Motic数码显微互动实验室在组织胚胎学实验教学中的应用与效果评价

关键词：图象数码图象处理实验教学

Motic数码显微互动实验室系统是现今一流、专门针对形态学实验教学设计的数码显微互动系统, 此外还可以应用于科研上的图象摄影、图象处理、细胞测量等。在教学上, 教师只需通过一台监控计算机主机, 就可以观察到课堂上每个学生的显微镜画面, 及时发现实验中存在的问题并指导学生改正, 同时学生也可以通过系统主动提出问题, 并请求教师帮助, 通过双向的语音问答系统, 可实现师生间的即时交流[1]。该系统的设置, 能真正的实现师生间的即时互动, 使得师生间的交流更直观、更有效。

1 Motic数码显微互动实验室系统的组成

我院2006年至2008年间引进了现今一流的Motic数码互动教学系统, 装备了形态学实验中心的三个数码显微互动实验室, 共160套设备, 其中两间连接64台数码显微镜, 一间连接32台数码显微镜。每套设备主要由硬件系统、计算机软件系统、语音问答系统、图像系统组成。

1.1 硬件系统

由数码显微镜系统及与其相连的计算机构成。数码显微镜包括教师用显微镜 (带有内置330万像素摄像系统) 和学生用显微镜 (带有内置200万像素摄像系统) , 显微镜下的图象可即时通过高分辨率摄像系统传送到与其相连的计算机显示屏上。教师端计算机是本系统的控制中枢, 用分配器和软件的方法将学生端显微镜所显示的数码信号用数据线连到教师端的电脑上, 所有信号均可经过教师端计算机投影到大屏幕上。

1.2 计算机软件系统

由Motic Digital Class 1.0系统和Motic Image s Advanced 3.0系统组成。教师端和学生端都拥有独立的软件系统, 教师端可以控制学生端每台电脑及显微镜;可自动开启学生端软件和自动关闭学生电脑;可以实时监控所有学生的电脑屏幕, 加强教学管理, 实现与教师在显微镜下图像的动态实时讨论;还可通过短信交流方式与教师进行图文并茂的沟通。

1.3 语音问答系统

为了方便师生间的交流, Motic数码互动教室提供双向语音通话功能。学生借助Motic Digital Class的语音问答系统向老师提出问题, 老师则可选择通话模式与学生进行交流。共有四种通话方式:全通话模式 (教师通过头戴耳机话筒讲话, 全体学生用耳机接收, 但不可发言) ;学生示范模式 (教师可选择一位学生对话, 所有学生都可收听到谈话内容, 但其他学生不可发言) ;分组练习模式 (将学生分成四人一组, 组内学生可互相通话, 教师也可随时加入) 。

1.4 图像系统

Motic数码显微互动教室图像系统能够提供高清晰的画面显示, 图像传输到教师端的计算机上显示, 64台显微镜分为4组, 一组可显示16个实时画面, 也可对64台中的任意一台显微镜的图像放大显示。学生端拥有独立的图像处理分析软件包, 可对显微镜进行白平衡, 消除图像噪声, 动态增加红、兰、灰、绿和反转滤色片等功能操作;系统设有拍照按键, 学生可将需要留存的显微镜切片图像拍摄下来, 存储在计算机硬盘上;此外系统还可以实现各种图像处理、图像分析、测量等功能, 有效提高学生自主分析能力。

2 Motic数码显微互动实验室在组织胚胎学实验教学中的应用

Mo tic数码显微互动实验室的应用, 改变了传统组织胚胎学实验教学模式, 给组织胚胎学实验教学注入了全新的理念。

2.1 高清晰的 (显微镜下) 画面显示

学生观察的显微镜下的组织结构可通过计算机显示屏即时显示, 画面大而清晰, 通过计算机的软件系统还可进一步对观察到的组织结构进行局部的高清预览放大, 使观察效果大大提高。

2.2 图像捕捉、照相、处理与存储功能的应用

由于教师端显微镜和学生端显微镜均与计算机连接, 镜下图像都可上传至计算机上, 每个学生都可以在自己使用的计算机上建立自己的文件夹, 把各种组织细胞、器官的典型图像进行捕捉、照相并存储在自己的文档中, 方便教学内容的复习和记忆。同时教师可通过操作监控计算机对任何一台显微镜上的典型图像进行捕捉、照相、处理和保存, 不断丰富教学资源。

2.3 课堂教学质量的全程监控

教师监控屏幕上可同时显示1组共16台显微镜图像 (最多可在4组共64台显微镜间相互切换) , 也可以选择显示任意一台显微镜的图像, 包括图像互动、语音互动。通过系统教师可随时检查学生对教学内容的掌握程度, 对教学质量进行实时监控, 通过数码显微镜系统和大屏幕投影对切片的观察内容进行全程示教, 或选择某一学生在观察过程中出现的问题、典型结构、假象等进行示教。

2.4 师生间的即时互动交流

教师通过监控屏幕可随时掌握学生的学习动态, 并进行师生间的双向交流, 一旦学生在自己的显微镜内发现不认识或不能确定的结构时, 只需点击一下自己屏幕上的请求发言按钮, 坐在讲台上的老师就能通过电脑屏幕发现该学生的电子举手, 打开该学生所观察的数码画面, 此时师生双方观察到的画面是一样, 师生间通过耳机用单独对讲的方式进行解答或进行更深层次的讨论。由此可见, 数码显微互动实验室的使用不仅减轻了老师的工作量和体力消耗, 更重要的是大大提高了一堂课的教学效果。

2.5 图像的对比与分析

Motic数码互动教学系统可提供对各种图像进行处理、分析和测量等功能。在实验观察过程中, 学生可把多个易混淆的组织器官结构集中放在同一个屏幕上进行对比与分析, 如复层扁平上皮和变移上皮组织、中性粒细胞和嗜酸性粒细胞、三种肌组织、大动脉和中动脉、淋巴结和脾、三段小肠等, 在同一画面上比较它们的异同, 找出他们的区别点, 加深对知识点的理解和掌握。

2.6 为教学课件的应用提供平台

通过该系统, 教研室开发的计算机辅助教学软件和实验测试软件得以广泛应用, 也为以后新的教学软件的开发与应用提供硬件上的保证。我们将教研室开发的多个计算机辅助教学软件、实验课所要观察的典型形态结构、购买的CAI课件及从互联网上搜集的大量相关学科的前沿信息, 拷贝到每台学生主机上。学生在学习之余, 可以根据自己的情况, 进行预习和复习, 了解学科的发展情况, 在有限的时间里获取更多的知识[2]。

2.7 实验课测试方式的改革

传统的组织学实验课测试方式, 是在实验室内将放置了测试切片的显微镜 (一般为20台) , 把组织的典型结构图像预先调好, 按序号排列。每批20名学生, 按不同序号显微镜下的问题进行回答, 每一分钟观察一台显微镜下的图像, 并把答案写在答卷纸上, 由监考老师计时并发出指令, 前面的学生依次向前移动至看完所有的图像为止。这样一次测试要进行十几个轮回, 花费半天甚至一天的时间, 特别是在考试的过程中个别学生不按要求动了显微镜的推进器, 典型的结构图像被移走, 就会影响后续学生的测试。利用数码互动教室, 将切片图像选择比较典型的部位, 拍摄成图像存入资料库, 根据测试内容要求, 选择一定数量的图片, 用Powerpoint制成AB两套幻灯片测试题, 设定30秒自动切换。测试时学生在原座位不动, 相邻学生用AB两套测试题分隔以防作弊, 单排回答A卷, 双排回答B卷, 测试开始时老师通过Motic数码互动教学系统把测试题同时发送到所有学生的计算机显示器和投放在影像系统大屏幕上, 系统定时自动切换至测试完为止, 非常方便快捷、安全可靠且节省人力、效率大大提高。

2.8 进一步应用

Motic数码互动教学系统的功能强大, 系统还提供了课堂作业的下发和上传的功能。在上述功能应用的基础上, 以每次实验课的教学内容为依托, 课前下发一定量的课堂作业, 将所观察器官、组织细胞的典型结构图像上传至教师端计算机主机中保存, 以代替传统的手工绘图作业, 进一步提高实验观察效率。今后还设想系统与互联网连接, 实现图像和资讯的异地共享。

3 Motic数码显微互动实验室在组织胚胎学实验教学中的效果评价

一直以来, 我国的教育基本是以灌输书本知识为主, 这不仅抑制了学生的个性, 而且大量重复的脑力劳动也限制了教师创造性的发挥。从2007年起连续三年, 利用本院新建成的形态学数码互动实验室, 在06~08级临床医学、全科医学、医学影象、医学检验、麻醉学、护理学等不同专业中使用, 并对其中的8个小班进行问卷调查, 共发出问卷236份, 回收有效问卷230份。调查结果显示, 100%学生都喜欢使用数码显微互动实验室上课;95%学生认为第一次实验课后已能基本掌握使用方法;98%学生认为学习兴趣得到提高;100%学生认为能提高实验效率;97%的学生认为学习效果较好;学生最满意的功能是能够拍摄照片进行复习。从实验测试的成绩上看, 与使用传统的实验室和测试方式相比 (统计05级不同专业共8个小班) , 使用数码显微互动实验室 (统计参与问卷调查的8个小班) 的学生实验期末测试平均成绩为84.6分, 比传统教学的平均成绩75.5分提高了12.1%;不及格率为4.2%, 比传统教学的不及格率5.5%下降了23.6%, 说明教学效果得到明显提高。Motic数码显微互动实验室的应用, 使组织胚胎学实验教学环境焕然一新, 充分体现学生的主体地位和教师的指导作用, 为学生提供一个自主和互动学习的平台, 提高学生的学习兴趣和自主学习的能力, 给学生带来了学习理念的全新变化。同时减轻了教师的工作量, 大大地提高了整个教学过程的效率, 对全面提高教学质量和教学效果起到了促进作用[3]。

参考文献

[1]周金美, 袁广明, 潘实清.M O T I C数码

互动教学系统[J].中山大学学报, 2003,

[2]李锦新, 李晓滨, 马宁芳.组织胚胎学网

络复习测试系统平台的开发与应用[J]

中华医学临床杂志, 2008, 6 (1) :17~18[3]马思民, 张秉义, 成少利, 等.数码互动

实验室在组胚实验课教学中的应用[J]

中国医学教育技术, 2005, 19 (2) :105~

摘要：实验课是组织胚胎学教学的一个重要环节, 如何充分利用有限的学时增强教学效果, 如何用灵活的教学方法去激发学生的思维能力, 提高学生的积极性和主动性, 是目前实验教学需要改进和探索的。我院于2006年将数码互动教学模式引入形态学教学, 改变传统形态教学抽象、枯燥、满堂灌的教学模式, 充分发挥教学过程中“教师启发、学生参与、师生互动”的作用, 提高了教学质量。

关键词：数码互动,实验教学,组织胚胎学,评价