病理學數字化實驗教學的開發研究與實踐

孫麗梅，唐 娜，邱雪杉*，王恩華，沙憲政，孫寶志，聞德亮

(1.中國醫科大學基礎醫學院;2.中國醫科大學醫學教育研究中心;3.中國醫科大學，遼寧 沈陽 110001)

病理實驗教學屬于醫學形態學實驗教學，包括大體標本的形態學改變和鏡下切片的組織結構改變。形態學的觀察對于科學的描述病變、對于疾病的識別和診斷起到一個至關重要的作用。隨著現代信息技術的發展，特別是計算機技術在醫學領域的應用，醫學病理形態學實驗教學也有了飛速的發展［1］。如何實現病理形態學實驗教學的數字化，使其告別傳統的教學模式。我們中國醫科大學病理教研室利用數字切片掃描裝置通過專門的軟件將組織切片轉化為數字化的虛擬切片;利用數碼攝影技術來構建病理學大體標本的三維立體成像，于2011年9月投入到2009級病理學實驗教學中。

一、研究方法

1.研究對象。

實驗組:2009級五年制1-4班;對照組:2008級五年制1-4班。實驗組和對照組的教師、教材、教學內容、考試方式均完全相同;考試試題為同一試題庫抽題，難易程度均設定為中等。

2.研究方法。

(1)數字化切片標本庫建立。利用數字切片掃描裝置通過專門的軟件將組織切片轉化為數字化的虛擬切片。采集病變典型的組織切片，對顯微鏡下的圖像進行掃描，然后拼接成一幅大的圖片。根據需要，可以對全部組織進行40倍、100倍、200倍和400倍放大后掃描，也可以對感興趣的區域進行不同倍率的掃描。經過掃描處理后，需放在顯微鏡下才能看清的病變，現在可以脫離顯微鏡用看圖軟件在計算機上學習，形成數字化切片。已掃描病變典型的組織切片100余張，投入到病理學數字化實驗教學中。

(2)三維立體成像標本庫建立。利用數碼攝影技術來構建病理學大體標本的三維立體成像，采集病變典型的實物標本，借助自制懸掛標本的輔助裝置立體旋轉360度捕獲圖像，通過圖象處理編輯軟件Photoshop 處理圖像構建病理學大體標本的三維立體成像，清楚直觀地再現病理學大體標本的三維結構。已制作一百五十余件三維立體成像標本，陸續投入到病理學數字化實驗教學中。

(3)數碼互動教室的建立。裝配師生互動系統(motic數碼網絡互動系統)，教師端和每一個學生端均成為相對獨立的圖像處理平臺。各單元之間通過局域網實現互聯，教師端可以實時監控學生端的每臺電腦及顯微鏡并可把教師端的圖像傳送給所有學生以達到師生同步。可以實現師生共同討論，學生分組討論等等。此設備為我們病理實驗課的改革提供了一個網絡化的平臺。

實驗組:應用數字化組織切片和三維立體成像標本進行實驗教學;

對照組:應用傳統玻璃切片和瓶裝標本進行實驗教學。

3.統計分析方法。

以SPSS統計軟件建立數據庫，采用t檢驗。

二、結 果

1.通過課程評估表問卷調查來分析，調查問卷發放，當場填寫，全部收回，均視為有效。結果94.17%的學生認為數字化實驗教學效果好，73.33%的學生認為數字化實驗教學可以激發他們的學習熱情(表1)。

表1 2009級應用數字化實驗教學效果反饋

2.數字化實驗教學模式比傳統教學模式教學效果更為突出。成績表中的分析數據完全證實了這種觀點(表2)。2009級采用數字化實驗教學，成績分析數據表明，2009級1-4班的學生不僅實驗考試成績高于對照組，有統計學意義。而且理論考試成績提高的更加明顯，差異顯著，有統計學意義。

表2 2008和2009級學生考試成績比較

三、討 論

1.玻璃切片轉化為數字化切片的優勢。玻璃切片病變的觀察，需要顯微鏡的輔助，使得學生的學習局限于實驗室，時間和空間受到限制;教師對切片病變的講解結束后，學生對于病變的認識和理解多數還是保持在理論基礎之上，自己在顯微鏡下觀察時，還是會有很多問題弄不明白;老師在顯微鏡下幫助每個學生搜索典型病變結構浪費了大量的時間和精力;玻璃切片易破損、易褪色、不易保存，隨時的切片補充可以滿足數量上的要求，可是切片病變卻不一致，所以典型病例切片和少見病例切片數量越來越少，不能滿足教學的基本要求。為了解決上述問題，我們利用數字切片掃描裝置將具有典型病變的病理切片通過專門的軟件將其轉化為數字化切片，存儲在教師機中形成一個數字切片庫。建立數字化切片標本庫，便于學生觀察，自學;解決了學生使用不典型病理切片的問題;加強學生對病理學知識的理解;借助數碼網絡互動系統，改變了以往點對點的教學模式。而且我們可以隨時應用臨床病例資料制成的數字化切片來驗證學生的學習效果是否達到了教學要求。

2.三維立體成像標本取代瓶裝標本的優勢。傳統的病理學實驗教學手段包括瓶裝標本的觀察、講授，具有自己的優點，例如病變觀察的直觀性等，但是也具有一定的局限性。大體標本病變的觀察，由于大體標本具有惟一性，沒有任何兩個標本的病變是一樣的，因此只能是許多學生集中在一起看同一個標本，觀察受限;教師在向學生講解大體標本病變時，學生數量還不能太多，否則站的較遠的學生看不清;學生自己看標本時，也是幾個人湊在一起看同一個標本，擁擠，同時上課時間有限，有的在上課時間里還輪不上看;瓶裝標本放置時間久了，會出現陳舊、脫色等現象，福爾馬林結晶的出現使病變不清，并且瓶裝標本容易破損，破損后會傷害到學生，福爾馬林溶液也會對學生有一定的毒害作用?；谏鲜鲈?，挑選典型的病變標本制作成大體標本的三維立體成像。這樣使得大體標本病變結構更加清晰，色彩鮮艷;學生可以利用電腦隨時隨地的學習，不再受時間和空間的限制;借助標本上面的注釋和標注，在學習時可以觀察的更清楚，可以順利尋找到正確的病變，并且準確理解病變，真正掌握病變的特點。標本的數字化使其可以隨時隨地并反復參考使用，通過電腦可以課堂學習、可以課后自學，利于學生的預習和復習，培養學生真正的自學能力，能夠提高病理學的實驗教學效果。

3.數碼互動教室的建立使數字化實驗教學成為可能。2006年病理教研室引入的數碼網絡互動系統教學平臺，建成可容納76人同時使用的網絡實驗室，為病理學實驗教學的數字化改革提供了一個有效的平臺。利用數碼網絡互動系統，教師授課時可將自己電腦上的數字化切片或三維立體成像標本的典型病變結構的畫面下傳到每位學生的電腦屏幕上，學生可在自己的電腦屏幕上更準確、直觀、形象地看到各種病變部位的形態學改變，達到真正的師生同步。本實驗證明，數字化切片和三維立體成像標本的應用不僅提高了學生認知、描述和診斷標本的準確性，同時有效的提高了學生的實驗和理論學習成績以及綜合分析能力。數字化的實驗教學是為了適應現代化的教學手段，改革實驗教學方法，探索和實踐新的實驗教學模式的必然趨勢。素質教育要求我們培養創新型人才，我們在研究中得到一定的經驗［2-6］，也深深的感到教師在實驗教學過程中也應充分利用現代化教育技術手段，使之為教學的最優化服務。

［1］高 源，凌旭東.數碼互動系統在病理學實驗教學中的應用［J］，中國高等醫學教育，2005，5:75-76.

［2］高修衛，于 淼，李天嬌，等.醫學PBL教學與傳統教學模式下課堂創造氛圍的比較研究［J］.中國高等醫學教育，2010(5):94-95.

［3］孫麗梅，邱雪杉，王恩華，等.病理學教學中以問題為基礎學習教學方法的應用［J］.中華醫學教育雜志，2011(6):899-902.

［4］孫麗梅，邱雪杉，王恩華，等.病理數字課程平臺的應用［J］.中國高等醫學教育，2011(9):55-56.

［5］孫麗梅，邱雪杉，王恩華，等.病理學數字課程平臺輔助教學模式與傳統教學模式的比較［J］.中國高等醫學教育，2012(2):71-72.

［6］孫麗梅，米小軼，邱雪杉，等.病理學課程整合及教學改革的研究與應用［J］.中國高等醫學教育，2012(4):81-82.