基于數(shù)字切片庫的形態(tài)學計算機考試系統(tǒng)的應用與體會*

劉尚明 邴魯軍 李 莉 馬保華 王富武 張艷敏 郝愛軍 郭雨霽△

（山東大學基礎醫(yī)學院，1組織學與胚胎學學系，2 形態(tài)學教學中心，濟南 250012）

數(shù)字切片又稱虛擬切片，是指利用全自動顯微鏡把傳統(tǒng)玻璃切片進行高精度、無縫拼接采集掃描，生成全視野的數(shù)字切片，生成的數(shù)字切片可用軟件在終端（計算機、平板電腦、手機等）上進行不同倍率觀察，并可在一定范圍內進行無級倍率連續(xù)瀏覽[1]。數(shù)字切片的出現(xiàn)改變了以往組織學、病理學及寄生蟲學等形態(tài)學實驗只能在實驗室進行，必須依賴玻璃切片和實體顯微鏡的模式，將形態(tài)學的實驗教學帶入了一個全新的數(shù)字時代，同時也為形態(tài)學考試的改革奠定了基礎[2]。

1 目前形態(tài)學考試的形式及存在的弊端

以山東大學基礎醫(yī)學院組織學實驗考試為例，傳統(tǒng)考試包括2部分內容。一是考查學生對器官的整體辨認，學生用顯微鏡自主觀察10張考試切片并寫出對應的器官名稱。二是考查學生對組織、特征性結構或細胞的辨認，通常利用PowerPoint制成幻燈片圖片試題，設置固定的答題時間。此種考試方式存在種種弊端，主要表現(xiàn)如下：①由于考試切片種類有限，數(shù)量不足，而考試學生人數(shù)眾多，只能將學生分批進行考試，在考試切片選擇方面難免重復，存在泄露試題的可能；②部分考試切片年久褪色、蓋玻片破裂，影響顯微鏡觀察[3]。由于這些標本來源于人，很難得以及時補充；③用于觀察切片的顯微鏡不統(tǒng)一，有的光源為白色，有的光源為黃色，也影響了部分學生對切片結果的判定；④對于圖片試題，由于視野的固定及局限，所顯示的結構或細胞相對比較孤立，學生無法對整張切片瀏覽，不能全面、細致地檢查學生知識掌握的廣度和深度；⑤傳統(tǒng)考試仍然采用紙質試卷，考試效率低，成績的統(tǒng)計分析需后期進行[4-5]，不能及時反饋教學中存在的種種問題。鑒于此，形態(tài)學考試改革勢在必行。

2 數(shù)字切片考試系統(tǒng)的開發(fā)及其在形態(tài)學實驗考試中的運用

2.1 數(shù)字切片考試系統(tǒng)的開發(fā)與建立

2012年，本校形態(tài)學實驗中心聯(lián)合“山東數(shù)字人科技有限公司”，應用全自動顯微鏡圖像采集和數(shù)字切片制作系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的玻璃組織切片轉換為數(shù)字切片，并與校園網結合，架構了山東大學醫(yī)學院形態(tài)學實驗教學數(shù)字化教學平臺，輔助組織學、病理學、寄生蟲學實驗教學，發(fā)揮了關鍵作用，得到了廣大師生的認可。為了將數(shù)字切片庫加以充分利用，自2018年起，筆者在收集大量切片制作成數(shù)字切片的基礎上，從中選取部分典型切片用于考試，由此建立了數(shù)字切片庫考試系統(tǒng)。

2.2 切片庫考試系統(tǒng)的組成

切片庫考試系統(tǒng)獨立運行，包括題庫管理、考試管理及成績管理3個模塊。題庫管理模塊可進行試題編輯、導入，可直接調用切片庫系統(tǒng)內的數(shù)字標本，實現(xiàn)基于數(shù)字切片庫基礎上標本考試功能，即考試過程中可對數(shù)字切片進行縮放、拖曳瀏覽。出題老師可根據(jù)需要，設計不同的試題考察學生對整體器官以及對特定細胞、結構的把握。試題類型涵蓋單選、多選、判斷、填空以及簡答。考試管理模塊可根據(jù)考試需要手動或自動從題庫系統(tǒng)中抽取試題，并組成試卷，設置試卷分數(shù)、考試時間、考試時長、考試班級（自動導入班級學生學號）、批改方式（自動及手動，客觀題可自動閱卷）。系統(tǒng)可對試卷題目進行隨機排序，保證每名學生試卷中題目顯示順序不一樣，防止學生在考試過程中作弊。成績管理模塊具有自動閱卷（客觀題）、試卷導出、成績導出、成績統(tǒng)計等功能，可將成績導出Excel表，并生成不同形式的成績分布圖表。

3 數(shù)字切片考試改革的體會

3.1 確保考試公平

數(shù)字切片的實驗考試方式可以全面模擬學生用顯微鏡自行觀察切片的方式，具有高度的自主性和靈活性。與傳統(tǒng)的玻璃切片相比，數(shù)字切片圖像清晰，而且同批考試學生所用數(shù)字切片相同，能避免由于組織切片、顯微鏡個體差異而導致答題難易程度不一致。在總題目保持不變的前提下，對每個考生隨機分配試題題號，保證了考試的準確性、公平性。

3.2 培養(yǎng)嚴謹?shù)膶W習態(tài)度

針對特定結構的標記，使得數(shù)字切片考試系統(tǒng)具備圖片考試對知識掌握的精確性和特定性，可以針對具體細胞、特定結構進行考核，學生必須充分掌握該器官的組織結構及其特征才能做出正確判斷。考試過程中調用切片庫，學生可以對整張切片進行連續(xù)、無級放大與預覽，避免了由于圖片考試視野固定和局限導致的學生猜題、蒙題的現(xiàn)象，有利于培養(yǎng)學生科學、嚴謹?shù)膶W習態(tài)度。通過結合平常數(shù)字切片庫進行復習，調動了學生的學習積極性。

3.3 提高考試效率

傳統(tǒng)組織切片存在切片數(shù)量不足、種類不齊等問題，以往考試專用玻璃切片，共計35種不同組織結構，每種約60張，每次只能滿足1個班級50多人的考試。若完成整個年級約400人的實驗考試，不但耗時長，而且試題難免重復。數(shù)字切片考試庫可以由每位授課教師建立個性化考試題庫，每位教師所建立的題庫，即使針對同一張數(shù)字切片，其指向的細胞或組織內容也有所區(qū)別。基于不同題庫，生成的試卷更是不同。通過專用的計算機考試教室進行考試，可以滿足數(shù)百人同時考試，極大促進了考試的公正性以及工作效率的提升。

3.4 方便教學管理

數(shù)字切片考試系統(tǒng)具有自動閱卷功能，可自動計算考試成績，并按學號、姓名進行導出，也可生成柱狀圖、餅狀圖等不同形式的成績分布統(tǒng)計、錯題分布統(tǒng)計，可以實時反饋學生的學習結果以及教師的教學效果，方便教學管理。生成的Excel表格，可與學校的考試成績登錄系統(tǒng)相銜接，有效促進了教學效率的提升。

隨著數(shù)字切片在國內的推廣運用，顯微鏡和傳統(tǒng)的組織切片將不再是形態(tài)學實驗課的主角[6-7]。通過近年來對數(shù)字切片庫的應用以及切片庫考試的改革與實踐，我們將繼續(xù)增加切片庫中的考試切片數(shù)量，進一步改進練習系統(tǒng)和考試系統(tǒng)，如升級為中文、英文雙語考試系統(tǒng)，逐步形成一套更科學和更規(guī)范的形態(tài)學考試體系。