術(shù)的虛擬實驗室系統(tǒng)還需要開發(fā)利用。

3互動教學(xué)活動中教師的主導(dǎo)作用

數(shù)碼互動系統(tǒng)，數(shù)字切片及網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺都是教學(xué)的工具和手段，成功的教學(xué)要靠教師扎實的專業(yè)知識，豐富的教學(xué)經(jīng)驗，專業(yè)資源的積累，并應(yīng)學(xué)會利用各種不同的方法和手段來有效地設(shè)計和組織教學(xué)，傳遞教學(xué)內(nèi)容，充分地認(rèn)識各種現(xiàn)代教學(xué)媒體的缺陷與不足，靈活多樣的在教學(xué)中使用它們，發(fā)揮出每種教學(xué)手段的應(yīng)有效能。

總的來說，現(xiàn)代化的形態(tài)學(xué)實驗平臺是隨著科技的進(jìn)步，教育理念的改變而不斷改進(jìn)和完善的。依托浙江大學(xué)強(qiáng)大的教育優(yōu)勢，形態(tài)學(xué)中心不斷改進(jìn)完善形態(tài)學(xué)實驗平臺，提高教師素質(zhì)，為推進(jìn)醫(yī)學(xué)教育的自主化、高效化、研究化、國際化作最大的努力。