數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用

張建國(guó)，張俊榮，何金蕾，李益明，陳建平

（四川大學(xué) a.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室；b.華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院人體寄生蟲學(xué)教研室，四川 成都 610065）

數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用

張建國(guó)a，張俊榮b，何金蕾b，李益明b，陳建平b

（四川大學(xué) a.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室；b.華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院人體寄生蟲學(xué)教研室，四川 成都 610065）

為研究數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用效果，在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的顯微鏡實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引入數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)和顯微鏡相結(jié)合的教學(xué)方式，促進(jìn)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)代化。12年的數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)果證實(shí)該系統(tǒng)有助于開展創(chuàng)新性、互動(dòng)式和個(gè)性化醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。該文還提出應(yīng)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室管理，建立開放共享平臺(tái)，培養(yǎng)出優(yōu)秀的卓越醫(yī)學(xué)人才。數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用可以提高醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

數(shù)碼顯微鏡；互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)；醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)；管理

在信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)廣泛普及的今天，數(shù)字多媒體教學(xué)作為一種生動(dòng)高效的現(xiàn)代化教學(xué)手段已被廣泛用于醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中。在使用顯微鏡的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們引入數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)和數(shù)碼顯微鏡相結(jié)合的教學(xué)方式，促進(jìn)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)代化，滿足提高實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)教學(xué)效率和交互式教學(xué)的需要［1］。2003年四川大學(xué)在四川大學(xué)江安校區(qū)形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室建立了4套，每套有40人座位的數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)。目前該系統(tǒng)已運(yùn)行了12年，深受實(shí)驗(yàn)課教師及學(xué)生的好評(píng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果表明該系統(tǒng)可引發(fā)實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)教學(xué)模式的一場(chǎng)革命，真正做到師生互動(dòng)、教學(xué)相長(zhǎng)，開展以學(xué)生為主的討論式、雙向互動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而為國(guó)家培養(yǎng)具有基礎(chǔ)扎實(shí)、知識(shí)面廣、能力強(qiáng)、素質(zhì)高的醫(yī)藥衛(wèi)生人才。

1 數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及配置

數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)是由學(xué)生用內(nèi)置數(shù)碼顯微鏡和電腦、教師用多功能數(shù)碼顯微鏡、軟件教學(xué)平臺(tái)、雙向語音交流系統(tǒng)、圖像處理與分析系統(tǒng)以及多媒體教學(xué)設(shè)備等組成。進(jìn)入安裝數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的教室進(jìn)行醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教師可以實(shí)時(shí)觀察到課堂上每個(gè)學(xué)生的顯微鏡畫面，及時(shí)發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中存在的問題，并通過語音處理系統(tǒng)指導(dǎo)學(xué)生改正；學(xué)生也可通過提問系統(tǒng)主動(dòng)請(qǐng)求教師幫助。通過高清晰的CCD攝像頭，把微觀圖像視頻信號(hào)輸出到計(jì)算機(jī)、電視、投影儀等輸出裝置，方便進(jìn)行直觀的圖像顯示和現(xiàn)場(chǎng)討論，同時(shí)該系統(tǒng)具備圖像處理、分析、長(zhǎng)時(shí)間數(shù)碼錄像等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的定量分析與資料的長(zhǎng)期保存和隨時(shí)再現(xiàn)［2］。數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)通過添加軟件，可以直接進(jìn)行課堂測(cè)驗(yàn)及考試，有助于進(jìn)行考試改革。

2 改變教學(xué)模式，實(shí)行互動(dòng)教學(xué)

傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教育是以教師為中心，以書本為中心，教師按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，開展驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)模式在很大程度上忽視了學(xué)生對(duì)日新月異、突飛猛進(jìn)的科學(xué)技術(shù)知識(shí)和技能的掌握能力，忽視了他們有一定獨(dú)立自學(xué)能力和獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)工作的能力，從而導(dǎo)致學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力、發(fā)現(xiàn)問題能力、應(yīng)變能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不夠。而在知識(shí)爆炸的今天，學(xué)生僅靠學(xué)校所學(xué)的知識(shí)去應(yīng)對(duì)是完全不夠的。因此，學(xué)生學(xué)什么不是最主要的，最重要的是提高他們的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們終身學(xué)習(xí)能力，以及自學(xué)能力、動(dòng)手能力和獨(dú)立開展科學(xué)研究的能力。本文將數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使學(xué)生可通過語音系統(tǒng)和教師進(jìn)行單獨(dú)交流，與多個(gè)學(xué)生進(jìn)行小組討論，從而克服了多年來由于課時(shí)短、內(nèi)容多，特別是師資短缺、學(xué)生規(guī)模較大等原因在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中難以大面積進(jìn)行討論式、雙向互動(dòng)性教學(xué)的難題，有利于從根本上改變灌輸式或填鴨式傳統(tǒng)教學(xué)模式［3］。國(guó)內(nèi)馬斌芳等［4］分析多媒體互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)在組織胚胎學(xué)實(shí)驗(yàn)課應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和問題，指出該系統(tǒng)有助于優(yōu)化教學(xué)環(huán)境，提高教學(xué)效率，促進(jìn)師生之間的交流互動(dòng)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。張景芳等［5］采用多媒體互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)開展小班化病理學(xué)教學(xué)，證實(shí)該系統(tǒng)有助于提高教學(xué)效率、優(yōu)化教學(xué)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)高層次醫(yī)學(xué)人才。

3 提高教學(xué)質(zhì)量，開展個(gè)性化教學(xué)

醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以顯微鏡為主要的實(shí)驗(yàn)工具，學(xué)生操作顯微鏡觀察實(shí)驗(yàn)標(biāo)本，老師在一旁指導(dǎo)和觀察學(xué)生的操作。雖然老師可以通過集體講授和單獨(dú)指導(dǎo)，解決學(xué)生觀察和操作中所遇到的一些問題，但由于目前大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室裝備的顯微鏡幾乎都是只供單人觀察的，指導(dǎo)老師沒有相應(yīng)的設(shè)備能在學(xué)生操作的同時(shí)觀察到顯微鏡內(nèi)的具體情況，輪流操作的觀察過程緩慢，一堂課下來老師費(fèi)神費(fèi)力，最多能有10多位學(xué)生得到單獨(dú)指導(dǎo)。為此，本文引入了數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)，通過數(shù)碼顯微鏡連接計(jì)算機(jī)和投影儀，可以將顯微鏡下原本只能一個(gè)人觀察的景象投射后供全班同時(shí)觀看。這樣，當(dāng)教師發(fā)現(xiàn)一個(gè)具有典型性形態(tài)特征的病原生物或人體細(xì)微的組織結(jié)構(gòu)，通過相應(yīng)的硬件和軟件的組合，投射到電腦屏幕上，所有學(xué)生均可看到，并且教師可以同時(shí)看到40位學(xué)生在數(shù)碼顯微鏡下觀察的結(jié)果。假如學(xué)生沒找到正確的標(biāo)本，教師可通過語音系統(tǒng)告訴學(xué)生改進(jìn)操作方法，直到學(xué)生找到正確的標(biāo)本，在此基礎(chǔ)上還可進(jìn)行分組討論。該系統(tǒng)所具有的人性化操作環(huán)境，強(qiáng)大的信息交流軟件平臺(tái)處理圖形和圖表，有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)、討論和提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，如圖1和圖2所示。文獻(xiàn)［6］證實(shí)數(shù)碼互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)在人體寄生蟲學(xué)實(shí)驗(yàn)考試中體現(xiàn)出操作方便、效率高的特點(diǎn)。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，顯微數(shù)碼互動(dòng)系統(tǒng)教學(xué)能顯著調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，極大地提高了教學(xué)效果［7］。

圖1 數(shù)碼互動(dòng)顯微教學(xué)系統(tǒng)基本配套功能示意圖

圖2 數(shù)碼互動(dòng)顯微教學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)景照片

四川大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)華西醫(yī)學(xué)中心每年1 200名醫(yī)科學(xué)生的病原生物學(xué)實(shí)驗(yàn)和組織學(xué)與胚胎學(xué)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，如表1所示。該系統(tǒng)的建立和應(yīng)用有助于提高我校教學(xué)質(zhì)量，降低教師的工作負(fù)擔(dān)，使其有余力開展個(gè)性教學(xué)。

表1 數(shù)碼互動(dòng)顯微教學(xué)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程

4 數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)備安全管理與維護(hù)

數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)備是醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中師生直接接觸，醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)正常運(yùn)行的載體。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的更新、管理和維修等需要專業(yè)的技術(shù)人員維護(hù)，更需要實(shí)驗(yàn)教學(xué)師生的愛護(hù)。數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)擁有大量的計(jì)算機(jī)、數(shù)碼顯微鏡、語言實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練系統(tǒng)等設(shè)備，設(shè)備涉及資產(chǎn)巨大，保障好實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的使用安全、保管和運(yùn)行安全，以及設(shè)備運(yùn)行過程中軟件更新、硬件升級(jí)維護(hù)，適應(yīng)新時(shí)代的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求都是實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全運(yùn)行、科研創(chuàng)新的基礎(chǔ)［8－9］。數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的維護(hù)及管理是實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全進(jìn)行的保障。實(shí)驗(yàn)室維護(hù)及管理主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

4.1 實(shí)驗(yàn)室衛(wèi)生環(huán)境的維護(hù)及管理

數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)任務(wù)量大，人員流動(dòng)較大，維護(hù)和保持好實(shí)驗(yàn)室的整潔衛(wèi)生是實(shí)驗(yàn)室安全的基礎(chǔ)。數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)禁攜帶飲食等物品進(jìn)入，裝有數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室的不潔行為可能造成招來鼠蟲毀壞線路，造成線路短路進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)等一系列事故的隱患。維護(hù)好實(shí)驗(yàn)室清潔衛(wèi)生，定期做好清潔工作是實(shí)驗(yàn)室安全使用的保障。

4.2 實(shí)驗(yàn)室用電安全及管理

數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是電子類用電設(shè)備，若疏于管理，有電路老化、短路、網(wǎng)絡(luò)故障等隱患。所以每天做好用電檢查，上下班開關(guān)電源，定期做好線路養(yǎng)護(hù)是非常重要的［10］。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備龐雜，線路復(fù)雜，做好實(shí)驗(yàn)設(shè)備的管理、標(biāo)識(shí)和定期記錄，有助于實(shí)驗(yàn)室數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)設(shè)備的管理和維護(hù)。

4.3 實(shí)驗(yàn)室溫度、濕度、光線等自然條件要求及管理數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行后，機(jī)器的溫度升高，設(shè)備的散熱性能是影響設(shè)備使用壽命重要的一個(gè)因素。數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中大量使用音、視頻資源，音、視頻常用的載體磁帶、光盤等的保存對(duì)于溫度、濕度和實(shí)驗(yàn)室光線都有一定的要求。因此，保障和控制實(shí)驗(yàn)室的溫度、濕度、光線等自然條件也是實(shí)驗(yàn)室安全運(yùn)行的必要條件。

4.4 完善實(shí)驗(yàn)室生物安全制度，實(shí)施安全準(zhǔn)入制度實(shí)驗(yàn)室生物安全管理制度是促進(jìn)安全管理工作標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和科學(xué)化的重要內(nèi)容［11］。針對(duì)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開放程度高，學(xué)生年齡小、人數(shù)多和安全意識(shí)薄弱的現(xiàn)狀，我們建立了嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室安全準(zhǔn)入制度。一方面，根據(jù)教學(xué)需要、儀器設(shè)備情況及可能出現(xiàn)的安全隱患，對(duì)新生進(jìn)行儀器設(shè)備操作培訓(xùn)、開設(shè)安全培訓(xùn)講座、進(jìn)行消防及避險(xiǎn)逃生等方面的技能培訓(xùn)；另一方面，借助基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)站的實(shí)驗(yàn)室安全教育考試系統(tǒng)，將儀器設(shè)備操作規(guī)程及注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)室安全教育宣傳片、安全教育課程等上傳，校內(nèi)外學(xué)生可以在網(wǎng)上進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，并組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室安全考核，

只有考核合格并簽訂安全責(zé)任書后，方可獲得實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)入資格。

5 結(jié)束語

數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用及推廣已顯示出強(qiáng)大的生命力，不僅引起國(guó)內(nèi)高校的廣泛注意，而且在國(guó)外高校中也產(chǎn)生了反響。保證數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的順利開展，要加強(qiáng)數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室安全的管理和教育，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員需時(shí)刻做好迎戰(zhàn)新技術(shù)的準(zhǔn)備，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)室安全使用、維護(hù)和管理帶來了更大挑戰(zhàn)。實(shí)驗(yàn)室安全問題不可掉以輕心，還需加強(qiáng)防范意識(shí)，防患于未然；安全出口、安全疏散標(biāo)志應(yīng)醒目，環(huán)境及通道暢通，應(yīng)急照明設(shè)備和報(bào)警裝置的性能保障完好；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、裝修和改造等，應(yīng)嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)室安全和環(huán)保要求進(jìn)行［12］。實(shí)驗(yàn)室應(yīng)配合學(xué)校及相關(guān)部處，落實(shí)好相應(yīng)管理措施，加強(qiáng)人員培訓(xùn)，做好配置數(shù)碼顯微互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室安全與環(huán)保工作，為建設(shè)“國(guó)內(nèi)一流、國(guó)際知名”的研究型綜合大學(xué)奠定基礎(chǔ)。

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Application of Digital M icroscope M utual Tutoring System in M edical Experiment

ZHANG Jianguoa，ZHANG Junrongb，HE Jinleib，Li Yimingb，CHEN Jianpingb
（a.Laboratory of Morphology，Experiment Center of Preclinical Medicine；b.Department of Parasitology，West China School of Preclinical and Forensic Medicine，Sichuan University，Chengdu 610065，China）

In order to study the application effect of digitalmicro interactive teaching system in medical experiment，the digital micro－interactive teaching system is introduced into the experimental teaching of medical experiment，and the teaching method of computer experiment is used to promote themodernization ofmedical experiment teaching.The application of the digitalmicro－interac tive teaching system for 12 years confirms that the system contributes to innovative，interactive and personalized medical experiment teaching.Themanagement of digitalmultimedia microscope laboratory should be strengthened to build an open experimental sharing platform to cultivate innovative talents of outstanding excellence inmedical science.the application of digitalmicroscopemutual tutoring system inmedical experiment can improve the teaching quality ofmedical experiment teaching.

digitalmicroscope；mutual tutoring system；medical experiment；management

G642；G482

A

10.3969／j．issn．1672－4550.2017.03.031

2016－05－13；修改日期：2016－12－23

國(guó)家理科人才培養(yǎng)基金能力提高項(xiàng)目（J1103604）。

張建國(guó)（1960－），男，本科，實(shí)驗(yàn)師，主要從事醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)工作。

陳建平，教授，jpchen007＠163．com