李曉英，郭 海，李寧寧

(河南醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校 a.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部組胚教研室;b.科研外事處，鄭州 451191)

信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信息化時代的到來，給教育改革帶來了前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。將傳統(tǒng)的實驗課和先進的數(shù)字化技術(shù)相結(jié)合，探索新的教學(xué)模式，可以優(yōu)化教學(xué)過程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和教學(xué)效果[1]。

組織學(xué)屬于微觀形態(tài)學(xué)課程，其與人體解剖學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)及臨床學(xué)科之間聯(lián)系密切，開設(shè)于本校大學(xué)一年級第一學(xué)期，是一門重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課。組織學(xué)實驗課直觀性較強，不僅是驗證組織學(xué)理論知識的重要手段，也是培養(yǎng)學(xué)生觀察分析能力和動手操作能力的有效途徑。

數(shù)字切片是把整張組織切片通過掃描轉(zhuǎn)化為高分辨率的數(shù)字化全景圖像，呈現(xiàn)于電腦或手機終端，能任意移動視野和放大縮小，仿真模擬了普通光學(xué)顯微鏡的觀察。將數(shù)字切片加入組織學(xué)實驗教學(xué)，數(shù)字切片為“虛”，光學(xué)顯微鏡為“實”，虛實結(jié)合，優(yōu)勢互補，實現(xiàn)虛實一體化教學(xué)。

1 傳統(tǒng)教學(xué)方法的局限性

組織學(xué)實驗以驗證性實驗為主，實驗教學(xué)基于顯微鏡觀察組織切片，教師示教、講解實驗內(nèi)容，學(xué)生觀察完成實驗繪圖報告。近些年雖然啟用了顯微數(shù)碼互動實驗室，對激發(fā)學(xué)生興趣、提升組織學(xué)的實驗教學(xué)效果等方面發(fā)揮了巨大的推動作用，不過，目前該系統(tǒng)還是受到實驗場地、組織切片、學(xué)生數(shù)量等各種問題的限制，加上缺乏數(shù)字化資源的網(wǎng)絡(luò)支持，制約了教學(xué)質(zhì)量的提高，不利于調(diào)動學(xué)生的積極主動性，更不利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。隨著高校招生規(guī)模的擴大，教學(xué)資源相對緊缺，很多典型結(jié)構(gòu)組織切片數(shù)量有限，難以滿足教學(xué)需求，而且稀缺珍貴標本有一定的使用壽命，可遇而不可求，常年的損耗使之數(shù)量更少，不能保證學(xué)生使用的公正性[2]。

2 基于數(shù)字切片的虛實一體化實驗教學(xué)的設(shè)計與實施

馬里蘭大學(xué)和約翰霍普金斯醫(yī)院首次描述了虛擬顯微鏡可以掃描、存儲和閱覽數(shù)字切片[3]。經(jīng)過近年來的發(fā)展，虛擬顯微鏡技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教學(xué)、科學(xué)研究等領(lǐng)域[4]。

2.1 虛實一體化實驗教學(xué)資源庫構(gòu)建 構(gòu)建教學(xué)資源庫是實現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)教學(xué)重要的基礎(chǔ)性工作，優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源庫是教學(xué)實施和教學(xué)質(zhì)量的重要保證[5]。

以組織學(xué)實驗課程為核心，遵循實驗教學(xué)資源庫設(shè)計原則，建立完整、完善的組織學(xué)數(shù)字切片庫。收集和整理優(yōu)質(zhì)的組織學(xué)切片，采用顯微攝像系統(tǒng)進行全自動數(shù)字掃描，獲得高分辨率的數(shù)字化全景圖像，分章節(jié)系統(tǒng)歸類建立目錄樹，便于查找使用。對數(shù)字切片的重點結(jié)構(gòu)進行文本標注，便于學(xué)生隨時查看。為了避免學(xué)生首次使用系統(tǒng)帶來的一些誤操作，虛實一體化系統(tǒng)安裝了系統(tǒng)還原保護卡，并在教師端和學(xué)生端進行了加密處理，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

隨著教材的更新、研究的進展，教學(xué)資源庫需要進行不斷的動態(tài)維護和管理，以保證更有效地使用[6]。

2.2 線上教學(xué)內(nèi)容的建設(shè)和完善 在建立虛實一體化實驗教學(xué)資源庫的同時，在學(xué)習(xí)通平臺建立了配合實驗教學(xué)的線上教學(xué)資源。組胚教研室在2021年錄制完成并上傳了組織學(xué)全部章節(jié)的微課視頻到學(xué)習(xí)通平臺，提供授課視頻以及各種文字形式的教學(xué)資源，能夠開展在線學(xué)習(xí)、作業(yè)、考試、答疑和討論等，還有不斷更新和完善的實驗技能專項、考核系統(tǒng)、參考書目、參考文獻等。教研室指派專人負責(zé)學(xué)習(xí)通平臺網(wǎng)站資料的維護和更新。

2.3 虛實一體化教學(xué)的設(shè)計與實施 有效預(yù)習(xí)是學(xué)習(xí)的重要組成部分，實驗課預(yù)習(xí)材料僅僅是文字，學(xué)生的預(yù)習(xí)往往流于形式，達不到應(yīng)有的效果，因此圖片、視頻等相應(yīng)的視覺資源是必要的。教師在課前根據(jù)該章節(jié)教學(xué)需要，通過超星學(xué)習(xí)通平臺，發(fā)布微課、PPT等多媒體資源，開展課前預(yù)習(xí)工作，學(xué)生完成學(xué)習(xí)資源配套任務(wù)并反饋給教師，教師根據(jù)反饋調(diào)整教學(xué)任務(wù)。

課中通過虛實一體化教學(xué)系統(tǒng)進行教學(xué)。教師使用教師端電腦和示教顯微鏡，學(xué)生每人一臺雙目顯微鏡和學(xué)生端電腦，師生電腦通過局域網(wǎng)連接。教師示教的切片內(nèi)容可以通過智慧屏幕、學(xué)生端屏幕以及互動模式供學(xué)生學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力，師生隨時溝通，對重點、難點知識進行交流與討論，完成所有實驗課教學(xué)內(nèi)容，提交實驗報告。

課后教師根據(jù)教學(xué)目標和學(xué)生的疑問，總結(jié)任務(wù)難點，采集分析數(shù)據(jù)，分析和量化學(xué)生學(xué)習(xí)情況，并通過學(xué)習(xí)通發(fā)布相關(guān)話題，組織學(xué)生探討，培養(yǎng)學(xué)生探究能力，同時對學(xué)過的知識進行交流鞏固。與傳統(tǒng)的組織學(xué)實驗課后復(fù)習(xí)不同，學(xué)生通過個人賬號隨時可以登錄系統(tǒng)復(fù)習(xí)數(shù)字切片和拓展知識，突破了時間和空間的限制。

2.4 評價方式的改革 建立多元化、全過程的評價體系可以促進教師對學(xué)生的引導(dǎo)和督導(dǎo)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和思考解決問題能力[7-8]。改變過去單一的結(jié)果性評價方式，借助后臺的圖文數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析學(xué)生的線上學(xué)習(xí)情況和交流信息，對學(xué)生當前的學(xué)習(xí)狀況、學(xué)習(xí)態(tài)度、完成任務(wù)的情況進行考核；同時對平時布置的作業(yè)進行分值的設(shè)定，考核學(xué)生平時作業(yè)的完成情況?？傊捎锰搶嵔Y(jié)合，線下線上結(jié)合，課上課下結(jié)合，以及課堂討論、小組自主探究等多種方式結(jié)合，形成多維度的立體評價體系。評價方式具體構(gòu)成比是：預(yù)習(xí)任務(wù)完成情況10%、考勤10%、課堂提問10%、繪圖作業(yè)30%、標本考試40%。

利用互聯(lián)網(wǎng)給予學(xué)生引導(dǎo)和交流，采用任務(wù)驅(qū)動方法，可以使學(xué)生能夠個性化更高效地完成學(xué)習(xí)任務(wù)，掌握組織學(xué)基本知識[9]。

2.5 效果評價 問卷調(diào)查：設(shè)計問卷調(diào)查表，評價虛實一體化教學(xué)模式在提高學(xué)生興趣、拓展知識面、培養(yǎng)創(chuàng)新思維、提高自主學(xué)習(xí)能力和獲取網(wǎng)絡(luò)信息方面的作用。共下發(fā)調(diào)查問卷305份，回收有效問卷293份。從問卷結(jié)果可以看出，學(xué)生對虛實一體化教學(xué)模式滿意度和基本滿意度占90%以上。見表1。

表1 問卷調(diào)查結(jié)果(n)

3 虛實一體化教學(xué)模式的優(yōu)勢

近年來組織學(xué)實驗教學(xué)比較常用的是顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)，教師的示教切片和學(xué)生顯微鏡下觀察到的切片圖像可以同步到電腦屏幕上，相比于傳統(tǒng)的組織學(xué)實驗教學(xué)，教學(xué)效果和效率已有所提高。但是實驗教學(xué)依然受到時間、空間和切片質(zhì)量的限制，而數(shù)字切片庫的建立和完善以及線上線下虛實一體化教學(xué)的實施賦予了實驗教學(xué)全新的模式。

3.1 使用數(shù)字切片，優(yōu)質(zhì)資源共享 全視野的數(shù)字切片圖像更加清晰，顏色更加保真，完整地保存了切片的信息。觀察數(shù)字切片時可用鼠標拖動、選取切片上的任意位置，隨意縮放，屏幕左上角還顯示切片全景導(dǎo)航，能把高倍鏡下的圖像和低倍鏡下的位置準確地對應(yīng)，增強對整體結(jié)構(gòu)的把握。數(shù)字切片豐富了實驗課教學(xué)資源，特別對于一些罕見的組織切片和典型的結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)永久保存和資源共享。比如血涂片，血涂片中的嗜酸性粒細胞和嗜堿性粒細胞數(shù)量很少，下發(fā)到學(xué)生的玻璃切片不易找到這兩種細胞，而數(shù)字切片的使用就很好地解決了這個問題。

傳統(tǒng)的組織學(xué)實驗課是理論知識的簡單驗證，標本的差異性往往給學(xué)生造成了理論知識和實驗切片內(nèi)容的對應(yīng)困難，而虛實一體化使典型的數(shù)字切片成為理論知識和玻璃切片的橋梁，學(xué)生通過分析比較，輕松地掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。

3.2 打破時空限制，學(xué)習(xí)更加便捷 虛實一體化實驗教學(xué)模式通過課前下發(fā)教學(xué)任務(wù)，課中操作，課后鞏固練習(xí)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不再局限于實驗課堂，打破時間和空間的限制，可以隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)平臺反復(fù)學(xué)習(xí)訓(xùn)練鞏固所學(xué)知識，提高學(xué)習(xí)效果。對教師來講，數(shù)字切片的使用極大地豐富了教學(xué)資源，虛實一體化教學(xué)增加了線上線下師生間的互動，方便了教學(xué)過程的實施和學(xué)生學(xué)習(xí)效果的及時反饋。

3.3 啟發(fā)主動學(xué)習(xí)，注重能力培養(yǎng) 傳統(tǒng)組織學(xué)實驗教學(xué)，學(xué)生在有限的課堂時間內(nèi)聽講、觀察、繪圖，缺乏創(chuàng)新性和主動性?，F(xiàn)在，醫(yī)學(xué)教育改革已經(jīng)從教師授課模式向以學(xué)生為主體的主動學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變，從傳授知識到能力培養(yǎng)為核心轉(zhuǎn)變[10-11]。虛實一體化實驗教學(xué)將線上線下、數(shù)字切片和實體顯微鏡教學(xué)有機結(jié)合，豐富實驗教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生可以在該章節(jié)資源中根據(jù)需要實現(xiàn)自主選擇，并且自己提出問題、自助解決或協(xié)作互助解決問題，在這個過程中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情、啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和動手能力。

3.4 構(gòu)建知識體系，學(xué)科融會貫通 知識體系的連貫性和系統(tǒng)性是醫(yī)學(xué)的顯著特點，虛實一體化教學(xué)系統(tǒng)中同時還有其他形態(tài)學(xué)科的教學(xué)資源，比如病理學(xué)等。隨著網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺在更多學(xué)科的應(yīng)用，醫(yī)學(xué)實驗課程體系逐漸由分散平行向?qū)哟畏置鞯臉錉罱Y(jié)構(gòu)發(fā)展，各學(xué)科之間通過共享網(wǎng)絡(luò)平臺有機地聯(lián)系在一起[12]。學(xué)生可以通過平臺，把相關(guān)的各個學(xué)科融會貫通，實現(xiàn)在學(xué)習(xí)上從正常結(jié)構(gòu)到異常結(jié)構(gòu)，從宏觀層面到微觀層面，從基礎(chǔ)知識到臨床病例的有機融合。

4 目前存在的問題和展望

虛實一體化教學(xué)模式改善了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的局限和不足，但在應(yīng)用過程中也存在一些問題：

數(shù)字切片在提高了學(xué)習(xí)便捷性的同時，使某些學(xué)生過度依賴數(shù)字切片，懶于操作顯微鏡觀察玻璃切片。學(xué)會正確使用顯微鏡是醫(yī)學(xué)生的基本功之一，也是組織學(xué)實驗教學(xué)的目的。在實驗教學(xué)過程中要合理把握和督促學(xué)生科學(xué)地分配學(xué)習(xí)時間，鞏固理論知識的同時要兼顧動手能力和科學(xué)探索能力、協(xié)作能力等各方面的協(xié)調(diào)發(fā)展。

數(shù)字切片和玻璃切片并非取自同一蠟塊標本而存在或多或少的差異，給學(xué)生學(xué)習(xí)造成了一定的困惑。鑒于此，教師要向?qū)W生解釋標本取材的差異性，使數(shù)字切片與玻璃切片互為補充，實驗課內(nèi)以顯微鏡觀察玻璃切片為主，數(shù)字切片為輔，課外利用數(shù)字切片隨時隨地進行鞏固復(fù)習(xí)。

虛實一體化實驗教學(xué)模式對教和學(xué)的便利性和效果有目共睹，但是組織學(xué)的大部分數(shù)字切片依然停留在平面圖像，無法直觀顯示立體層次和毗鄰關(guān)系。信息技術(shù)日新月異，將來是否可以把平面的數(shù)字切片開發(fā)成更逼真的3D圖像，讓學(xué)生更形象地探索人體的微觀世界，相信VR等相關(guān)技術(shù)一定會在組織學(xué)上獲得開拓和發(fā)展。

綜上所述，虛擬數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，徹底革新了組織學(xué)實驗教學(xué)手段。組織學(xué)虛實一體化教學(xué)模式把數(shù)字切片和顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)有機結(jié)合，優(yōu)勢互補，在組織學(xué)實驗教學(xué)中發(fā)揮出巨大的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿?，提高了教師的教學(xué)效率和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。事實上，在虛實一體化教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，可以探索融合其他教學(xué)方法，如“數(shù)字切片、雨課堂和QQ群課堂功能”[13]、“虛擬仿真+CBL+TBL+多元化形成性評價”[14]、基于虛擬仿真形態(tài)學(xué)數(shù)字化平臺“翻轉(zhuǎn)課堂”的混合式教學(xué)方法[15-16]，實現(xiàn)更多教學(xué)方式的優(yōu)化整合，獲得更好的教學(xué)效果和滿意度。

我們將在今后的工作中，本著虛實互補、線上線下結(jié)合、資源共享的原則，結(jié)合學(xué)科專業(yè)特點，整合信息化教學(xué)資源，不斷完善和發(fā)展虛實一體化組織學(xué)實驗課教學(xué)模式，構(gòu)建符合高職高專醫(yī)學(xué)生特點的實驗課教學(xué)新模式，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和探索精神，培養(yǎng)出具有良好形態(tài)學(xué)知識基礎(chǔ)的高素質(zhì)、高水平的醫(yī)學(xué)創(chuàng)新技術(shù)人才。