网络数码互动实验系统

网络数码互动实验系统（精选7篇）

网络数码互动实验系统 篇1

0 引言

高等医学院校实验室是实践教学、开展科学研究的重要基地和实现培养目标的支撑点。实验室装备的现代化程度和管理水平以及实验室资源的利用效率直接反映一个学校的教学硬件实力和办学质量。形态实验研究是医学基础教学过程中的重要组成部分, 直接影响学生对学科知识的理解和掌握。显微数码互动系统突破传统实验存在的局限性, 效率更高、沟通性更强, 是现今高校使用率很高的多媒体教学系统之一。我院为适应发展需要, 将原先分属于各系的形态学实验室合并重组, 于2006年投资近200多万元创建了2个显微数码互动系统教室, 和3个普通形态实验室一起专管共用, 高频次运行使用至今, 发挥了重要作用, 取得了显著成效。现将显微数码互动系统构成、使用、维护、管理情况、存在问题及新的尝试总结分析如下。

1 显微数码互动系统网络教室的组成

显微数码互动系统网络教室由教师用显微镜、显微数码互动图像采集系统、显微数码互动控制系统计算机和学生端显微镜组成, 并配置有图像分析软件。每个互动网络教室配有1台教师机 (主控端:奥林巴斯CX31型生物显微镜) , 分别与36台学生机 (客户端:奥林巴斯CX21型生物显微镜) 相连, 通过交换机形成实验室局域网, 同时接驳了影碟机和功放 (录像机已经被淘汰) 等多媒体设备, 是资源共享、高效运转的实验平台。显微数码互动系统形成实验室局域网, 可以实现各实验室之间传递声音、文字和图像及镜下放大显示的标本片, 既可以一人主讲多室收看, 又可各实验室单独播放, 实现了多个实验室同步教学。系统主界面及使用如图1、2所示。

显微数码互动系统网络教室主要承担学院各系、部研究生、6个专业的实验课, 为形态学科的综合实验室, 实现了实验教学设备的“资源共享、专管共用”。除正常上形态学实验课外, 很多教师及科研人员都利用本系统教师机显微镜进行科研方面的镜下图像采集、数字化图像的实时传输以及显微图像的观察、研究、分析、处理等工作。经过8 a的运行使用, 中心已成为基础理论与实践技能密切联系、实验课程与临床实践有机结合、培养创新思维与科普教育协调发展的形态学实验教学平台。

2 显微数码互动系统的优势和教学效果

传统实验教学模式, 学生学习主动性不强, 教师奔走解答, 劳动强度大, 教学指导性较差, 且会顾此失彼, 教师会多次重复解答或指导共同而普遍性的问题;教师和学生之间缺乏有效互动, 信息资源不能充分共享。而显微数码互动系统的优势则在于:学生可以在镜下对显微图像进行数字化实时传输, 对采集的显微图像进行分析及处理, 同时实现实验课教师和学生之间的互动教学, 使整个教学更加直观高效地完成。

显微数码互动网络教室具有以下特点[1]: (1) 通过清晰的图像和丰富的交互手段, 实现了师生实时互动, 增加了师生间有效沟通, 达到了“一对一”、“点对点”、“点对面”的授课效果, 工作强度降低而效率提高。 (2) 使学生很好地了解组织、细胞的结构及相互关系, 减少了学生在学习过程中的一知半解现象。 (3) 师生互动交流, 实现资源共享。学生在显微镜下的观察内容可以实时地显示在教师的计算机显示屏上, 能及时纠正错误的观察视野;学生在显微镜下观察到一个典型视野时, 教师可以将其切换到所有同学的显示屏上, 供大家讨论;还可以将有病理意义的图片和重点难点等知识以“广播教学”、“文件分发”方式传送到每一位学员的计算机上, 实现资源共享。 (4) 维护课堂秩序。教师可以选择“黑屏肃静”对学生上课时上网、玩游戏等精力不集中情况加以警告。 (5) 建立图像库, 便于复习。教师与学生可以利用拍照系统, 镜下采集图片, 测量分析保存, 不受时间和空间的限制, 便于随时进行复习和调用, 满足学生个性化学习方式的需求, 提高教学资源的利用率。

3 数码互动网络实验室的管理及维护

显微数码网络教室共有74台奥林巴斯显微镜、74台计算机及显微图像采集系统。为了更好地使用和维护这些贵重仪器, 应建立和完善实验室管理制度, 强化规范管理, 组织和协调实验室的建设, 合理购置、维护、升级, 加强检查和监督[2], 充分发挥实验室的职能, 优化保障实验教学。

显微数码网络教室系统基本功能使用最多, 如主控台的远程控制开关机、广播教学、学生演示、电子举手、黑屏肃静、拍照系统、文件分发和作业下发。由于坚持由实验技术人员规范手法和程序开关机, 主控台以及所配显微镜的冷光源故障最少。学生用相关计算机故障较多, 经常出现无法远程开关机、屏幕震颤、键盘鼠标失灵、无因鸣叫等系统的稳定性不佳问题。最麻烦的是学生总是随便改变计算机系统桌面设置, 管理人员不得不经常地去恢复重置。

显微数码互动系统在完成形态实验教学中, 要承担6个形态学专业的实验课程, 使用频次高、人员流动大、损耗大、故障多、维护维修和管理工作量大。课前由值班人员按要求程序规范开关机操作;实验室教学前开始提前通风, 调整室内光线、温度;仪器设备及实验用品准备;座次秩序管理;做到“镜位合一”, 严格检查登记制度[2];课后认真点检、清洁、整理, 还原正确摆放, 每次做完卫生都让空气流通片刻, 避免过于潮湿, 以防显微镜镜头发生霉变[3], 并进行门窗水电及环境的安全管理。特别是寒暑假期过后, 要进行通电检查、通风除尘、检查维修等常规工作。在系统使用中要时常提醒学员防止图像采集器的接头受压损坏;监督使用油镜后镜头的重点擦拭和清洁。要求学员课后将显微镜镜头调至八字形、光源必须由强到弱再关闭等。网络系统软件安装调试、计算机故障排除、显微镜检查清洁、熟练掌握显微数码互动系统的使用及维护规律, 这些都是日常维护工作的重要内容。对首次使用显微数码互动系统的教师们而言, 要负责讲解使用方法并解决使用中出现的问题, 指导学员正确使用本系统并正确还原设备摆放以及如何镜下采集图片等, 这些都是实验技术人员的重点工作。经过8 a来的精心管理, 设备的使用率和完好率不断提高, 真正做到了实验室的专管共用, 保障了形态学实验教学的顺利进行。

4 显微数码互动系统在使用中存在的问题与对策

数码互动系统在实际教学活动中存在如下问题: (1) 个别教师上课时图像、幻灯片变换节奏太快、太频繁, 会造成学生视觉疲劳和大脑抑制, 可能会影响教学效果[1]。教师上课时要注意适当放慢变换的节奏。 (2) 个别教师过分依赖该系统, 黑板作图减少, 导致部分学生绘图质量下降。应把好的传统授课方式保留下来, 结合使用。 (3) 由于计算机屏幕上的画面形象逼真且观察方便, 因此很多学生只观察计算机屏幕的图像, 使用显微镜的基本技能欠缺。要特别强调学生显微镜使用与计算机图像观察之间的配合。 (4) 个别年纪较大的教师不想学习新东西, 不使用这个系统, 只播放自己的课件。总之, 带教教师的使用情况对系统优势的体现有很大相关性, 要求实验课带教教师既要发挥该系统的优势, 又要发挥主观能动性, 综合各种教学方法, 达到最好的教学效果。

5 数字切片与显微数码互动系统相结合在病理学实验课中的应用

除了合并重组, 建立资源共享、高效运转的实验平台, 我们还尝试了“时间开放”和“内容开放”。在固定时间段实行教师现场授课与指导和全开放学生自主学习的方式, 特别是考试前的实验室开放有利于学员的复习和讨论。

病理学实验教学多在实验室以各种病变组织玻璃切片借助显微镜为学习对象, 玻璃切片易破损、褪色, 不易永久保存, 因此需准备大量的玻璃切片。而玻璃切片成本高且制作质量无法保证, 使典型结构的观察和示教受到时间和空间的影响。数字切片结合显微数码互动系统, 打破了传统玻璃切片的局限性, 可尝试在病理学实验教学中应用。

数字切片是利用全自动显微镜扫描平台, 结合控制与扫描软件系统, 把传统玻璃切片上的全部标本进行逐行扫描、无缝拼接, 生成整张全视野的数字化虚拟切片, 并储存在计算机及其他移动硬盘及光盘中, 然后下载专用的虚拟切片看图软件, 通过计算机显示器来观看[4], 图片清晰、分辨率高、切片内有整块组织的全视野信息。数字切片不依赖显微镜, 只是模拟显微镜观察模式, 利用相应的图像浏览软件, 用肉眼观察接近光学解析度;用鼠标可任选切片位置, 能定倍及任意地放大缩小而无图像信息失真。其特点为: (1) 数字化切片可无限数量地备份复制, 存储于计算机或网络服务器端, 不删除可以永久保存。 (2) 数字化切片可进行切片后处理, 如标注和定量分析以及能准确快速地找到组织细胞结构。 (3) 可建数字切片库, 具有多种用途及意义, 方便教师备课、交流讨论、学生实验考试和远程教学等活动。 (4) 为少见疾病的切片教学提供了新手段及共享学习平台[5]。

6 结语

总之, 将数字切片应用于病理学实验教学, 我们只是做了一些尝试。另外, 数字切片的典型性好, 但实际临床病例都不是那么典型, 也就是说, 数字切片的多样性有待完善。今后我们将继续进行有益的探索和研究, 充分利用显微数码互动系统和数字切片这些先进的教学工具和手段。数字切片与显微数码互动系统的结合必将给形态学实验教学带来了全新的模式和广阔的发展前景。

参考文献

[1]魏静波, 高俊玲.显微数码互动系统在组织学实验教学中的应用[J].西北医学教育, 2012, 20 (1) :106-107.

[2]程静华, 孟庆勇, 何立英, 等.形态学实验教学的发展现状与对策[J].中国高等医学教育, 2008 (6) :26-27.

[3]程静华, 李平, 容哲.形态实验教学中显微镜存在的问题及处理[J].医疗卫生装备, 2009, 30 (10) :121-122.

[4]王晓洁, 曹立宇.数字切片在病理学教学中的应用[J].安徽医药, 2011, 15 (5) :263-264.

[5]王筱冰, 王攀.显微数码互动系统在细胞生物学实验教学中的应用[J].实验室科学, 2011, 14 (6) :65-66.

网络数码互动实验系统 篇2

一对象与方法

1. 研究对象

选取本校医学检验专业2011级 (1) 班、 (2) 班, 2012级 (1) 班、 (2) 班学生作为此次调查的活动对象。

2. 研究方法

对2011级 (1) 班、2012级 (1) 班各50名学生采用一般传统式的教学方法。先让代课教师使用画图、多媒体或示教显微镜讲解本节课的主要内容等, 然后自行让学生使用显微镜在镜下观察结果, 学生可举手提问, 教师逐一解答。2011级 (2) 班、2012级 (2) 班各50名学生采用的是现代数码网络显微互动系统教学法。教师利用显示屏上的互动系统的广播和遥控模式, 对学生进行实时、准确无误的讲解, 假设学生有疑问便可通过学生端的举手功能进行实时提问, 或者通过打字的方式提出疑问, 通过现代化数码网络显微互动系统, 上课的教师可以对每位学生进行一对一的指导。教学完毕后, 进行以匿名的问卷调查形式调查学生对现代化数码网络显微互动系统和传统式教学模式有什么不同的看法, 并比较这两种不同模式教学方法的实验成绩效果如何。

3. 对传统式教学方法的看法

对医学检验专业2011级 (1) 班、2012级 (1) 班共100名学生发出问卷100份, 收回的有效问卷95份, 回收率95%。调查结果显示, 80%被调查的学生不喜欢该模式, 10%被调查的学生对这个模式保持中立意见, 5%的被调查学生喜欢这一学习模式。

4. 对现代化数码网络显微互动系统的看法

对医学检验专业2011级 (2) 班、2012级 (2) 班医学检验专业共100名学生发出问卷100份, 收回有效问卷98份, 回收率98%。调查结果显示, 95%的被调查的学生喜欢该新模式, 61%的被调查学生认为在现代化数码网络显微互动系统的实验室内进行实验课学习比一般的传统实验课教学的效果质量更好, 81%的学生表示实验课的考核新模式比一般的传统式考核模式更公平、更公正、更公开, 98%的学生表示比较喜欢电脑中有着不同意义的、有形象的、有代表性的图片或课件。

5. 实践意义与讨论

第一, 传统的实验课教学缺点与不足: (1) 教师不能对所有的学生进行实时监控:由于实验课学生都在自己操作, 教师忙于回答学生的提问, 很难掌控学生的学习情况, 导致课堂秩序差、学习效率低。 (2) 信息资源不能共享:传统实验教学时, 课堂上有的学生找到了典型的细胞, 但不能做到让全体学生资源共享, 典型图像不能及时拍照保存, 不便于日后进行复习。 (3) 教师的劳动强度大、效率低:传统实验课一个实验室一般有30名左右的学生, 一般同时开两个实验室, 需要2名教师同时上课, 工作量大。课堂上, 学生有疑问, 教师要走过去解答, 一堂课教师要不停地穿梭于学生之间, 有时提问的学生数量多, 部分学生等待时间长, 又不能挪动显微镜视野, 浪费了宝贵的学习时间, 有的学生因此就放弃咨询老师。有时相似的问题多位学生提问, 教师一一作答, 浪费了时间与精力。

第二, 数字显微互动教学系统由微图像分析单元 (1个) 、学生端显微图像处理单元 (60个) 及网络交换单元组成。其功能有广播教学、语音教学、语音对讲、学生演示、监控转播、遥控辅导、任意分组教学/讨论、屏幕录制/回放、网络影院、文件分发、作业提交、电子教鞭、远程控制开关机等。该系统有以下优势: (1) 加强了师生之间、学生之间的沟通和互动, 提高了教与学的效率:使用数字网络显微互动系统教师和学生可以适时进行交流, 形式多样。教师可以与单个、部分或全体学生交流, 也可安排部分学生之间交流。 (2) 利用图像采集功能, 丰富教学资源:数字显微网络教学系统为每台显微镜都配备了摄像, 可以随时将镜下典型图像拍照保存, 方便了学生日后复习, 教师可以选择好的图片录入图片库, 用于后续教学。利用计算机网络, 还可以进行远程图像共享、远程教学等。 (3) 教师能对所有学生进行实时监控:课堂中教师可以监控学生的学习情况, 若发现有学生做与学习无关的事情时, 可给予黑屏肃静或语音提示警告, 保证了教学秩序井然。 (4) 降低了教师的工作强度, 提高了教学水平:若有学生提问, 教师可运用系统的监控转播及语音对讲功能讲解, 省时、省力。此外, 数字显微互动教室可容纳60名学生上课, 缓解了教研室教师资源紧缺的问题。 (5) 实验报告可以用电子版的形式来完成:数字显微网络教学系统具备上交作业功能, 学生可以在电脑上完成实验报告, 并可截取典型图像复制到实验报告中, 使实验报告更形象, 通过局域网络提交到教师机上, 便于实验报告保存和查阅。 (6) 可进行细胞形态测量:数字显微网络教学系统配备的软件功能强大, 安装了测量系统, 可对观察的细胞进行半径、周长、面积等的测定, 使学生对血细胞形态的学习更加具体、形象。 (7) 改革考试模式:数字显微网络教学系统具有向学生分发相同或不同文件的功能, 据此可以制作多套习题, 根据座位号发给学生, 避免座位邻近的学生抄袭和讨论, 也可以将血细胞图片制作成幻灯片, 考试时, 通过屏幕自动播放, 避免了传统用显微镜考试时, 学生轮流耗费时间, 有时前面的学生挪动了显微镜视野, 造成后面的学生找不到细胞的局面。

二现代数码网络显微互动系统在临床血液学检验实验教学指导中的应用与发展

现代化数码网络显微互动系统是21世纪显微教学的产物, 它的出现向传统形态学教学提出了挑战, 时间证明本教学系统的建立和使用提高了形态学实验教学的效果和效率。教师应充分利用现代化数码网络显微互动系统的优势, 通过不断改革教学方法, 进一步提高临床实验课的教学效率和教学质量。尽量将部分理论课程的学习安排到数字显微互动教室进行, 使理论与实践更好地结合, 从而提高教学质量。

该系统将文字、声音、图像融为一体, 使理论与实际、正常与异常、动态与静态、基础与临床有机地结合在一起, 在实验教学中起到了传统的教学方法无法起到的作用。如此, 教师可以利用便利的网络技术对学生开放现代数码网络显微互动系统的教学资源, 使教学突破时间和空间的障碍, 学生可以随时调取本专业的学习资料进行学习。总而言之, 现代化数码网络显微互动系统相对地提高了学生的学习兴趣, 调动了学生学习细胞微观形态的积极性与主动性, 避免了以往传统实验教学枯燥乏味、被动的局面, 使教学质量大大提高。现代化数码网络显微互动系统, 已被越来越多的高校所选择, 我们应该发挥其所存在的优势, 不断完善和改革教育教学方法, 并不断提高教师各方面素质, 提高血液学检验实验课教学质量。

参考文献

[1]杨勇琴、杨开明、张灵等.Motic显微数码互动实验室胚胎学实验教学中的应用[J].大理学院学报, 2008 (4) :54~56

[2]闫晓华.数字网络显微互动教学系统在血液学检验实验教学中的应用[J].山东医学高等专科学校学报, 2012 (2)

[3]马思敏、张秉义、成少利等.数码互动教室在组胚实验课教学中的应用[J].中国医学教育技术, 2005 (2) :105~107

网络数码互动实验系统 篇3

解剖实验室的素材是尸体, 是不可重复利用的资源, 而现今国人的观念是不愿意身后的尸体被人破坏的。而没有了实验素材是无法培养出能够救死扶伤的合格医生的。因此各个学校对实验素材就非常珍惜, 不能浪费。

学生分组实验的时候教师要到各个解剖台前观察指导, 但又不能看到每组学生的全过程。如何能让所有的学生都能清晰地看到教师的演示?又如何能让教师观看到每组学生实验的全过程?并能各组间相互比较, 及时发现并纠正问题?根据医学院教授的这些要求, 06年我们开始研发《解剖教学数码互动系统》。

功能设计上要求1。要能将各个解剖台上的实验过程能够实时地显示并存储, 不仅本教室的同学老师能看到, 并且其他实验室的同学教师也能看到。这样在国际著名的专家前来交流的时候, 不仅能让更多的教师同学看到, 还能将宝贵的资料进行完整的保存。2.上课资料不同于普通的监控录像, 是需要将教师的语言, 以及和学生交流的情况也记录下来。这是现有的解剖互动系统不具备的。这些资料可以转换成课件进行播放。

在选择前端设备的时候发现, 实验素材尸体, 一般经过冷冻和福尔马林的浸泡, 颜色晦暗, 不管皮肤和肌肉都没了光泽, 既不吸光也不反光。而一般实验室的房高都在2.8米以上, 同时照明采用嵌入天花板的灯条, 亮度不高。尤其在实验进入腔体阶段, 腔内一片黑暗, 不仅对实验的操作者还是对学习的旁观者, 都挑战视力的极限。在接触过程中我们发现医学院的老师都是洞察力非常强的人, 对人体皮肤、组织、内脏器官的颜色都非常敏感, 微小的差异都能指出。而教学中最常用的投影仪, 也将实物的颜色衰减了近25%, 所以他们一致要求影像系统的色彩还原度一定要高。对于摄像机的灵敏度与动态范围来讲, CCD图像传感器有高的灵敏度, 只要很少的积分时间就能读出信号电荷, 而CMOS图像传感器因为像素内集成有源晶体管降低了感光灵敏度, 但对红外等非可见光波的灵敏度比CCD要高, 并随波长增加而衰减的梯度也慢些。由于CCD图像传感器具有较低的暗电流和成熟的读出噪声抑制技术, 目前CCD图像传感器的动态范围比CMOS图像传感器的动态范围宽。基于以上认识, 我们采用CCD与CMOS双头摄像机来弥补C C D摄像不能满足颜色鲜艳化要求和CMOS的动态拖尾的缺点。对于静态的切片, 组织我们采用CMOS成像, 而对于动态解剖动作的教学, 则采用CCD成像。对于腔内的暗处, 手持摄像机的稳定性较差, 为此需要相对稳定的摄像角度和高度。我们受手术室无影灯的启发, 将摄像机安装于吊臂上, 并在镜头外围加装照明灯, 并有按钮控制摄像机的镜头变倍光圈等, 吊臂则决定摄像机的高度和角度, 该臂手动推动, 随动平衡, 可以在任何方向停住, 使用结束可以收到半空, 既美观又不妨碍视线。该设备已经得到专利批准号。

在中央控制设备的选择上, 已有的设备要么只对视频信号进行处理、分配、记录控制, 如视频矩阵切换器, 要么只对音频信号进行扩声, 降噪, 如调音台等, 并没有一种设备对摄像来的视频信号, 和拾音来的音频信号, 一起处理同步传送, 扩展, 记录和回放。而智能会议系统中的中央控制器的功能不符合实验室的要求。为此我们将视频处理设备和音频设备集成到一台控制设备上, 研制出“解剖教学控制系统MCU”, 该产品获得“天津市科学技术成果”, “南开区科学技术创新奖”。基于系统稳定性要求, 单一教室采用模拟和数字相结合的方式:本教室内显示和投影的均为模拟信号, (这样可以保证图像的清晰度) 模拟信号经D V R压缩后上传到网络, 由各个教室的电脑主机进行调用和选择性存储。这样的设计可以使每个教室都可以独立成为小系统, 也可以通过网络成为一个多功能的大系统。具体操作上, 每个摄像机的模拟信号首先输入解剖主机M C U进行处理, M C U配套的摇杆式键盘既可以调整摄像机的角度和焦距, 又可以将任意图像切换到投影仪上。嵌入式DVR与解剖主机MCU, 及教师用电脑同在一个局域网内由路由器相连。

教师用电脑软件是这套系统的使用者最直观的界面, 为此, 我们摈弃了常用的监控软件, 重新设计开发了一套《数码互动软件 (解剖教学专用) 》进入主界面时, 输入顺序码即可选择教室和图像, 主界面除了所有的图像均为排列整齐的小画面外, 第一个画面为主画面。主画面还可切换为全屏显示, 除了常用的控制摄像机、存储回放等功能以外, 我们还嵌入了图像任意位置加入标识字符, 随时切入WORD、EXEL、PPT播放, 多画面对比等功能, 有学生提问的时候对应画面闪烁等功能。

在终端设备的选用上, 我们为学生配置了液晶电视, 因为其轻巧美观, 颜色鲜艳深受学生们的欢迎。在教师讲台上配置了医用液晶监视器, 其可视脚可达到180度, 分辨率比普通监视器高20%, 其图像比例为4:3, 最大还原了图像的形状。各个图像还可以直接投影到投影幕上, 本地投影模拟信号, 其他教室投影数字信号。教师学生之间通过无线麦克风进行对话。、

华丽大方的智能型讲台是这一系统的亮点, 由于讲台内设备较多, 不利于教师操作, 我们设计刷卡式智能讲台。只要教师手持卡片对准讲台中间的读卡器, 讲台即可开启, 所有设备逐一供电, 医用显示器从讲台上徐徐抬起, 电脑主机开始工作, 键盘自动弹出, 投影仪打开, 投影幕慢慢落下, 所有摄像机开始记录, 麦克风也随着打开。在课程完成以后, 教师用电脑关机, 并推回键盘的时候, 电脑随即清理桌面和内存, 并自动关机, 其他设备也随之关闭。

根据用户的需要, 我们还增加了学生提问请求功能, 教师上课时, 内嵌考试题目功能, 记录资料的自动备份功能, 资料的手动编辑功能和自动转换成PPT演示文档功能等。

网络数码互动实验系统 篇4

1 虚拟实验技术

1.1 虚拟实验技术介绍

虚拟实验系统是一种基于虚拟现实技术的一种新型实验教学手段。它是利用多媒体、数据库、网络以及仿真虚拟现实等技术在计算机上营造可辅助、部分替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境, 在这个环境里, 实验者可以非常有效地利用网络上分布的各种数据、信息、仪器设备及人力等资源, 可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目, 所取得的实验效果等同于在真实环境中取得的效果。虚拟实验虽然建立在一个虚拟的仿真平台之上, 但注重的是实验操作的交互性和实验结果的仿真性。

1.2 虚拟实验技术在动物解剖教学中的应用

动物解剖中组织学实验主要通过显微镜观察相关组织结构, 显微镜下观察的结构比较固定, 因此大部分学生会感到抽象、枯燥和不容易理解而失去学习的兴趣和热情。虚拟实验技术通常不受时间和空间的约束, 同时该技术提供的实验环境和现实接近, 易于学生理解和操作, 学生参与其中, 通过人机对话, 成为虚拟环境中的参与者和主导者, 这样容易激发学生的学习兴趣, 也有助于对内容的理解。虚拟实验技术可以虚拟组织或细胞的立体结构, 配合声音和动画, 然后从不同的角度演示立体到平面的演变, 使初学者从不同的角度去理解这样的转换, 对平面结构有直观的感觉。传统的胚胎学实验, 都是以观察标本和模型为主, 多媒体技术的发展, 实验课中通常可以配合相应的动画, 帮助理解胚胎发育过程中的变化, 但是标本、模型和简单的动画, 很难体现胚胎发育过程中的结构变化, 很难立体的再现各个组织和器官发生的过程以及位置的变化。而虚拟实验技术充分利用多媒体技术, 大量应用实验照片、视频、音频素材并配合逼真的动画, 可以为学生创造虚拟真实的实验环境, 充分达到清晰、美观的视觉效果, 因此通过虚拟技术模拟从受精到胎儿分娩全过程, 学生可以多角度、立体的直观观察胚胎生动有趣的变化过程, 加深对教学内容的理解。

1.3 虚拟实验技术在动物解剖实验教学应用中的局限性和优势

1.3.1 虚拟实验技术在动物解剖实验教学中的局限性

虚拟实验技术依赖电脑, 学生对虚拟环境中实验设备和各种试剂没有直观的体验, 因而无法获得和现实实验操作相同的体验, 虚拟技术主导的虚拟实验对学生来说, 只能起到过程的重现和一些实验技术的演示, 学生只有在现实中才能得到训练。而且学生在现实实验操作过程中经常会出现的一些不规范方法和一些容易疏忽的细节, 在虚拟技术中, 往往得不到实际的操作体验[1], 不能系统显现实验操作和实验教学中的系统性, 对学生分析问题和解决问题能力上的培养还有所欠缺。因此学院在应用虚拟实验技术的同时, 还是要结合传统实验模式, 取长补短, 提高实验课的效果, 让学生更好、更多的去接触和掌握实验内容。任课教师也应该充分熟悉和充分了解虚拟实验技术, 发挥虚拟实验的优势。

1.3.2 虚拟实验技术在动物解剖实验教学中的优势

虚拟实验技术为学生课前预习解剖实验和课后复习巩固实验提供了可重复实验操作的平台。学生可随时通过校园网登录该平台进行重复模拟解剖实验操作, 不受时间和地点限制。通过人机对话, 学生能够“身临其境”地观察实验现象, 进行高度仿真操作, 有助于培养学生的自主学习能力, 提高实践教学效果和教学质量。该技术不仅有效解决了不杀或少杀动物, 降低实验经费, 节约教学成本, 减少标本浸泡液 (福尔马林) 对师生身体的伤害, 减少尸体掩埋和环境污染问题。

2 大体解剖数码互动系统

2.1 大体解剖数码互动系统的介绍

大体解剖数码互动系统通过每个实验台上的数码装置, 把传统的动物解剖和前沿性的信息技术结合起来, 实行跨领域的多学科交叉, 把解剖、信息、计算机技术相结合, 把标本、模型信息与解剖图像处理方法应用到大体解剖互动实验平台, 具有媒体融合性、交互智能性和信息扩张性等多种特征, 使学院动物解剖实验课的教学水平走在国内高职院校前列。

实验室内的大体解剖数码互动系统控制6个解剖台, 分为教师端和学生端。教师端通过计算机对每个解剖台上的数码摄像系统进行高放大率纯光学连续变倍和数码摄像头转动角度自动控制, 监视每个解剖台的实时图像, 同时通过投影仪将电脑上的图像投射到大屏幕上, 图文并茂、声像并存、自动控制, 师生共览。学生端在解剖台所配的显示器上显示本实验台的实时图像, 保证每个学生都看清楚每个细节。

2.2 大体解剖数码互动系统在动物解剖教学实验中的应用

“大体解剖数码互动系统”使动物解剖实验形象生动, 教学的各个环节用文字、图像、形态、动画、音频、视频和多媒体网络交互呈现出来, 使这些内容一目了然的展现在学生面前, 以形象思维为主要刺激点, 直观、形象, 增强其感性认识。在突出重点的基础上, 提供更多相关课程知识, 随时将新的知识补充到教学中, 对过时的内容进行修改, 增加了知识的广度和深度。教师可以根据需要重复播放, 或者放大相关图像, 使学生更好地领会教学内容, 掌握重点和难点。许多临床知识、实践操作、动画吸引了学生注意、加深了其印象, 有意识地把解剖学知识和临床病变相结合。“大体解剖数码互动系统”的应用, 解决了传统教学存在的讲授内容抽象、教学方法呆板、缺乏互动等问题。该系统学生端显示器拥有清晰的画面, 可获取、存储、处理解剖过程中的重要图像, 每个学生可以清楚地了解解剖过程中每个细节。教师把一些典型结构投射到屏幕上, 并控制图像大小, 可以使学生对标本实物进行全方位的观察, 使所有上课的学生清楚地观察并掌握这些内容, 有利于学生开阔视野、系统而全面地掌握知识。“大体解剖数码互动系统”实现一名教师同时指导一个班学生进行标本观察和解剖操作。在教学中, 教师只需通过一台计算机, 就能观察到所有解剖台的摄像图面, 并对其进行处理, 指导学生纠正解剖操作中存在的错误。学生通过提问系统及时得到教师的帮助, 教学相长, 师生间的沟通交流更加简单、融洽, 充分实现了教学互动。

3 虚拟实验技术与大体解剖数码互动系统的教学效果评价

“虚拟实验技术”高度仿真操作, 像在真实的环境中, 完成各种解剖实验, 所取得的实验效果接近在真实环境中取得的实验效果。“大体解剖数码互动系统”实现了教师与学生的积极互动, 开拓了学生的视野, 锻炼思维, 极大地激发了学生学习动物解剖的兴趣。教师能灵活采用多种教学方法与现代教育技术, 把课程内容通过课件、大体标本图像等形式传授给学生, 并能及时解决实验课中存在的问题。因此, “虚拟实验技术”与“大体解剖数码互动系统”显著提高了教学质量, 强化了学生学习的积极性, 激发了学生的求知欲望。经过近两年的实践, 对学生问卷调查、座谈, 被调查13级畜牧兽医专业3个班, 共136人, 有133人 (98%) 对这两种数字化信息技术所建立的教学方法表达非常满意的态度。选用相同的考核内容与另外平行的3个畜牧兽医班比较, 应用这两种技术教学的班级的考核平均成绩比没有应用该教学方法的班级提高了12分。

一种新的教学方法的建立, 是一种艰难的探索过程。“虚拟实验技术”与“大体解剖数码互动系统”的良好应用, 推动了学院积极开展动物解剖课程“理实一体化”教学。学院将继续转变思维模式, 适应改革的需求, 不断探索新的教学方法, 加大教学过程中使用信息技术的力度, 为畜牧兽医类相关的企事业单位培养一大批创新型高质量技术技能人才。

摘要：数字化技术的高速发展对现代职业教育产生了深远的影响, 为高职农牧院校的教学改革提供了新的教学方法。动物解剖是高职畜牧兽医专业的一门核心专业基础课, 为了进一步深化动物解剖教学改革, 提高教学质量, 把高职院校的学生培养成生产一线高素质的技术技能人才, 学院采用先进的教学方法与手段, 引入建设了“医学机能虚拟实验系统”和“大体解剖数码互动系统”两种数字化优质教学资源, 经过近两年的教学实践, 明显提高了教学质量。

关键词：高职,动物解剖,虚拟实验技术,数码互动系统,建设,实践

参考文献

网络数码互动实验系统 篇5

1 数码显微互动实验教学系统简介

根据我校的具体情况, 采用Olympus显微镜来组建数码互动实验教学系统。该系统包括64台学生显微镜、1台教师显微镜和配套投影设备, 在教师和学生的每台显微镜上都配备了计算机并通过网络互相连接。计算机与数码成像系统通过USB2.0接口相连, 无论是成像清晰度, 还是色彩还原能力都远远超过了通过传统幻灯片或多媒体投射到屏幕的效果。教师能便捷地通过网络统一管理学生端计算机, 高效、生动地开展实验教学。

2 传统教学模式存在的问题

2.1 学生素质低

我校五年制护理专业学生主要来自初中毕业生, 大部分学生学习能力较差、基础知识薄弱, 在中学时也没有养成良好的学习习惯;由于成绩一般, 长期被教师忽视, 学习信心不足, 也缺乏学习兴趣。三年制护理专业学生中, 有相当一部分学生来自乡镇, 以前从未或很少接触显微镜, 对于一些基本操作如在低倍镜下如何调清视野都不熟悉, 需要从显微镜的使用开始指导。

2.2 教学效率低

传统病理实验教学主要有两种教学形式, 一是观看教学录像, 二是观察病理切片及大体标本。在上课时存在以下问题: (1) 观看教学录像时, 由于学生基础差, 正常组织结构不清楚, 观看录像后不懂的地方仍无法记住, 更谈不上和教师进行实时交流, 导致学生学习兴趣严重缺乏。 (2) 学生观察切片时, 往往找不到典型结构又不愿提问, 比如朗格汉斯巨细胞、肉芽组织中的巨噬细胞或中性粒细胞、鳞癌细胞间的细胞间桥等。理论课上模式化的幻灯、挂图或课件当中的典型图片往往与实物标本不同, 教师所讲与学生所看不符, 学生心理上易产生对观察切片的排斥感, 最终导致学生对本专业失去学习兴趣, 学习主观能动性变低, 为了应付考试被动地死记硬背。有时同一个问题, 不同学生会反复提及, 但因仪器所限, 教师对学生存在的共同问题无法集体示教, 反复在单个学生镜下进行指导, 疲于奔走, 效率低, 极大限制了实习课的质量。 (3) 对于典型病变, 我们还要求学生进行绘图, 在切片资源不足的情况下 (学生打碎切片过多) , 导致两个学生共用一台显微镜进行观察、绘图, 由于传统光学显微镜的独占性, 使得学生间互相干扰, 严重影响实验效果。 (4) 对于实验课时较少的班级, 在开设实验课时, 教师会选择若干典型切片以显微示教片的方式进行, 在显微镜旁用文字标示出显微镜下箭头所指的病变, 但这种方式最大的一个弊端是学生不能移动切片, 不利于与病变周围组织比较, 也不利于观察病变全貌。一旦有学生移动过切片, 就会导致后面观察的学生得到错误信息, 非但不能加强理论课知识的学习, 反而有误导作用。

3 数码显微互动系统在实验教学中的应用

3.1 教学过程直观、形象, 提高了课堂效率

数码显微互动系统, 解决了传统病理学显微实验教学中最主要的矛盾, 即镜下观察图像的独占性和非交互性。教师镜和学生镜下的图像均可经图像处理系统实时传输到与之相连的电脑显示器上, 即在教师端的电脑上, 点击“上课模式”后, 便可将教师镜下的图像实时传输到64台学生电脑端, 同时也可经多媒体投影机投射到大屏幕。教师在讲解时, 既可用鼠标点击病变, 亦可在大屏幕上指出病变, 有利于每个学生都能清楚地观察到病变。对于学生的共同问题, 减少了教师重复解答, 提高了课堂效率。在数码显微互动实验教学系统的帮助下, 学生观察切片前的理论复习, 可针对镜下图片, 有的放矢。如在镜下找风湿性心肌炎的风湿小体结构, 先带领学生在低倍镜下 (物镜放大倍数为10倍) 从上到下、从左到右的浏览切片, 浏览过程中边叙述边用鼠标点到正常心肌、间质分布、间质当中血管的位置;后在血管周围找到风湿小体, 这时可选择性地转到高倍镜下, 仔细观察风湿细胞。这样一步步引导学生发现典型病变所在位置, 让所有学生都能听懂、看懂, 切实掌握实验课内容, 增强学习信心和兴趣。

3.2 随时监控, 及时纠错, 加强互动

在教师电脑上点击“监控”, 便可将学生端显微镜图像传到教师端, 使教师实时观察课堂上每个学生的显微镜画面, 掌握整个班级的实验进展情况。教师可根据需要选择性的放大任意画面, 并通过“转播”将学生镜下画面转播至所有学生端及教师端电脑, 同时通过多媒体投影机系统投影到大屏幕上, 实现镜下图像共享。如可将某位学生找到的典型视野切换放大, 让每个学生都能看到该生的观察过程;亦可让该生叙述找病变的步骤方法, 避免因学生操作不当、盲目寻找而耽误时间, 同时加强了学生间的互动, 效果显著。有的学生在教师讲解切片后, 不认真观察, 教师通过监控, 可立即发现并进行提醒;对于监控画面长时间不动的学生, 也可要求其找出画面中的病变。教师指导方便快速, 达到了因材施教和个别化教学的效果。若在监控时发现学生观察切片有困难, 教师可随时帮助查找, 学生也可就发现的问题与教师及时交流、请求示教, 打破了师生交流时间与空间的限制, 简便、高效地实现了师生互动。

3.3 资源共享, 充分利用教学资源

对于重点观察并要进行绘图的切片, 学生先在镜下找到病变, 实时显示在电脑上, 然后再进行绘图, 视野更大、更清晰。如对于细胞间桥这样的结构, 在高倍镜下不是每个学生都能观察到的, 但通过电脑屏幕转换则非常清晰, 即使两个学生共用一张切片观察、绘图也很方便, 直接面对电脑屏幕指点病变部位, 进行小声讨论, 相互促进, 激发学习兴趣。对于一些稀缺的切片, 可通过教师显微镜投影到大屏幕上, 让全体学生共享, 解决教学资源的不足, 使现有资源得到充分利用。同时, 该系统在所有计算机上还配备了电子切片库和标本库, 不仅有大量的病理学教学资源, 还有组织胚胎学的相关切片, 有利于学生随时回顾正常组织结构, 从而更好地掌握疾病的组织结构改变。

3.4 作为“发现者”的成就感可增强学生主动性

兴趣是学生学习的内在动力。学生一旦对学习产生兴趣, 他们就会处于高度兴奋状态, 主动进行分析、理解、内化, 最大限度发挥聪明才智来获取知识。学生一旦进入多媒体互动实验室, 立即被图像、声音和动画等形式多层次、多角度所呈现的教学内容所吸引, 从各方面调动了学生学习兴趣、注意力和积极性。苏霍姆林斯基曾说:“人的内心里有一种根深蒂固的需要, 总要感到自己是发现者、研究者、探索者”。我们借助图像数码处理技术及高速网络传输技术, 通过教师的启发, 将抽象的描述性知识具体化、形象化, 让学生发现病变。这种发现病变的成就感, 有效激发了学生的学习兴趣, 从“要我学”转变为“我要学”, 发挥学生学习主动性, 自觉创造主体性学习空间。

3.5 促进教师教学手段、教学模式、教学思想的转换

数码显微互动系统改善了教师的工作条件, 促进了传统教学模式改革, 明显提高了实验教学质量。教师可随时与学生对显微镜图像进行交流, 及时发现实验中存在的问题并予以纠正, 使师生交流更直接、有效, 实现远距离“面对面”教学, 打破了传统实验课教学活动中师生交流的瓶颈, 实现了师生间全方位互动。基于多媒体互动教学系统, 教师可开发多种教学手段, 如将一些要点问题的显微镜图像显示在所有学生电脑上并提出问题, 师生可同时观看并进行讨论, 活跃课堂气氛的同时使学生产生强烈的学习欲望[2]。教师也可事先编辑作业或试题, 学生课后按教师要求, 对相关图像的特征结构做出标记、辨识或文字说明, 完成后上传至教师端的指定位置, 以便教师批改作业和了解学生对课程内容的掌握程度, 实现上交电子考卷 (或作业) 功能。诸如此类教学手段的改革和应用, 必将带来教学理念的全新变化, 即传统的以教师为主体、学生为客体转变为以学生为主体、教师为客体的教学模式。

总之, 数码显微互动系统的应用使形态学实验教学模式发生历史性的转变。如何充分发挥数码显微互动系统的优势是一项全新挑战。这有赖于教师积极性的调动, 不断应用和探讨, 在应用中熟练掌握和开发设计实验课教学中多种互动环节。在实际操作中, 还要叮嘱学生注意仪器设备的操作规范[3], 以使学生顺利完成实验, 让数码显微互动实验室更好地为病理学教学服务, 达到预期实验课教学目的。在师生的共同努力下, 最终形成全数字化、网络化的开放型实验教学系统, 以取得更好的教学效果。

关键词：数码显微互动系统,护理专业,病理学,实验教学

参考文献

[1]赵佩瑾, 李志红, 崔茂香, 等.数码显微互动实验室在病理学实验教学中的作用[J].才智, 2009 (1) :279~280.

[2]周玲生.病理学教学方法改革的思考与探索[J].卫生职业教育, 2009, 27 (17) :59~60.

网络数码互动实验系统 篇6

关键词：显微数码互动系统,组织学,实验教学

对于医学生来说,组织胚胎学是一门重要的医学基础课程;在医学科学研究上,组织学的形态研究方法也是不可缺少的。组织学实验教学是组织学教学过程中的重要组成部分。它通过对组织切片的观察,来巩固补充理论课的内容,培养学生的观察思考能力,组织学实验教学质量的高低直接影响到学生对该学科知识的理解和掌握。显微数码互动系统具有先进的语音交流、图像分析、信息共享等功能,突破了传统组织学实验应用普通显微镜教学存在的局限性,为组织学实验教学提供了一种效率更高、沟通性更强的教学手段[1]。

1 传统组织学实验教学模式及存在的问题

本教研室传统的实验教学模式是:一位老师带教24-28个学生,每次实验课学生要完成6-8张组织切片的观察。首先由教师讲述本次实验课的目的要求;然后示教组织学切片,有时辅以录像、幻灯片及绘图,学生则通过大屏幕获取老师讲授的内容;之后由学生自己观察切片,完成实验报告;带教教师巡回检查指导;小结。这样做存在以下弊端:(1)学生学习主动性不高。在教师示教阶段,由于学生处于被动的接受信息状态,很多学生注意力不集中,甚至相互讲话,还有些学生离屏幕远一些,根本看不清楚屏幕上的图像。(2)实验教学指导性差。由于普通光学显微镜个体性的限制,每个学生只能孤立地观察自己显微镜下的实验内容,当有的学生观察到典型的形态结构或学生镜下观察的结构与教师示教的不完全一致时,其与教师及其他同学之间缺乏有效的互动,因而未能及时方便地向其他同学展示,导致有用的信息资源不能共享。(3)实验教学效率差。在学生自己观察阶段,学生遇到问题举手提问,带教教师奔走解答,大多数学生往往向教师提问相同或相似的问题,由于学生使用显微镜的特殊性限制,教师需要多次重复回答或指导共同而普遍性的问题,劳动强度大,并且常常顾此失彼,一次课下来不论教师还是学生总感觉实践时间不够,仍有一部分学生的疑问得不到有效解答,教学效果实难如意[2]。

2 显微数码互动系统的组成

显微数码互动系统由教师用显微镜、显微数码互动图像采集系统、显微数码互动控制系统计算机和学生端显微镜共同构成。我校形态学实验室共有4个显微数码互动教室,每个互动教室配有1台教师机(主控端),分别与32台学生机(客户端)相连,通过交换机形成实验室局域网。各实验室之间可以传递文字、声音、图像及镜下放大显示的标本片等。因而,既可1人主讲多室收看,又可各室单独播放,实现了对多个实验室的同步教学。其特点是通过清晰的图像和丰富的交互手段,实现了教师与学生之间的语音、图像、文字全方位实时互动,有效的改变了传统实验教学中师生之间缺乏沟通,以及带教教师工作强度大、效率低的局面,突破了以往限制教学质量大幅提高的瓶颈[3]。

3 显微数码互动系统在组织学实验教学中的应用及其优势

动态示教,提高讲课效率。数码互动显微系统的应用,使主讲教师通过系统中的广播教学把显微镜下观察的内容通过计算机显示屏向学生展示,每一个学生都可以在自己面前的计算机显示屏中近距离地观察到清晰图像,消除了师生间在图像上的沟通障碍,达到了“一对一”的授课效果,较少受周围的干扰;而且教师移动显微镜时,屏幕上的图像也随之移动,可以使学生很好地了解组织、细胞的结构及相互关系,使示教由静态变为动态,减少了学生在学习过程中一知半解的现象,极大地提高了教师的讲课效率及学生的听课效率。

师生互动交流,实现资源共享。教师只需“高高在上”,便可“运筹帷幄”。学生在显微镜下的观察内容可以实时的显示在教师的电脑显示屏上,教师可以动态掌握学生的观察情况,及时纠正错误的观察视野;对观察切片有困难的同学随时进行帮助;对于学生中普遍反映的比较模糊的地方或概念,利用互动方式进行解说。学生在显微镜下观察到一个不确定的结构时,也可以“电子举手”通过语音系统就发现的问题与教师交流,请求教师帮助,教师可以单独解答也可以将学生镜下的一些典型视野切换到所有同学的显示屏上,供大家讨论,还可以将图像以“文件分发”方式传送到所有学生电脑储存,最大程度地实现了资源共享。

维护课堂秩序快捷有效。运用显微数码互动系统后,教师如果发现学生有上课期间上网、开小差等情况,就可以选择“发送黑屏”,之后学生机窗口显示黑屏,或“请您肃静”的字样。这样既不会惊动其他学生,造成彼此的尴尬,也给该同学一个严重的“警告”,使其将注意力重新转移到实习上来。

建立图像库,便于复习。在实验课中,教师与学生可以利用拍照系统,对每次实习观察的切片进行拍照,把照片分门别类存在自己的电脑上,便于随时进行复习和调用。这样学生即使没有显微镜和玻璃切片时也能自由观察切片,不受时间和空间的限制,满足学生个性化学习方式的需求,使得学习更加便利有效。同时也避免因组织切片资源紧缺、组织切片的破损与丢失(尤其是难以获得的切片)而影响学生考试期间的复习,既节约了教学消耗,又提高了教学资源的利用率。

4 显微数码互动系统在组织学实验教学应用中的不足及改进建议

数码互动系统教学为我们提供了一种新的、方便有效的教学方法。但在实际教学活动中有些教师上课节奏太快,图像、幻灯片变换太频繁,容易造成学生视觉疲劳和大脑皮层抑制,因此从一定程度上降低了教学效果。还有一些教师过分依赖该系统,黑板作图明显减少,部分学生因没有教师的画图作参照,绘图无从下手而导致绘图质量下降。这就要求带教教师既要充分利用该系统的优势,又要结合学生的接受能力,积极发挥教师的主观能动性,综合各种教学方法,使实验教学达到最好的效果。

数码互动系统中,每名学生配有1台显微镜和1台电脑,电脑屏幕大,对图像有放大功能,画面形象逼真,观察方便,因此很多学生只观察电脑屏幕的图像,而忽视了显微镜下对切片的观察:这样培养出来的学生仅能应付考试,而缺乏对科学实验的基本知识、基本技能的掌握,有些学生在学期结束后甚至还不会正确使用显微镜。所以带教教师要特别强调学生显微镜观察与电脑图像观察之间的配合。

总体来说,显微数码互动系统对组织学实验教学起到了巨大的推动作用,使教学内容得到极大的丰富和充实,教学资源得以充分利用,在有限的时间内使学生获取了更多的知识,开拓了学生学习思路,提高了学习效率,大大改善了组织学实验教学效果[4]。医学实验教学是一个发展的体系,教师必须在教学实践中不断探索和实践新的教学方法,及时总结经验教训,不断提高实验教学质量和效果,使其培养的学生更加适合未来社会发展的需要。

参考文献

[1]邓香群.数码互动系统在“组胚”实验课中的应用[J].中国医学教育技术,2009,23(1):42-43.

[2]苏红星,尚宏伟,张立新,等.数码网络显微互动教学系统在形态学实验教学中的应用与展望[J].基础医学与临床,2008,28(6):651-653.

[3]程静华,孟庆勇,何立英,等.形态学实验教学的发展现状与对策[J].中国高等医学教育,2008(6):26-27.

网络数码互动实验系统 篇7

1 病理学实验教学传统模式及局限性

传统的病理学实验教学模式, 大多数是教师在讲台上通过黑板画图、挂图、标本、幻灯片进行示教, 学生在台下独自使用显微镜对切片进行观察、描述或完成画图作业。这种实验教学方式存在诸多缺陷, 主要表现在下列几个方面。

1.1 资源缺乏

由于疾病谱的限制, 有的病种病变组织来源有限, 可以用于病理学实验教学的切片明显不足, 而且切片损坏后又难以得到及时补充, 使得实验教学资源严重缺乏。

1.2 方法旧

实验教学中, 教师以显微镜、挂图、幻灯片为主要教学手段, 既不直观, 又不生动, 而且教师讲解的图像往往与学生镜下观察的并不完全吻合。学生总是拿着书中的图样或挂图“对号入座”, 识别切片中许多非典型病变, 而不能从器官、组织、细胞的不同染色、不同生理状态、不同断面去综合分析, 辨别标本和切片组织取自于疾病过程的某一阶段, 因而难以全面了解和掌握整个疾病过程的病理变化。

1.3 互动少

观察切片过程中, 教师与学生之间、学生与学生之间缺乏有效的交流手段, 教师常行走于有疑难问题的学生之中进行示教或对学生进行个别指导。教师要数遍重复回答学生们提出的相似问题, 而学生也只能单独观察自己的实验内容, 在有限的时间内很难得到教师的有效指导。

1.4 共享难

学生在课堂中只能观察自己的显微镜, 不能同时看到其他同学显微下病理切片的内容, 教师也很难发现某个学生所观察切片中的典型结构并显示给其他学生观看。在教学中遇到一些典型图像不能实现传送和储存, 也无法在其他的时间或不同的实验教学中再现。

1.5 效率低

受教学课时的限制, 教师在课堂上除了讲授如何观看病理切片, 只能指导有限的几位学生。大部分同学不能得到有效而及时的辅导, 完全靠自己观察, 而且在一节课中, 学生也只能看到自己手中的几张切片, 无从了解其他相关内容, 所接受的知识信息量小。同时, 由于教师常常奔走于提出疑难问题的学生之间, 进行示教或对学生进行个别指导, 难以对整个课堂适时监控。学生观察切片过程中看没看或看没看懂或找到的结构、病变对不对, 教师并不完全清楚, 难以有的放矢的示教, 必然影响到学生的学习效果。

2 显微数码互动系统在病理学实验教学中的应用

显微数码互动系统是数字化、网络化、开放型互动实验教学系统, 是一套功能强大、操作方便、界面友好的多媒体互动教学系统。它利用数码技术和网络传输将实验室的教师用显微镜、学生用显微镜以及其他网络化的实验设备有机的联系在一起, 从而构成以学生为中心的人性化实验教学模式, 将讲解、示范、观察、问答、讨论、测试和监督等各个环节有机结合在一起, 为学生提供个性化发展的学习平台。

2.1 显微数码互动系统组成

显微数码互动系统包括教师端控制程序和学生端控制程序。教师端的功能主要分三大部分:授课等常用功能、系统功能和其他相关功能。 (1) 授课等常用功能。授课、屏幕监控、屏幕转播、远程控制、屏幕锁定、声音广播、语音对讲、远程指导。 (2) 系统功能。系统、声音设置、作业查看和帮助等。 (3) 文字及消息区。显示教师端的操作情况及教师与学生的文字交流信息。 (4) 互动工具区。互动工具结合、系统设置、其他相关功能。学生端主要有菜单显示、电子举手、作业提交、学生交流、屏幕录制、屏幕回放、图像采集、系统设置等功能。显微数码互动系统具体由数码显微镜系统、图像处理系统、语音系统和计算机软件系统等四部分组成, 实现了图像、声音和文字的同步传输功能, 并能保存镜下图像。

2.1.1 数码显微镜系统:

包括教师用数码显微镜1台, 学生用数码显微镜若干台。利用分配器和系统软件将学生用数码显微镜内所显示的数码信号用数据线输送到授课教师主控的计算机上和背投电视上, 每位学生在自己的电脑显示屏上可同步看到清晰的图像。

2.1.2 图像处理系统:

设定数台学生用数码显微镜为1组, 与教师的计算机相连。教师的计算机屏幕上可同时显示l组数码显微镜图像, 也可以显示任意1台数码显微镜的图像, 同时还可将图像显示到学生电脑显示屏上, 以便给学生讲解示范, 实现图像资源共享。

2.1.3 语音系统:

可实现教师与学生之间的相互交流, 包括声音广播和语音对讲。声音广播功能用于教师对学生进行语音授课, 授课的对象为全体学生。点击“声音广播”, 教师开始语音授课, 学生通过耳机可以收听到教师的授课内容。语音对讲, 教师选择任一学生, 点击“语音对讲”即可与该学生单独进行语音对讲。语音系统的应用有效改变了以往师生之间缺乏有效沟通的状况, 实现了互动教学功能。

2.1.4 计算机软件系统:

软件系统是对数码显微镜系统、图像处理系统和语音系统的有机整合, 形成了图像和语音并重的互动实验室系统, 它不仅具有基本的捕捉图像和对图像进行各种测量的功能, 还可以对选定目标进行过滤处理及自动计数, 捕捉静态图像、设置各种捕捉参数, 还可以高分辨率、高清晰度还原图像的真实色彩。

2.2 显微数码互动系统的教学优势

显微数码互动系统在病理学实验教学的实际应用, 改变了病理学实验教育的传统模式, 给病理学实验教学带来了新的生机和活力。

2.2.1 图像逼真, 提高了示教效果。

教师通过点击“开始授课”, 使学生端的电脑显示屏图像与教师端显微镜下观察切片的图像及背投电视上的图像同步, 有利于直观示教;所有学生在镜下所观察到的图像也可以通过“屏幕监看”传到教师端电脑, 方便教师随时查看, 并从中选取典型图像通过屏幕转播在学生端的电脑显示出来, 供全班学习交流。

2.2.2 资源共享, 拓展了信息容量。

在运用显微数码互动系统的教学模式下, 教师利用教师端的显微镜可以即时动态示教。另外, 通过屏幕实时监看发现学生镜下典型结构, 实时进行屏幕转播供学生观察和即时讲解, 使得所有学生都能观察到一些稀有切片。对典型的结构还可保存, 建立图片库, 以备随时调用, 反复观察、辨析, 还可随时添加、更新内容, 使图片库永远处于“全新”状态。另外, 根据教学内容需要, 还可以从网上搜集下载或从资料库中挑选典型的病理组织学图片, 供学生观察学习, 以弥补教学切片之不足, 使学生在实验课中学到的内容更加全面。

2.2.3 双向交流, 提升了教学成效。

显微数码互动系统的语音问答系统为教师和学生之间进行双向交流提供了平台。教师通过屏幕监控可随时掌握学生的学习动态, 一旦学生在自己的显微镜内发现不认识或不能确定的组织结构时, 只需点击“电子举手”请求教师示教, 教师通过远程指导打开该学生所观察的数码画面, 选择语音对讲与学生交流。如果同一问题提问的人较多或带有普遍性的问题, 教师则可以通过“声音广播”, 对全体同学进行示教。由此可见, 数码显微互动系统的使用, 不仅减轻了教师的工作量, 更重要的是显著提高了课堂教学效果。

2.2.4 全程监控, 增强了指导作用。

显微数码互动系统还有一个显著特点是, 教师在屏幕监控下可以对整个教学过程实施管理。如可随时观察到系统内所有学生的镜下图像, 检查学生对教学内容的掌握程度;可随时为学生解决他们在上课时遇到的问题;可使教师随时对学生作业进行了解, 指导他们完成实验课内容;可实现学生上机考试, 从而实现了教师通过主控计算机对包括上课、作业、考试、仪器设备等全方位的管理。

2.3 显微数码互动系统运行中遇到的问题

病理学实验教学中使用显微数码互动系统是对传统教学模式的一种突破和创新, 受到了师生的普遍欢迎, 取得了较为满意的教学效果。但在实验教学过程中还存在一些问题, 需要进一步完善和解决。

2.3.1 软件方面。

显微数码互动系统的研制是面向多学科实验教学, 系统运行的软件也是由生产企业按照实验教学所共同具有的特性而开发的, 主要功能是实时监控检查学生的学习情况和及时回答学生提问, 但却限制了不同学科的教师在教学过程中的自主性和创造性, 使得教师只能在软件所提供的平台中示教, 而失去其在教学过程中的主导地位。

2.3.2 硬件方面。

现有的显微镜上的像素普遍不高, 尤其是学生端, 使显示到背投上的图像不够清晰, 还有电脑上播放光盘需要配备音响, 否则学生端听不到声音。

2.3.3 管理方面。

作为现代化的教学手段显微数码互动系统的应用, 既是实验教学方式的一次较大突破, 也是对实验教学和管理本身的一个新的挑战。一是教师需要有良好的综合素质。不仅要具备较高的医学专业素质, 还要了解和掌握计算机技术知识, 能够比较熟练操作和简单维护显微数码互动系统。显然, 很多教师目前还难以达到这样的要求。二是学生需要有严格的自律要求。全新的实验环境和良好的仪器设备势必更能吸引学生的注意力, 但是新事物的出现都是利弊并存。一些自律意识不强的学生, 所面临的主要问题便是不能克服电脑自带游戏以及显微数码互动系统各种新功能对他们的吸引, 从而造成上课时注意力不集中等一系列问题。三是系统运行需要有规范的管理。显微数码互动系统运用于病理学实验教学还处于初步运行阶段, 在系统运行管理方面没有建立起规范的管理模式, 一定程度上提高了系统运行的故障率和设备的损坏率, 无谓地增加了系统运行成本。

3 显微数码互动系统在病理学实验教学中的优势拓展

如何充分发挥显微数码互动系统的优势, 需要在应用中不断地探索和开发, 更好的提高显微数码互动系统在病理实验中的教学效果。

3.1 完善硬件系统建设

在硬件系统建设上要充分体现可持续发展。既不仅要体现硬件基础设施的先进性, 还要充分考虑到硬件基础设施的可升级性。

3.2 加强应用软件开发

在不断完善硬件设施的基础上, 应及时升级软件, 使系统更趋稳定。同时, 应根据不同学科的需求, 开发具有课程特点的教学软件、实验报告软件以及其他一些符合学科特殊要求的应用软件。

3.3 突出教师主导地位

授课教师应充分发挥自己的能动作用。课前, 要大量收集相关的图片、动画、影像资料, 精心挑选典型病理组织切片, 制作高质量多媒体实验教学课件;有软件开发能力的教师, 还可以设计符合学科教学内容和特点的软件, 这样更有利于学生理解知识, 激发学习兴趣。

3.4 发挥学生主体作用

要充分调动学生的参与意识, 变“要我学”为“我要学”, 在巩固和加深对病理学理论知识学习的基础上, 全面培养学生的观察能力、动手能力、自主学习能力和综合分析能力, 达到牢固掌握知识技能, 培养临床思维能力的教学目标。

3.5 规范系统运行管理

在现有硬件、软件的基础上, 最大程度地提高显微数码互动系统效能是一条重要原则。实施实验教学开放式管理, 鼓励支持学生参与实验设计、实验准备、实验操作等, 可以有效提高使用效率。

摘要：传统的病理学实验教学是以学生看片读片、教师口授答疑为主要教学方式, 以显微镜、挂图、幻灯片为主要教学手段, 这种模式自上世纪40年代建立以来基本没有变化。同时, 由于教师常常奔走于提出疑难问题的学生之间, 进行示教或对学生进行个别指导, 难以对整个课堂适时监控。显微数码互动系统在病理学实验教学中的应用能达到: (1) 图像逼真, 提高了示教效果。 (2) 资源共享, 拓展了信息容量。 (3) 双向交流, 提升了教学成效。 (4) 全程监控, 增强了指导作用。