PEIR 在線平臺輔助病理學實驗課教學的探討

杜春平，林思彤

廣西醫科大學附屬腫瘤醫院病理科，廣西南寧 530021

病理學是研究人體疾病的發生原因、發生機制、發展規律，以及疾病過程中機體的形態結構、功能代謝變化和病變轉歸的一門學科。病理學被比喻成基礎醫學和臨床醫學之間的橋梁。 學好病理學必須以解剖學、組織胚胎學等基礎學科為奠基；學好了病理學又為后期學習臨床醫學做奠基。 病理學作為橋梁學科，融合了多種醫學學科的知識，涵蓋了較大的知識范圍和深度，因此教學難度較大。臨床醫學專業本科生的病理學教學包括理論課和實驗課兩種課程。學生完成相關理論課學習后，實驗課通過大體標本與病理切片的觀察加深對理論知識的理解，并且運用理論知識進行臨床病例分析和診斷[1]。尋找有效的病理實驗課教學方法，提升病理教學效果，是病理教學工作者的重要任務之一。大量教育工作者先后對慕課、微課、數字切片、問題式教學、病例教學、在線平臺等教學模式進行探索。 通過線下結合線上，課堂延伸到課外，拓展教學資源，激發學生學習興趣，引導學生主動學習。該文將對一種在線平臺輔助病理學實驗教學進行探討。

1 PEIR 平臺的介紹

病理學教育教學資源（the pathology education instruc tional resource,PEIR,https://peir.path.uab.edu/wiki/Main_Page）由美國阿拉巴馬大學伯明翰分校（university of Alabama at birmingham, UAB）病理系開發的在線病理教學平臺。PEIR 創建于1999 年，此后不斷更新完善。PEIR創建于1999 年，使用Windows 2000 Server 上運行的軟件包編寫。現已升級和擴展，以便在Web 2.0 時代使用，為醫學教育者和醫學生提供一個更新的、多模式的學習資源。 PEIR 包含30 000 多幅醫學教學圖像的數字圖書館和擁有一個交互式、基于問題的在線病理學教學實驗室等特色項目。在遵守相關規定和版權的前提下，PEIR 可免費供教育工作者和教育機構用于非營利性教育活動。PEIR 平臺分為兩大模塊：圖片庫（image libraries）和教學（teaching）。 以下對各個模塊進行簡單介紹。

圖片庫模塊包括兩個子模塊：PEIR 數字圖書館（PEIR digital library）和PEIR 虛擬顯微鏡（PEIR virtual microscopy）。 PEIR 數字圖書館內存儲了UAB 病理系從1999 年至今的病理教學圖片，共30 000 多張，根據圖片的類型進一步分為3 個子項目：PEIR 病理（PEIRpathology）、PEIR 影像（PEIR radiology）和PEIR 切片（PEIR slice）。PEIR 病理項目根據人體不同系統/器官進行分類，存儲了大體、正常組織、病理、免疫組化、免疫熒光、電鏡等12 623 張教學圖片。 PEIR 影像項目根據人體不同系統/器官進行分類， 存儲了DR、CT、MRI、B 超等4 732 張教學圖片。PEIR 切片項目根據人體不同系統/器官進行分類，存儲了16 293 張來自視頻屏幕截圖的病理教學圖片。PEIR 虛擬顯微鏡是一個全視野數字切片圖像（whole slide image, WSI）的綜合病理教學庫，收集了219 張正常組織WSI、100 張病理組織WSI 等。

教學模塊主要包括兩個子項目：病理學交互式實驗室（the interactive pathology laboratory, IPLab）、組織學（Histologic）。IPLab 是一個交互式的和基于病例教學的病理學習平臺。 IPLab 按照病理學教材章節順序將內容依次組織成：細胞損傷與壞死、細胞適應、炎癥與修復、血液循環障礙、遺傳性疾病、免疫病理學、腫瘤、病毒性疾病、細菌性疾病、真菌性疾病、寄生蟲病、環境病理學、嬰兒疾病等13 個實驗室模塊。 實驗室內共包括100 多個病理教學病例，附有病史、實驗室檢查、大體解剖圖片、鏡下病理圖片和相關文字描述。 IPLab 還集成了PEIR虛擬顯微鏡的全部內容，訪問者可以隨時隨地模擬傳統光學顯微鏡，自由觀察病例的病理全視野數字切片。組織學項目是一個交互式的人體正常組織學學習平臺。該平臺按照組織學教材章節順序將內容依次組織成：概述、細胞、上皮細胞、間質細胞與細胞外基質、肌細胞、神經組織、血細胞、免疫系統、淋巴造血系統與循環系統、呼吸系統、消化道、肝、運動系統、內分泌系統、泌尿系統、男性生殖系統、女性生殖系統、皮膚與乳房、感受器、編者信息等20 個章節的內容。該平臺集成了來自PEIR數字圖書館和PEIR 虛擬顯微鏡的全部圖片資料，并附有大量的文字描述。 訪問者可以模擬傳統光學顯微鏡，自由觀察正常組織的全視野數字切片。

2 PEIR 輔助病理學實驗教學的應用策略

2.1 豐富教學材料

傳統的病理學實驗課堂，教師主要是利用紙質教材配套的圖片和材料進行授課。教師先對理論課所學內容進行復習，接著對大體標本和病理組織切片的觀察方法和要點進行示教，然后學生對大體標本和病理組織切片進行觀察實驗。該教學模式有利于學生加深理論知識的記憶，有利于學生理解和掌握對大體標本與病理組織切片的病理變化和觀察方法。由于教材內容更新緩慢和篇幅限制，書本的教學圖片較為陳舊單一，使得教學內容較為枯燥無趣[2]。部分條件有限的醫學院校，實驗室的大體標本和組織切片多年才能更換一次，導致教具嚴重老化，難以觀察到典型的病變特點。這種情況下，教師在各章節的授課中可以圍繞教學大綱和教材的基礎上，引用PEIR 數字圖書館里面高質量和豐富的教學圖片， 充分展示標本的典型病變特點，調動學生的學習興趣和開闊視野。

2.2 復習組織學知識

國內臨床醫學專業的本科生，一般在大學1 年級開設組織學等基礎學科，大學2 年級下學期開設病理學。組織學與病理學均側重于形態學習的課程。組織學要求掌握人體正常組織細胞的顯微鏡下結構。病理學要求學生掌握人體正常組織學的基礎上，掌握人體疾病狀態下的病理改變。學生必須熟練掌握組織學才能學好病理學。如果學生前期的組織學知識掌握不牢固，需要教師有效地引導和幫助其復習相關知識，才能更好地開展病理學實驗課教學。復習組織學需要一定量的組織切片觀察實踐。由于病理實驗室無配備組織學教學切片，并且光學顯微鏡等實驗室資源有限，影響學生復習組織學的效果。使用互動軟件平臺復習組織學的效果優于傳統的方法，可較好調動學生的積極性和學習效率[3]。教師可以利用PEIR 平臺的組織學項目幫助學生復習組織學。 首先培訓學使用PEIR 平臺的組織學學習資源。 然后在病理學實驗課各章節授課之前指導學生提前復習相關組織學內容。 學生通過反復觀察PEIR 平臺上的全視野數字切片，在實踐中提高復習組織學的效果。

2.3 數字切片教學

病理切片的觀察是病理實驗課學習的重點之一。傳統的病理實驗課是利用光學顯微鏡直接對組織切片進行觀察，以此來掌握組織的病變特點。這種情況下，需要較大數量的優質教學切片。標本和切片等教具由于長期使用會出現不同程度的老化，影響學生對疾病典型病變特點的學習觀察。受到場地的限制，傳統的病理實驗室課后對學生開放的時間非常有限，因此觀察實驗的時間有限。光學顯微鏡對于初學者來說是一個操作比較困難的精密儀器，在調試儀器上需要花費大量時間，觀察切片不當可引起頭暈嘔吐等不適。全視野數字化切片是一種現代數字系統與傳統光學放大裝置的有機結合，通過高精度掃描將組織玻璃切片轉化為高質量數字化圖像[4]。 虛擬顯微鏡指的是應用軟件讀取和分析全視野數字化切片，達到模擬光學顯微鏡下閱片的效果[5]。使用虛擬顯微鏡學習的學生的病理診斷能力顯著高于使用玻璃載玻片學習的學生，較好提升了形態學實驗教學的質量[6-7]。 數字化病理切片便于存儲和利用，克服病理實驗教學的時間和空間的限制。切片觀察中遇到的疑問可及時與同學和老師交流，提高學習效率，促進學習的主動性和積極性[8]。 建立一個完善的病理實驗課教學用數字化切片庫需要一定的經費和時間，對于條件有限的醫學院校可以充分利用PEIR 虛擬顯微鏡來輔助教學。 學生可以隨時隨地、課前課后，借助智能手機或電腦對數字化病理切片進行觀察。

2.4 病例教學

病例教學法（case-based learning, CBL）指的是在教學過程中通過分析討論典型案例/病例，達到理解、掌握和應用理論知識的一種方法[9]。 CBL 能將幫助學生將病理學理論知識應用于實際病例中，起到激發學習興趣、提高綜合素質、培養臨床思維的作用[10]。 CBL 在病理學教學中的作用得到教育工作者的廣泛認可[11-13]。 CBL 要求教師具有豐富的教學經驗和臨床經驗，收集合適的病例和標本尤為困難。隨著醫療技術的發展，很多疾病都在病變早期即被檢出并治療，典型的病例越來越難收集到。另一方面，由于倫理和個人權益逐漸受重視，病例的尸體解剖、標本與切片等寶貴信息更加難以全面獲取，影響資料的完整性。 教學條件有限的情況下，教師可以圍繞教學大綱和教材的基礎上，選用IPLab 里面的病例進行CBL 教學，與學生進行互動討論。 在線平臺結合CBL 有利于學生主動地獲取知識、討論和學習，方便師生交流，教學效果明顯優于傳統的說教式授課[14]。

3 結語

醫學病理學是一門涵蓋醫學知識面廣、多門醫學學科交叉、內容枯燥艱澀的基礎醫學學科。為了提高教學效果和學習效果，教師必須注意教學形式和方法的選擇。隨著網絡科學技術的日益發展，互聯網縮短人與人之間的距離，使得搜索信息和獲取信息越來越方便。 病理學實驗課教學需要大量的病理標本、 組織切片和臨床病例進行實踐。 在線教學平臺整合了文字、圖形、影像、動畫等多種教學方式，打破時空的限制，實現即時的、系統的、針對性的個體化教學[15]。 在信息泛濫的今天，在線學習資源良莠不齊，如何甄選最優的資源，從而獲得最優的教學和學習效果尤為重要。 PEIR 在線平臺包含數字圖書館、虛擬顯微鏡、病理學交互式實驗室、組織學等模塊， 存儲30 000 多幅醫學教學圖像和100 多個典型的教學病例， 是一個資源齊全、 功能完善的在線教學平臺。 在病理學實驗教學中，PEIR 可以用于豐富教學材料、復習組織學知識、數字切片教學、病例教學等過程。通過課堂延伸到課外，激發學生學習興趣；拓展教學資源，讓學生從被動學習轉換為主動學習。