醫(yī)學形態(tài)學實驗室數(shù)字化教學改革探討

宋軍，汪婕，連秀麗，周瑞祥

(福建醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院，福州 350122)

2017年1月教育部辦公廳關于印發(fā)《2017年教育信息化工作要點》（教技廳[2017]2號）指出，信息化工作的重點任務之一是推動數(shù)字校園和智慧校園建設。高校教學數(shù)字化是教育信息化工作的重要內容之一，是貫徹落實教育信息化“十三五”規(guī)劃的總體部署要求，是構建網(wǎng)絡化、數(shù)字化、個性化、終身化教育體系的主要支撐平臺。在醫(yī)學形態(tài)學實驗教學中運用信息化技術、推行數(shù)字化教學，是解決傳統(tǒng)實驗教學中的標本短缺、大體標本老化、典型病變標本稀缺等問題，進一步擴大教學資源、改變學習方法、增加學習方式、優(yōu)化考核辦法的重要途徑和辦法。基礎醫(yī)學院實驗教學中心醫(yī)學形態(tài)學實驗室的數(shù)字化教學改革以建設數(shù)字化教學平臺為動力，推動了實驗教學從傳統(tǒng)教學模式向數(shù)字化、信息化教學轉變。

1 醫(yī)學形態(tài)學實驗室數(shù)字化建設的考慮依據(jù)和主要平臺

數(shù)字化教學（Digital Teaching）是指把傳統(tǒng)書本、講義、課件、習題及各種標本等資源進行計算機數(shù)字化轉換后生成數(shù)字化資源，教師將此數(shù)字化資源應用到教學中去。簡單的說，數(shù)字化教學就是利用電腦、多媒體等現(xiàn)代化載體進行的教學。多媒體表現(xiàn)形式多樣，包括視頻、動畫、圖畫、聲音和文本等使教學內容更加生動，有效地促進了學生學習興趣的提高。數(shù)字化教學資源作為教育資源的新形式，有利于充分發(fā)揮教育信息化對教育現(xiàn)代化的支撐和引領作用，匯聚優(yōu)質資源、先進技術和院校優(yōu)秀教育教學成果，推動教學模式從傳統(tǒng)的以教師為主體的“灌輸式”教學模式向以學生為主體的“自主化”教學模式轉變。醫(yī)學形態(tài)學包括組織學與胚胎學、病理學等學科，其實驗教學包含大量的組織和病理切片，以及病理組織器官標本觀察，這些標本資源特別適合轉化成數(shù)字化資源，使得傳統(tǒng)實驗教學中的各種短板得到很好的解決，并且將教學課件、視頻、習題數(shù)字化，克服了傳統(tǒng)實驗教學的時空限制，極大地豐富了教學形式，推動了教學質量提升。為此，基礎醫(yī)學院實驗教學中心醫(yī)學形態(tài)學實驗室數(shù)字化教學改革抓住高校教學數(shù)字化是教育信息化的有利機遇，堅持以數(shù)字校園和智慧校園建設為目標，以“互聯(lián)網(wǎng)+智慧教育”為載體依托，集中力量加強了數(shù)碼顯微鏡互動實驗室建設和數(shù)字化教學平臺建設。

1.1 數(shù)碼顯微鏡互動實驗室

數(shù)碼顯微鏡互動實驗室系統(tǒng)是一種全新的教學系統(tǒng)，將計算機與顯微鏡通過先進的數(shù)碼、網(wǎng)絡技術相連，計算機提供清晰的鏡下多畫面實時顯示，具有實時便捷、直觀可視、動態(tài)互動等優(yōu)勢和特點。在此系統(tǒng)中，教師通過教師端電腦可以同時控制學生端多臺數(shù)碼顯微鏡及電腦,并可對每一臺數(shù)碼顯微鏡的實時圖像進行單獨調整，及時掌握學生實驗的最新動態(tài)并給予指導；學生可以通過電腦向老師提問，完成師生互動。數(shù)碼互動實驗室改進了傳統(tǒng)教學中存在的一些問題。例如：在普通顯微鏡鏡下觀察組織胚胎學及病理學切片，雖然經(jīng)過老師講解后，學生再進行鏡下觀察，但因學生對所學內容尚不熟悉，獨自觀察比較困難，需花費大量時間在鏡下進行對比和尋找，甚至觀察錯誤而不知，數(shù)碼顯微鏡可以很好地解決這個問題，鏡下影像可顯示在學生端及教師端電腦上，及時進行溝通交流。教師在實驗課上通過此系統(tǒng)可以更有效地對學生進行指導，提高了教學的效率和質量。數(shù)碼顯微鏡互動系統(tǒng)方便快捷地完成實驗課程中顯微鏡下觀察切片的教師指導及師生互動，相比傳統(tǒng)教學大大提高了實驗教學效果，目前已成為形態(tài)學實驗教學的新方向。本中心形態(tài)學實驗室從2011年開始建設數(shù)碼顯微鏡互動實驗室，目前共建成數(shù)碼顯微鏡互動實驗室12間，每間實驗室配備學生顯微鏡及電腦32臺，教師顯微鏡及電腦1臺。從最初的4間互動實驗室只面向七年制臨床醫(yī)學學生，到現(xiàn)在全面普及面向所有開課專業(yè)學生，極大地提升了形態(tài)學實驗教學的硬件基礎，在國內同類實驗室建設中名列前茅。由于采用數(shù)字網(wǎng)絡和顯微互動的實驗教學方式更為直觀便捷，教師與學生間的互動大大增強，學生學習熱情比較高，在日常實驗教學及考試中都越來越受到廣大師生的歡迎。

1.2 數(shù)字化教學平臺

數(shù)碼顯微鏡互動實驗室的硬件設施為數(shù)字化教學平臺建設提供了基礎，探索了方向，積累了經(jīng)驗。形態(tài)學數(shù)字化教學平臺利用電腦、數(shù)碼顯微鏡互動系統(tǒng)、網(wǎng)絡，將包括切片庫、標本庫、教學視頻、課件和題庫等各種數(shù)字資源有機結合起來，形成系統(tǒng)的、開放的實驗教學載體。實踐證明，把組織學與胚胎學、病理學切片及標本數(shù)字化，是緩解標本短缺、保存稀缺珍貴標本的有效方法。目前，隨著醫(yī)療技術的發(fā)展和人民生活水平的提高，疾病往往在早期階段即得到有效地治療，典型病例大量減少；診斷技術的提高也使得尸檢率下降，這些都使得切片及標本來源減少[1]。另一方面，切片及標本隨著時間的延長，出現(xiàn)退色、模糊不清的老化現(xiàn)象，需要不斷地補充[2]；此外，近年來學校學生數(shù)量在不斷增加，這些都造成各種標本數(shù)量的嚴重不足，尤其是病理學大體標本，目前本校供病理學實驗課使用的大體標本只有兩套，同時上課的多個實驗班只能分批次輪流觀察。為此，基礎醫(yī)學實驗教學中心醫(yī)學形態(tài)學實驗室在實驗教學中積極推動標本資源數(shù)字化，將切片標本通過全自動顯微鏡掃描成數(shù)字切片，能夠長期保存在計算機系統(tǒng)中，大體標本也可以通過拍照的方式保存圖片或者通過3D掃描技術制作成3D影像，提供更加真實的觀察體驗[3]。這些數(shù)字化標本及切片雖然不能完全替代實物標本及切片，但可以作為傳統(tǒng)教學的強有力補充。學生利用數(shù)字化標本及切片先進行學習，再觀察實物標本及切片，大大地加快了課堂學習效率。并且數(shù)字化標本及切片不受課堂教學時間及空間地限制，對于學生的課前預習及課后復習提供了條件，有效地提升了學生的學習效果。除切片及標本數(shù)字化資源之外，教學視頻、課件和題庫、動畫、虛擬實驗等也是數(shù)字化資源的內容。目前基礎醫(yī)學實驗教學中心的形態(tài)學數(shù)字化教學平臺主要涵蓋組織學與胚胎學、病理學、寄生蟲學三門學科5部分內容：①組織學切片庫，分為18個章節(jié)，包括組織學切片、組織學視頻、課件、隨片練習及題庫；②病理學切片庫，分為15個章節(jié)，包括病理學切片庫、病理學視頻、課件、隨片練習及題庫；③大體病理標本庫，大體病理標本3維圖片，配有解說及文字注釋；④寄生蟲標本庫，分為10個綱目，包括寄生蟲標本庫、寄生蟲視頻、課件及題庫。⑤交互功能平臺，學生可以通過此平臺進行在線提問、評論、討論，即時進行師生之間的交流，增強教學互動。實驗室還配備一臺全自動顯微鏡，可以將組織及病理切片掃描成數(shù)字切片，不斷補充數(shù)字庫資源，以保證數(shù)字化切片滿足實驗教學使用。本數(shù)字化平臺不但具備各種數(shù)字化資源，還具備交互功能，具有即時交流、解疑答惑、提問評論、回復留言、在線交流等多種數(shù)字化互動方式，為教師與學生之間、學生與學生之間的交流、學習、答疑與討論提供了極大便利，為教師對教學過程進行全方位監(jiān)督、統(tǒng)計與管理提供了高效手段。

2 醫(yī)學形態(tài)學實驗室數(shù)字化教學的模式及成效

經(jīng)過這些年的不斷改進完善，醫(yī)學形態(tài)學數(shù)字化教學平臺的功能作用日益明顯，打造形成了“學”、“教”、“管”三位一體的學習模式。良好的實驗教學效果使形態(tài)學實驗室數(shù)字化教學改革獲得校級教學改革成果二等獎。依托實驗室軟硬件設施開發(fā)建設的基礎醫(yī)學院虛擬仿真實驗教學中心獲得省級示范中心稱號，使本校信息化教學建設向前邁進了一大步。

2.1 學，為自主化學習

傳統(tǒng)教學方法的實施主要是在課堂上完成的，具有很強的時間和空間約束性，離開教室學生就再重復課堂教學過程，尤其是實驗教學，離開了儀器及實驗材料無法再進行實驗觀察[4]。我們深入落實《教育部關于加強高等學校在線開放課程建設應用與管理的意見》，通過建設虛擬仿真實驗共享平臺，運用數(shù)字化教學方法，組織實施在線教育普惠行動，提供靈活的學習時間和更大的學習空間。學生通過數(shù)字化教學平臺，可以進行課前預習，了解所需掌握的知識內容；課后復習，隨時觀看數(shù)字化教學資源加深對所學內容的理解和記憶；溝通交流，通過在線提問、留言等方式與老師溝通，解決學習中發(fā)現(xiàn)的問題，并通過習題庫進行自主的鞏固練習。隨時隨地學習有效地激發(fā)了學生的學習積極性，提高了課堂教學的效果，構建形成了基于網(wǎng)絡自主學習和互動學習的新型教學模式。

2.2 教，為數(shù)字化教學

以深入推進信息技術與教育教學深度融合為抓手，教師利用切片庫、課件庫、標本庫進行數(shù)字化教學，便捷高效，是對傳統(tǒng)教學方法的有效補充。教師通過各種數(shù)字化資源輔助教學，并利用考試系統(tǒng)自動組卷、監(jiān)考與閱卷，大大節(jié)省了教師出卷閱卷的時間。深化數(shù)字教育資源開發(fā)與應用，把優(yōu)質數(shù)字教育資源匯集到實驗教學之中，提升高校數(shù)字教育資源服務水平與能力，探索信息化環(huán)境下的有效教學應用模式。建立專門的服務平臺和服務機制，促進實驗教學優(yōu)質資源開放共享，形成數(shù)字化學習資源開放共享可持續(xù)發(fā)展模式。我們還依托醫(yī)學形態(tài)學數(shù)字化教學平臺，組織教師進行信息化教學和管理的培訓，推動教育信息化應用典型示范，形成一批典型經(jīng)驗案例集，探索成熟的、可推廣的信息技術支持下的教學方法和教學組織形式。

2.3 管，為系統(tǒng)化管理

通過詳實的后臺管理功能，可以查看學生的學習積分及教師活躍度等信息，并可根據(jù)對錯題分布功能掌握學生學習情況，針對學生薄弱部分調整教學重點。為學習能力強的學生深入學習和學習能力差一點的學生補充學習提供了條件和機會。從而實現(xiàn) “互動式教學”，為 “個體化教學”提供可能性。醫(yī)學形態(tài)學數(shù)字化教學平臺通過多種數(shù)字化的教學資源、全新的師生互動方式，激勵學生自主學習，提高了教學質量，促進了學生自學，推進傳統(tǒng)教學向數(shù)字化信息化教學方向改革。在此基礎上，我們還在數(shù)字化教學中積極運用新興網(wǎng)絡技術和社交媒體、移動終端，通過班級微博、校園微信公眾號等交互手段，落實文明校園創(chuàng)建要求，加強校園網(wǎng)絡文化建設，探索了利用數(shù)字化手段開展網(wǎng)絡思想政治與法治教育的有效方法。

總之，形態(tài)學實驗室數(shù)字化教學在實踐中不斷發(fā)展，利用數(shù)碼互動實驗室的硬件及軟件資源持續(xù)開發(fā)數(shù)字化教學新內容是大勢所趨。在高校教學工作中，數(shù)字化教學資源建設是教育信息化的關鍵。數(shù)字化教學可以集中更多更好的教學資源，促進學生的學習興趣及學習動力，提高教師的工作效率及教學效果。數(shù)字化資源建設可以引導各級各類學校開展數(shù)字校園、智慧校園建設與應用，拓展傳統(tǒng)校園的時間和空間維度，提升高校的運行效率，加強校際間的合作，完成教育部提出的“2020年要形成與國家教育現(xiàn)代化目標相適應的教育信息化體系”目標[5]，最終實現(xiàn)教育的信息化及現(xiàn)代化。