医学显微形态实验室建设与学生应用能力培养改革实践

1、 /9医学显微形态实验室建设与学生应用能力培养改革实践医学形态学科包括人体解剖学、学与胚胎学、病理学、微生物学、寄生虫学、医学细胞生物学等，均是基础医学的重要必修课程。我校自2003年以来组建医学形态学实研室，以胚胎学和病理学为主体，开始投入数码显微互动实验室建设和实施显微形态实验教学。目前实验室已先后建成Motic标准版数码显微互动32+1制式9间共297台套；Motic网络版数码显微互动65+1制式3间共198台套，一次性可容纳500名学生显微实践操作学习，基本实现了显微形态实验教学现代化和网络化，有效提高了显微形态操作与组织阅片的观察效率。为促进学生应用能力培养创立了良好平台，现将实践体

2、会报道如下。医学科学发展朔源与显微形态技术革新人类医学历史可追朔到公元前古希腊(500B.C.)时期：当时人类医学科学刚处于启蒙阶段，首要代表有阿耳克美翁(Alcmaeon),“要想得到人体解剖学的知识，就必须系统地解剖动物的尸体，特别是进行动物的活体解剖”，他留有生物学史上最早的解剖学方面的专著与记载；其次是希波克拉底(Hipperates460370B.C.希腊)，留有希柏克拉底文集在古代医学、论解剖和论心脏中就有大量的医学解剖知识，虽然这些推论不尽完全正确，但对人体器官形态的描述却能显示他确实进行过系统性的解剖研究。作为当时的医学科学的启蒙产生了重要的影响。显微解剖学起步要晚一些，是在1

3、9世纪后叶才逐步兴起，是伴随显微镜的发明和在生命科学中应用及相继发展成熟的。自1838年由德国科学家J.Slehleiden(18041881)的研究导致了细胞学的衍生，对于人体解剖的深入研究拓展了视野，促进了人体组织学(Histology)的诞生，因而C高尔基和桑地雅格拉蒙卡哈两位神经组织学家获得1906年度诺贝尔生理医学奖。作为显微技术在医学科学中的应用，经历200余年的不断改进和革新，已完成从光学到电子技术的历程，其放大倍率可在几十倍或数十万倍，其分辨能力已由0.2mm提高到0.2nm(超微)不等。尽管如此，光学显微镜仍然是医学教育的常规设备之一，近20年来，从简易单筒到双目观察，无论就

4、机械性能还是光学水平都得到了显著提高，特别是高科技数码技术在显微成像科技中的应用，有效地促进了医学组织胚胎学、病理学、微生物学、寄生虫学、细胞生物学、遗传学和医学免疫学等科学的建立与发展，目前已拓展到分子基因科学领域，使得数码显微技术的可控性能、高清图像和互动效果成为新时期医学形态实践教学改革的热话题和必要手段。医学显微形态知识修养与后续临床关系尽管当今医学科学已进入蛋白分子与基因水平，但仍是细胞时代，无需置疑，显微形态学知识修养与其技能的强化对医学生是至关重要的。有关资料显示，医学生涉及的专业课程约有60余门类。需直接应用显微技能的启蒙课程不少于68门，占基础医学课程的50%，涉及显微知识与

5、技能的后续医学课程约有30多门，也占所有课程的50%。其实，无论基础医学、临床医学或其相关科学的广大科技工作者，每天说得最多的词，就是“器官、组织与细胞”，足以说明医学生显微知识的修养与技能强化具有重要意义。医学生显微形态学知识的修养主要包括细胞生物学组织学、病理学、微生物学、寄生虫学和医学免疫学等专业知识的学习；而显微技能强化训练则在于熟悉显微镜的操作使用和各种切片的阅览技术，可以肯定的说，如果掌握了显微形态技术，无论将来从事临床或是考研深造，均将具有较好的应用发展潜能。显微形态实验教学模式探索与改革方向显微形态学是医学基础重要的课程之一，也是医学科学古老传统学科之一。长期以来，由于显微形态

6、学教学是通过操作显微镜观察获得微细结构的科学知识，抽象、枯燥而难以肯定。一般方法的确很难达到理想效果，因传统医学形态学实验教学是基于一种学生用显微镜进行组织形态结构观察的教学方式，由于显微镜的特殊性与个体性，给教师和学生之间的沟通带来了许多不便。而显微数码互动系统的运用，解决了传统实验教学难以解决的问题，形成了以师生互动、图像共享的高效率教学新模式，不仅激发了学生的学习兴趣，拓展了形象思维，而且还显著提高了教学质量与效率。因此，显微形态学教学方法与手段改革，势在必行。显微形态学教学改革的关键，就是寻求化抽象为直观，化微观为宏观，并便于示范指导的教学方法和手段，以提高显微形态学教学的效果。近年来

7、，随着现代教育技术的发展，数码显微互动的研发成功与不断更新，并很快应用于教学领域，而且解决了不少教学中的难题，如高清数码写真图像、可视大屏幕示教，快捷网络传输和师生互动交流性能等技术革新，为促进显微技术发展和辅助教学提供了较好平台，已形成了医学高等学校教学方法与手段改革的必然方向。显微形态实验教学平台建设与开放管理数码显微互动实验室是医学高等学校基础医学标志性建设之一，由于投资大，建设选择论证周期长，维护管理也存在一定难度。我们的体会是首先要选好合作厂家：数码显微互动实验室现在看来，的确不是新生事物，但仍旧存在总体规划布局、更新换代和性价比之差别，使用维护也直面一些新的具体问题。于是建设操作实

8、施应当着重考虑以下几个问题。建设策划与总体布局数码显微互动系统的建设，属于现代教育技术高科技教学设备的引进与应用，也是医学高等学校的一标志性建设，加之需要一笔不少资金，不单是形态学实验能解决的。因此，需要周密策划和认真论证，根据学校规模和财务条件，确定主体建设计划和配套设施安排，我们的体会是每间实验室以30+1配置比较理想，占地面积约8090m2，女口800人土/届规模的学校可建设56套，就可满足实验要求。实验桌一般可两人/座一张，最好用防火板材，确保安全，坐凳用转升降式的，以方便调整。在实验室改造基本建设时要考虑地面防尘，双层窗帘和空调的计划，以保证恒温效果，电源改造要保证15K的铜芯进线，

9、输入220V和380V多相功能，以上设计使用时具有灵活、方便、节能和高效特点。品牌选择与性价比较数码显微互动系统的品牌比较多，其功能配置与价格也各有千秋，根据我们实用的情况，认为Motic公司的产品比较稳定，就是价格稍高一点。9套32+1标准版从2003年到现在已有10年时间，几乎是整天长时间使用，依旧没有大的问题，当然也与实验室管理和Motic公司及时维护有关系。2011年又增加2套65+1Motes网络版，两年来运转仍然良好，总体分析Motic的数码显微互动系统网络版配置和优势如下。4.2.1教师主控设备功能强大使用多媒体数码教师用生物显微镜(BA310*)，光学系统：蔡司ZEISS光学技

10、术，CCIS无限远色差校正光学系统，多层镀膜技术（绿膜），双目视野宽阔，成像清晰，操作手感好。摄像系统采用进口CMOS图像传感芯片，300万像素以上硬件图像分辨率，USB2.0接口输出，24位真彩色原色输出，自动曝光、自动/手动白平衡，保证显示目镜视场优质图像，屏幕显示90%以上显微镜目镜视场的图像，保证目镜下和电脑屏幕的显微镜图像同步清晰。遵循微软视频驱动标准，可用多种常规软件采集图像。主控电脑为戴尔主机，选用英特尔酷睿i32100，独立显卡，512M显存。2GDDR3内存，1000G硬盘DVD刻录/集成网卡/键盘/USB光电鼠标/WINXP中文版和21.5寸宽屏LED。配备专业图像处理软件

11、、师生互动软件、考试模拟软件，具有运行稳定、图文与视频文件跟踪传输快速和交互性能便捷等特点。学生接收互动操作方便选用多媒体数码学生用生物显微镜，无限远双重色差校正CCIS光学系统，多层镀膜技术（绿膜）；选用联想台式品牌电脑，英特尔奔腾双核处理器/G405,512M独立显卡/2GDDR3内存/硬盘320G（7200）/无软驱/集成网卡/19寸宽屏LCD；摄像系统：200万像素高分辨率专业数码摄像系统，USB2.0输出、自动/手动白平衡，实施数字图像输出、可显示90%目视视场的图像，保证学生目镜下和电脑屏幕的显微镜图像同步清晰。配备独立图像处理软件，大大方便学生图像采集、处理、收藏和数据传输，能较

12、好地满足学生可完成各项技能操作任务。4.3实验开放与维护管理数码显微互动实验室建成后，只是完成了第一步，紧跟的工作就是开展有序的开放利用、维护管理和实施创新性实验。我们的做法是：首先是组织相关技术人员进行技术，然后普及推广应用；第二是制定管理制度：确定责任人，明确工作职责；编制操作程序，督促指导带教老师和学生按要求操作；每次实验前需认真检查，实验完成后认真做好设备料理和使用登记，发现明显设备故障，必须及时报告，由专业人员进行维护处理。第三是数码显微互动实验室主要接待常规实验教学开放，周末假日可安排自修开放和预约大学生创新性实验开放，以充分发挥其资源的效益显微互动技术训练与学生应用能力培养数码显

13、微互动系统（网络版）与传统显微技术比较，都是以操作显微为主，强化医学生的显微操作技术和提高阅片能力。不同的是，传统显微技术仅为独立操作观察，不能师生互动，而数码显微互动系统集图文、声形和视频传输于一体，指导老师可直面所有学生开展示教，也能与个别学生互动交流，学生的操作观察获得的典型结构图像也能通过教师主控反馈给所有学生形成资源共享，有效地提高了显微操作熟练程度和观察效果。但值得注意的问题是：第一，带教老师要以指导实践为主，按照实验要求有计划地实施观察程序，逐项分别不同倍率操作和观察其显微形态结构，最好不要把所有项目一次性示教，更不必将课堂理论重复演说。第二，学生要独立以操作显微镜和寻找发现标本

14、中的结构为主要手段，以提高显微技术与阅片分析能力为最终目的，故力求在镜下完成实验项目的操作观察，电脑屏幕图像只能供加强视觉效果和与老师交流使用，千万别依赖屏幕图像，因为显微镜下观察的结构是三维图像，给人们的视觉和思维联想效果是不一样的。第三，无论熟练显微镜的操作技术，还是提高显微形态阅片能力，最终目的都是为了夯实显微形态基础，提高后续课程的学习效果和强化临床应用能力而开辟新的捷径，特别值得指出的是，显微形态技术广泛应用于医药科学研究领域，因此，加强显微形态训练，对于拓展大学生科学思维和开发科技创新能力，以至于将来读研深造均具有重要的实际意义。现代教育技术合理改革应用与思考自本世纪初以来，数码显微互动实验室的建立，给医学显微形态实验教学带来了新的教学模式变革，目前基本已达到普及水平，众多高校已完成更新换代改造。在人们热衷于大谈其在实验教学中的恩惠时，不防提示，该到了冷静思考的时候了。笔者认为，医学教育毫无疑问需要融入现代教育技术，而现代教育技术应用的价值不单是为了装点门庭、加快速度或节省人力，更不是为了取代手工操作，现代教育技术最关键的作用是为了解决传统教学方法和一