數字切片掃描系統在醫學形態學實驗教學中的應用與探索

胡小冬，崔 潔，趙新秀，孫 慧，朱玲玉，管俊昌

（蚌埠醫學院，安徽蚌埠233003）

●教學管理

數字切片掃描系統在醫學形態學實驗教學中的應用與探索

胡小冬，崔 潔，趙新秀，孫 慧，朱玲玉，管俊昌

（蚌埠醫學院，安徽蚌埠233003）

為提高高等教育的教學質量，不斷地探求教學改革。應用數字切片掃描系統建立醫學形態學實驗教學的數字切片庫，并結合顯微數碼互動系統將其應用于形態學實驗教學，顯示數字切片庫的較大潛力，對提高形態學實驗教學效果及學生開展自主性和創造性學習能力起著重要作用。

數字切片；實驗教學；形態學

醫學組織胚胎學、醫學病理學、醫學微生物學和寄生蟲學等形態學科是重要的醫學基礎課程。實驗教學是理論教學的重要補充和擴展，對學生的知識理解和掌握起著重要作用。我校形態學實驗中心2009年引進了Motic顯微數碼互動系統，將其應用于形態學實驗課教學中，明顯改善了教學效果；2012年又將Motic數字切片掃描系統引入實驗課教學中。本文就數字切片庫在形態學實驗課教學中的應用淺談我們的一些體會。

一、傳統形態學實驗教學的局限性

目前，形態學實驗教學大多以細胞或組織標本的玻璃切片為學習對象，在使用過程中存在較大的局限性。首先，學生觀察的實驗切片必須局限在實驗室，需借助于光學顯微鏡才能使用，因此學生學習的時間和空間受到一定程度的限制；其次，玻璃切片在制作和使用過程中容易破損，而且染色標本在使用過程中容易褪色，不易永久保存；此外，近年學生生源不斷擴大，為了滿足其對實驗教學的需求，需要制備大量的切片，不僅成本高，而且也很難保證每張切片的制作質量，不利于典型結構的觀察和示教［1］，尤其對于一些少見疾病或病原微生物制成的玻片標本更加顯得資源匱乏。

二、顯微數碼互動教學的特點及局限性

顯微數碼互動系統是以“數字網絡顯微互動教室”為依托，集數碼顯微鏡、圖像處理系統、語音交流系統、應用軟件系統為一體的教學系統。實現了多媒體電化教學、智能控制、師生互動交流等多項功能，把形態學實驗教學的效率和效果提升到了一個新的高度。在一定程度上實現了信息資源的共享。但這種共享的教學模式僅局限在實驗室里的共享，受到時間和空間的限制。顯微鏡傳輸過來的圖片往往分辨率過低、色彩失真，在一定程度上也消弱了該系統的教學效果。

三、數字切片庫的建立與應用

（一）數字切片庫的建立。

Motic數字切片掃描與應用系統包括全自動顯微鏡掃描系統、專業真彩色CCD攝像頭、掃描控制系統和瀏覽軟件系統。我們使用該系統制作數字切片庫的過程如下：首先，在光學顯微鏡下挑選出結構典型，染色適度，制作精美的玻璃切片；其次，按照教學章節的先后對挑選出的切片進行數字編號，并在每張切片上標注切片名稱等基本信息以備日后查詢，并在切片掃描系統內按照切片名稱、來源、制作年代和單位進行切片文字描述，也可根據需要選擇是否進行加密處理；最后，利用全自動顯微鏡在低倍物鏡下對玻璃切片進行掃描和采集圖像。為了使數字切片達到光學放大與縮小效果，通常采取在低倍物鏡（2X）下采集整張切片的視野，在高倍物鏡（20X或40X）下進行切片掃描，然后二者再進行無縫拼接，生成一張全視野的數字化切片。這樣，制備好的數字切片在計算機上就如同在顯微鏡下，可進行不同倍率觀察（2X，4X，10X，20X，40X等），并在一定范圍內（2X-40X），實現無極倍率變化連續瀏覽切片。而且，通過Motic VM V1數字切片掃描系統網絡版進行數字切片存儲、管理、觀察、分析、討論等，并可按照不同章節或不同系統進行分庫保存。

（二）數字切片庫的優點。

數字切片掃描與應用系統在建立數字切片庫方面具有以下優點：其一，在低倍率下全視野掃描圖像后，使用者可以選擇任一感興趣的區域，在不同高倍率下進行掃描、觀察，而且此方式使整個文件所占空間較小，僅需幾MB，方便存儲、傳輸與交流；其二，數字切片猶如衛星地圖，能完成由低倍到高倍、由整體到局部的連續觀察，實現無極變倍連續瀏覽，有利于學生掌握局部和整體的位置關系［1］；再者，此系統裝備多種圖像處理工具，可對圖像進行文字標注與簡單測量；最后，可通過選擇加密狗、口令等加密方式對切片進行加密掃描，提高數字切片的安全性。

（三）數字切片庫的應用。

1.賦予形態學實驗教學全新模式。把傳統切片數字化，進行存儲與管理，防止玻璃切片破碎、褪色等，降低切片的重復制作與管理工作，更為稀少珍貴切片提供共享學習平臺［2］，一些少見疾病和病原微生物標本和切片往往不足，切片褪色和破損后難以補充，數字切片為這些少見切片的實驗教學提供了新手段，使每一位學生都可以通過數字切片觀察少見疾病的病理改變和病原微生物的鏡下形態特點。同時，數字切片庫的建立利于檢索與教學管理等。完整的數字切片信息，教師可隨心所欲的發揮教學課件制作空間，在教學中可以實現兩張切片或多張切片的同屏對照觀察，靈活方便地規劃和建立精品課程，并能夠使校園資源信息實現共享。

2.便于開展形態學實驗教學測試。數字切片的應用大大方便了學生的考前復習，將玻璃切片制作成數字切片后，學生可以復制或制成光盤進行復習，這樣既節約了教學消耗，又提高了教學資源的利用率，達到教學資源共享的目的。傳統形態學實驗考試采用的擺片、發片考試方法，不但耗費大量的人力、物力，而且考試的難度也不易控制，區分度、可信度難以達到要求，并且多輪次考試后，考題容易被猜測和學生容易作弊等；而利用數字切片庫聯合顯微數碼互動系統進行實驗考試，可以在實驗考試前對數字切片進行編輯、裁剪、標注等處理，設計出新穎多樣的題型，能全面、客觀地考核學生［3］。

（四）數字切片在實驗教學改革中的作用。

實驗教學是形態學教學過程中一個必不可少的環節，我校傳統的實驗教學模式是：教師發給學生玻片，學生在顯微鏡下觀察。教師從要觀察的玻片中挑選出結構典型，制作精美的切片放在顯微鏡下作為示教。臨近考試，把以前上過的切片拿出來重新觀察一遍。有了數字切片以后，教師就可以提前找出示教圖片，節約時間用來指導學生，另外課后學生可以隨時復習切片內容，也減少了集中切片復習時大量人力消耗，減少玻片的破損。總之，數字切片將是形態學實驗教學改革的重要內容，也是形態學實驗教學改革的必然趨勢。

（五）數字切片庫的不足與展望。

數字切片庫是將玻璃切片圖像數字化，它的圖片質量取決于玻璃切片的質量和典型性。所以，數字切片還不能從根本上取代傳統的玻璃切片。必須擁有種類齊全、制作精美、典型性強的玻璃切片庫，才能制備成同樣完美的數字切片庫，這就依賴于一支專業知識扎實、專業技能完備的教師隊伍。只有不斷提高制作玻璃切片、采集和注釋數字切片的教師素質，才能使數字切片庫越來越完美［4］。另外切片庫開放的同時還需要配備專業教師來維護它的安全，以保證正常使用。目前，本形態中心已經建成組織胚胎學和病理學課程的數字切片庫，人體寄生蟲學和微生物學切片庫正在建設中。其余網絡平臺的構建、網頁制作的完善、網絡數據庫主服務器的搭建、學生在線自主學習，都是必要的補充。建立一個完美的數字切片庫是參與這項工作的教師們的目標，其不僅可以為教師提高教學質量和教學效果、積極開展適應當代大學生學習的教學改革提供保證，也可以為學生創造更好的自主學習環境和提高學習興趣，而且可以節省大量的國家教育資金，避免不必要的浪費，為醫學高等教育教學開辟了更廣闊的前景。

［1］葉翠芳，李 和，楊世明.數字切片在形態學實驗教學中的應用［J］.山西醫科大學學報：基礎醫學教育版，2008，10（4）：497-499.

［2］胡忠良.數字切片在病理學教學中的應用［J］.山西醫科大學學報：基礎醫學教育版，2010，12（8）：834-835.

［3］況花榮，王小麗.數字切片庫聯合顯微數碼互動系統改革組織學考試［J］.科技信息，2011（21）：132.

［4］徐 瑲，蘭 歡，徐富翠.組織學數字切片庫的構建與探討［J］.基礎醫學教育，2012，14（7）：550-552.

Im p lementation and exploration of web-based digital slice system in teaching medicalmorphology experiments

Hu Xiaodong，Cui Jie，Zhu Lingyu，Guan Junchang，et al（1.Laboratory Center for Morp-hology；2.Department of Microbiology，Bengbu Medical College，Bengbu233003，Anhui，China）

In order to improve the teaching quality of higher education and explore teaching reform，we established digital section libraries ofmedicalmorphology by using digital slice scanning system，and applied them in the experimental teaching with the help of the digitalmicroscopemutual system.The digital section libraries showed great potential in improving the teaching effect ofmorphological experiment and cultivating the ability of independent and creative learning for students.

Digital slides；experimental teaching；morphology

G642.0

A

1002-1701（2014）06-0064-02

2013-06

胡小冬，女，碩士，講師，主要從事顯微形態學教學及科研工作。

安徽省高等學校教學研究資助項目（2012jyxm308）。

10.3969／j.issn.1002-1701.2014.06.033