郭 海， 李寧寧

(河南醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校 組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室,鄭州 451191)

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教育科學(xué)

淺談Motic數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

郭 海， 李寧寧

(河南醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 組織學(xué)與胚胎學(xué)教研室,鄭州 451191)

Motic數(shù)碼顯微互動實(shí)驗(yàn)室在組織學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)過程中具有明顯優(yōu)勢，該系統(tǒng)一方面消除了師生之間在顯微圖像上的溝通障礙，充分實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程中的師生互動；另一方面使教師迅速有效地對全體或個別學(xué)生給予直接指導(dǎo)和幫助，此外，還可發(fā)揮強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)圖像處理和保存功能，為組織學(xué)及其他的醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)提供了高效的教學(xué)和溝通手段。Motic數(shù)碼顯微互動實(shí)驗(yàn)室改變了傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)模式，提高了教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。

Motic數(shù)碼顯微互動實(shí)驗(yàn)室;組織學(xué);教學(xué)

長期以來，組織學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)均建立在通過顯微鏡對組織切片進(jìn)行微觀形態(tài)學(xué)的觀察之上，普通光學(xué)顯微鏡操作簡便，更以其低廉的價格門檻占領(lǐng)了國內(nèi)從中學(xué)到高校的廣闊市場，但仍然無法掩蓋由于自身原因帶來的諸多弊端，如對外界光源的依賴性，單目觀察帶來的視覺偏差與疲勞等等。隨著現(xiàn)代科技特別是計(jì)算機(jī)圖像分析處理及傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，一種新型的集顯微鏡與計(jì)算機(jī)二者于一體的顯微數(shù)碼互動平臺誕生了，它集數(shù)碼顯微系統(tǒng)，音頻視頻交流系統(tǒng)，圖像分析處理系統(tǒng)于一身[1]，從根本上解決了原始的光學(xué)顯微鏡的上述弊端，并且迅速占領(lǐng)了國內(nèi)高校市場。河南醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室于2011年引進(jìn)了國內(nèi)一流的Motic數(shù)碼顯微互動教學(xué)系統(tǒng)，應(yīng)用于組織學(xué)、病理解剖學(xué)等形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)，收到了教師和學(xué)生們的普遍歡迎，現(xiàn)介紹如下。

1 傳統(tǒng)的組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

1.1 效率低下 傳統(tǒng)顯微鏡多采用自然光源或日光燈光源，對焦繁瑣且亮度有限，大量時間浪費(fèi)在對顯微鏡的調(diào)節(jié)上。加上鏡頭內(nèi)沒有指針，學(xué)生難以描述確切位置。一名教師面對40多名學(xué)生，經(jīng)常耗費(fèi)大量精力用于回答學(xué)生們的相似問題，即便如此，還是有很多學(xué)生不能及時得到有效的輔導(dǎo)，大大降低了教學(xué)效率。

1.2 示范性差 示教是組織學(xué)實(shí)驗(yàn)課的重要組成部分，對于不易尋找的結(jié)構(gòu)如血液圖片或特殊染色的標(biāo)本，一旦被學(xué)生移動了標(biāo)本，其他同學(xué)必然會受到影響，甚至?xí)玫藉e誤的指示。好的示教由于缺乏實(shí)時監(jiān)控，其效果必然大打折扣甚至截然相反。

1.3 互動性差 由于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空間和教學(xué)時間所限，教師難以對每位學(xué)生進(jìn)行及時有效的指導(dǎo)和細(xì)致深入的討論，當(dāng)學(xué)生在觀察過程中出現(xiàn)疑惑時，首先選擇的不是詢問教師，而是求助于鄰近座位的其他同學(xué)。這既得不到正確的指引，反而干擾了別人的正常學(xué)習(xí)，也無形中扼殺了學(xué)生的求知欲望和探索精神。

1.4 無法保存 顯微鏡下的觀察結(jié)果與觀察過程無法及時保存一直是困擾組織學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的一大難題，難以再現(xiàn)尋之不易甚至是轉(zhuǎn)瞬即逝的觀察區(qū)域。當(dāng)教師在指導(dǎo)過程中發(fā)現(xiàn)多數(shù)同學(xué)的普遍性問題時也難以一一進(jìn)行解答。此外，長時間的顯微鏡觀察也會帶來視覺的疲勞，對身體產(chǎn)生不利的影響。

2 Motic數(shù)碼顯微互動實(shí)驗(yàn)室的組成

2.1 硬件系統(tǒng) 該系統(tǒng)包括兩個部分：1臺內(nèi)置500萬像素?cái)z像頭的教師端數(shù)碼顯微鏡和40臺內(nèi)置300萬像素?cái)z像頭的學(xué)生端數(shù)碼顯微鏡，每臺顯微鏡均配備一臺獨(dú)立的電子計(jì)算機(jī)作為控制和傳輸設(shè)備。教師端電腦可以在教師顯微鏡圖像與學(xué)生顯微鏡圖像之間進(jìn)行任意切換，并且通過特殊設(shè)計(jì)的高亮度、高色差鼠標(biāo)指針來精確指示顯微鏡下圖像的微細(xì)結(jié)構(gòu)。

2.2 軟件系統(tǒng) 教師端顯微鏡通過自身配備的Motic Digital Class 3.0操作系統(tǒng)可以控制所有的學(xué)生端顯微鏡和電腦。課前課后可以自動開啟關(guān)閉所有學(xué)生端電腦和學(xué)生端顯微鏡軟件，避免了學(xué)生誤操作同時也增加了寶貴的課堂教學(xué)時間。該系統(tǒng)還具備短信交流及語音應(yīng)答模式，學(xué)生可以通過向教師端電腦發(fā)送短信來傳輸自己在學(xué)習(xí)中遇到的問題與疑惑，教師也可以同樣通過短信進(jìn)行回復(fù)與解答，避免了對其他同學(xué)的干擾，維護(hù)了教學(xué)秩序也保障了學(xué)生的私密性。當(dāng)教師發(fā)現(xiàn)個別學(xué)生由于操作不熟練，不能及時尋找到觀察對象，也可以通過該系統(tǒng)對其電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程控制進(jìn)行協(xié)助，避免了觀察失誤，提高了學(xué)習(xí)效率。

2.3 圖像系統(tǒng) 教師端顯微鏡具備教學(xué)示范模式和實(shí)時監(jiān)控模式。在教學(xué)示范模式下，可以使教師端顯微鏡下的圖像精確顯示在每一位學(xué)生的電腦屏幕上，教師通過特殊設(shè)置的高亮度、高色差指針來指示鏡下微細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行示教，避免了傳統(tǒng)的投影和掛圖的模糊與繁瑣。在實(shí)時監(jiān)控模式下，教師端電腦可以顯示全部40臺學(xué)生顯微鏡的圖像，既可以及時指出個別學(xué)生觀察時的失誤和偏差，也可以選擇較好的學(xué)生端顯微鏡圖像進(jìn)行截屏和放大，顯示在所有的學(xué)生端電腦上進(jìn)行點(diǎn)評[2]。此外每臺顯微鏡還配備了各自獨(dú)立的Motic Image Advanced 3.0圖像分析處理系統(tǒng)，可以對圖像進(jìn)行白平衡、降噪及色彩的調(diào)節(jié)；測量細(xì)胞直徑、圖像灰度，篩選相似細(xì)胞；最后還可以通過拍照鍵把較好的圖像拍攝存儲在電腦上，補(bǔ)充了教學(xué)資源。

3 Motic數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)在組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 高清圖像即時顯示 教師端顯微鏡與學(xué)生端顯微鏡均可實(shí)現(xiàn)鏡下畫面的即時高清顯示，通過計(jì)算機(jī)屏幕或者投影儀，再微細(xì)的結(jié)構(gòu)也顯露無遺。同時，通過自帶的Motic Image Advanced 3.0圖像分析處理系統(tǒng)，教師還可以對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行更進(jìn)一步的放大，精確測量組織細(xì)胞的三維數(shù)據(jù)。

3.2 全程監(jiān)控教學(xué)進(jìn)程 教師端顯微鏡可以同時顯示全部40臺學(xué)生端顯微鏡的實(shí)時圖像，從而觀察學(xué)生對所學(xué)知識的掌握和應(yīng)用程度。也可以隨機(jī)選擇任何一臺學(xué)生端顯微鏡圖像進(jìn)行點(diǎn)評，并通過教學(xué)示范模式向所有同學(xué)集中展示，包括典型結(jié)構(gòu)，視覺假象甚至錯誤操作，減少無謂的奔波，隨時檢測學(xué)習(xí)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

3.3 師生即時互動交流 每臺學(xué)生端顯微鏡的圖像均可以實(shí)時顯示在教師端電腦屏幕上，教師可以隨時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程和學(xué)習(xí)效果。當(dāng)學(xué)生在自己的顯微鏡內(nèi)發(fā)現(xiàn)了不確定或者不認(rèn)識的結(jié)構(gòu)時，可以通過點(diǎn)擊自己電腦上的“提問”按鍵來引起教師的注意，此時教師再通過點(diǎn)擊該學(xué)生的圖像窗口，在教師端電腦上打開該學(xué)生的畫面，此時二者所觀察的畫面是完全相同的，教師可以通過耳機(jī)或者以短信的形式進(jìn)行一對一的單獨(dú)解答和討論，避免了對別的同學(xué)的干擾，也減少了教師頻繁走動帶來的體力消耗。

3.4 鏡下圖像照相存儲 Motic Image Advanced 3.0圖像分析處理系統(tǒng)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。當(dāng)學(xué)生在觀察組織切片時，可以通過該系統(tǒng)對自己看到的各種組織、細(xì)胞的典型圖像進(jìn)行照相，儲存在電腦上自己建立的相應(yīng)文件夾中，在上復(fù)習(xí)課時重新溫習(xí)，減少了重復(fù)觀察的時間，擴(kuò)大了復(fù)習(xí)的范圍。同時教師也可以在課堂上通過教師端顯微鏡對任意一臺學(xué)生端顯微鏡上的典型圖像進(jìn)行照相和保存，供以后的教學(xué)工作使用[3]。

3.5 多個圖像對比分析 單臺顯微鏡下顯示多個圖像是不可能的，Motic Digital Class 3.0操作系統(tǒng)提供了多窗口，多圖像的分析處理及測量功能。在辨認(rèn)一些容易混淆的結(jié)構(gòu)時，如未角化的復(fù)層扁平上皮與變移上皮、嗜酸性粒細(xì)胞與嗜酸性細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞與中性粒細(xì)胞、骨骼肌與心肌、大動脈與中動脈、胃和小腸、淋巴結(jié)與脾臟，這些既相似又有區(qū)別的結(jié)構(gòu)顯示在同一個頁面上，其差別一目了然，學(xué)生也能更加迅速地找出其相似與不同之處，通過比較加深了對知識的理解，使原本枯燥無味的結(jié)構(gòu)變得生動起來。

3.6 考核方式深刻變革 傳統(tǒng)的組織學(xué)實(shí)驗(yàn)課考試消耗大量的人力、物力和時間，需要教師提前在每臺考試用顯微鏡下調(diào)試好目標(biāo)結(jié)構(gòu)，對其分別設(shè)計(jì)問題并對其分組編號?？荚嚂r學(xué)生在顯微鏡前依次移動，一般每個視野觀察一分鐘，直至看完所有的顯微鏡并把答案寫在答題紙上，一般需要一天甚至兩天的時間。特別是當(dāng)有學(xué)生移動了顯微鏡的推進(jìn)器改變了視野就直接導(dǎo)致后續(xù)學(xué)生的誤答誤判。Motic數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)可以通過自帶或者教師授課時拍攝的典型圖像制作成多套幻燈試題，學(xué)生原位不動，設(shè)置好更換時間如30 s，自動完成考試并通過電腦提交答案，節(jié)約了時間和紙張。為防止作弊，還可以將相鄰學(xué)生安排不同的試題，快捷方便，安全可靠[4]。

3.7 未來應(yīng)用前景廣泛 接入互聯(lián)網(wǎng)后，Motic數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)可以提供作業(yè)下發(fā)、收繳及批改功能。每次實(shí)驗(yàn)課時，學(xué)生一邊對組織切片進(jìn)行觀察，一邊將自認(rèn)為典型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行拍照后保存，再將教師下發(fā)的作業(yè)以典型的器官細(xì)胞的組織結(jié)構(gòu)圖像的形式上傳至教師端電腦內(nèi)。傳統(tǒng)的手工繪圖作業(yè)耗時耗力，而且影響了對其他結(jié)構(gòu)的觀察，采用電子作業(yè)的形式可以是學(xué)生集中精力于切片觀察，排除干擾，提高了實(shí)驗(yàn)課的效率。此外，教師還可以將自己的授課課件上傳到教師端電腦供學(xué)生分享，也可以從互聯(lián)網(wǎng)上下載海量的視頻、圖片等對教學(xué)資源加以擴(kuò)充。對學(xué)有余力的學(xué)生，教師還可以引導(dǎo)其關(guān)注本學(xué)科的前沿動態(tài)，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的科學(xué)精神，為他們今后更進(jìn)一步的深造打下堅(jiān)實(shí)的理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。

4 Motic 數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)的應(yīng)用效果

Motic數(shù)碼顯微互動實(shí)驗(yàn)室裝備五年來，從根本上實(shí)現(xiàn)了組織學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境的大變革。它為學(xué)生提供了一個自主互動的學(xué)習(xí)平臺，提高了學(xué)習(xí)興趣和自學(xué)能力，也使教師的工作量大為減輕，全面提升了教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。調(diào)查顯示，所有學(xué)生都喜歡在數(shù)碼顯微互動實(shí)驗(yàn)室上課并認(rèn)為是教師對自己班級認(rèn)真學(xué)習(xí)的獎勵，同時也都認(rèn)同大大提高了實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)效率和增加了自己對組織學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣；超過90%的學(xué)生通過第一次實(shí)驗(yàn)課的學(xué)習(xí)已經(jīng)完全掌握了顯微鏡及Motic Digital Class 3.0操作系統(tǒng)的使用方法，特別是對于再現(xiàn)轉(zhuǎn)瞬即逝的鏡下結(jié)構(gòu)的照相功能受到所有使用師生的歡迎。全新的實(shí)驗(yàn)課考試形式輔以數(shù)碼照片的復(fù)習(xí)也大大提升了各專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課考試成績。

5 Motic數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)使用過程中的注意事項(xiàng)及改進(jìn)潛力

5.1 教師的全面素質(zhì)提升是趨勢 全新的教學(xué)設(shè)施以先進(jìn)的教學(xué)理念為保障，同時也需要能夠熟練操作的教學(xué)人員。數(shù)碼顯微互動實(shí)驗(yàn)室不僅要求實(shí)驗(yàn)課教師具備扎實(shí)的醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)知識背景，而且還要求能夠熟練使用計(jì)算機(jī)和數(shù)碼攝像機(jī)并且能夠及時解決使用過程中出現(xiàn)的軟硬件相關(guān)問題，這樣才能夠充分發(fā)揮顯微數(shù)碼互動實(shí)驗(yàn)室的特長。因此形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常邀請計(jì)算機(jī)教研室教師進(jìn)行專門的技能培訓(xùn)，以提升實(shí)驗(yàn)課教師的綜合素質(zhì)，充分發(fā)揮該系統(tǒng)的“全真、互動”優(yōu)勢已成當(dāng)務(wù)之急。

5.2 學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性是動力 筆者在使用過程中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)雖然興趣很高，但是初次使用時經(jīng)常由于對數(shù)碼顯微鏡的使用還欠熟練導(dǎo)致頻繁點(diǎn)擊提問或拍照按鍵，提問以后卻并不發(fā)言，拍照以后不知道如何存儲和對圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)；還有的學(xué)生學(xué)習(xí)依賴性較強(qiáng)，總是等著教師進(jìn)行全體示教或者觀察鄰近同學(xué)的電腦圖像，浪費(fèi)了寶貴的教學(xué)資源和時間。因此在第一次實(shí)驗(yàn)課時，教師一定要不怕麻煩，要花上足夠的時間讓學(xué)生練習(xí)，務(wù)必保證每位同學(xué)都能熟練使用該系統(tǒng)。此外，教師通過全程監(jiān)控，對學(xué)生觀察時遇到的問題及時發(fā)現(xiàn)及時解答，還可以下發(fā)具有探討性的問題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性。

5.3 設(shè)備的日常維護(hù)管理是保障 數(shù)碼顯微互動實(shí)驗(yàn)室投資巨大，數(shù)碼產(chǎn)品集中，對操作者提出了更高的要求，但仍難免師生的失誤和學(xué)生的不良操作帶來的系統(tǒng)運(yùn)行故障。加上本系統(tǒng)屬于新鮮事物，面世之后還處在不斷的更改和完善之中，因此學(xué)校要配備專人進(jìn)行日常管理維護(hù)才能保障其順利運(yùn)行，降低學(xué)校維護(hù)的資金負(fù)擔(dān)。每次實(shí)驗(yàn)課前和實(shí)驗(yàn)課后，都要由任課教師和專門的實(shí)驗(yàn)室管理人員進(jìn)行檢查，師生都要每次填寫使用記錄，主動登記，對于顯微鏡上的易損物件，如切片夾，粗細(xì)準(zhǔn)焦螺旋和容易脫落的部件如攝像頭和數(shù)據(jù)連接線等等，及時發(fā)現(xiàn)及時進(jìn)行修復(fù)更換，同時也要告誡學(xué)生在使用時候要愛惜設(shè)備，輕柔操作。

5.4 電腦病毒的防護(hù)是新問題 隨著手機(jī)、優(yōu)盤和移動硬盤等移動存儲媒介的廣泛普及，電腦病毒的傳播也成燎原之勢。一個小小的病毒就可以導(dǎo)致整個操作系統(tǒng)的癱瘓，消耗大量的人力、物力和時間。因此在信息時代，該系統(tǒng)必須牢牢建立起病毒防線，及時安裝正版并更新電腦殺毒軟件，對優(yōu)盤等移動存儲設(shè)備進(jìn)行殺毒。

綜上所述，Motic 數(shù)碼顯微互動系統(tǒng)的使用給組織學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)帶來了全新理念，它融現(xiàn)代信息傳輸與圖像處理技術(shù)和傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡于一體，激發(fā)了學(xué)生興趣，減少了教師負(fù)擔(dān)，提高了教學(xué)效果，實(shí)現(xiàn)了組織學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的根本變革，是包括組織學(xué)在內(nèi)的形態(tài)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的發(fā)展方向。

[1] 林雪梅，李芳菲.利用顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)探索組織胚胎學(xué)實(shí)驗(yàn)互動教學(xué)法的實(shí)施[J].山西醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，7(7)：177-179.

[2] 彭 安,郭冬生,張 維.生命科學(xué)創(chuàng)新教育模式-顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)[J].現(xiàn)代教育技術(shù), 2013,13(4):56-57.

[3] 張玉英，吳燕明，伍思琪，等．顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)在組胚實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢[J]．解剖學(xué)研究，2014，30(2)：152-154．

[4] 包翠芬，張 莉，宋小峰，等. 組織學(xué)與胚胎學(xué)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的研究[J]．解剖科學(xué)進(jìn)展，2015，21(1)：101-102．

[責(zé)任編校：李宜培]

Application of Motic Digital Microscope Interactive System in Experimental Teaching of Histology

GUO Hai， LI Ling-ling

(DepartmentofHistologyandEmbryology,HenanMedicalCollege,ZhengzhouHenan451191,China)

Motic digital microscope interactive laboratory has obvious advantages in the teaching process of histology and experiment, which eliminates the communication barrier between teachers and students in the micro image, and realizes the interaction between teachers and students. On the other hand, teachers can give direct guidance and help the whole or individual students.In addition, it can also play a powerful computer image processing and preservation of function, for the organization and other medical morphology experimental teaching to provide an efficient teaching and communication means. With motic digital microscope interactive laboratory, the teaching mode of the traditional morphology experiment teaching has been changed, the teaching quality and teaching efficiency has been improved.

Motic digital microscope interactive laboratory; histology; teaching

2015-12-22

郭 海(1977-)，男，河南省新鄉(xiāng)市人，碩士，講師，從事組織胚胎學(xué)教學(xué)與生殖毒理研究。

G 424.21

B

1008-9276(2016)06-0535-04