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摘 要:随着计算机虚拟现实技术、网络技术和数字媒体技术的不断发展,虚拟现实技术已在医学院校实验教学中广泛应用。本文主要介绍虚拟现实技术的概念、虚拟切片在我校组织胚胎学实验教学中的实例以及作用,说明虚拟现实技术对组织胚胎学实验教学的深远影响。
关键词:虚拟切片 实验教学 应用研究
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(b)-0143-02
目前,虚拟现实技术已经在教育、建筑等领域得到了广泛的应用,其中,在医学领域中组织学与胚胎学教学(简称:组胚)中也已有所应用。组胚主要从形态学角度来研究人体细微结构、功能关系和发生发展的科学,只是组织学着重阐明人体细胞、组织和器官系统;而胚胎学则着重阐明人体结构发育分化的程序和生长变化的规律性,具有很强的直观性和实践性,实验教学在组织胚胎学教学中具有极其重要的地位。
1 虚拟现实技术概述
虚拟现实(virtual reality,VR)技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术,是利用3D数字化技术、科学可视化技术,在计算机中生成三维逼真地反映现实世界客观规律的虚拟环境,使用者借助特定设备,便可进入虚拟空间,感知和操作虚拟世界中的各种对象,从而获得身临其境的感受和体会[1]。他是继多媒体之后,教学技术领域出现的又一新型教学媒体。虚拟切片系统始于1998年,美国爱荷华州立大学建立了虚拟切片教学网站。2002年Heidger等采用部分虚拟切片、保留部分真实切片结合的办法进行实验教学和临床应用[2]。2003年Blake等采用渐进式虚拟切片,最终彻底取代真实切片的方法进行教学[3]。美国威斯康辛医学院直接使用虚拟切片进行实践教学。国内很多医学院校如第四军医大学和安徽医科大学等都先后在医学形态学实验教学上进行了虚拟现实技术的实践研究。应用虚拟切片进行形态学实践教学已是大势所趋。
2 虚拟切片在组织胚胎学实验教学中的应用
虚拟切片是将传统的玻璃切片经过数字扫描,用数字化扫描系统产生一高分辨率的数字化图像,用于医学数字化图像分析。虚拟切片能从存储系统检索,在运行图像管理软件之后在计算机屏幕上观察的方式就如同在显微镜下观察。
2.1 基于虚拟切片的组织胚胎学实验教学实例设计
实验教学中通过数码互动显微镜系统与虚拟切片系统的相互结合进行教学。课前15分钟,教师首先利用在虚拟系统中的典型结构讲解实验重点观察的结构,同时随时放大或缩小虚拟切片,讲解虚拟切片的方位结构,让学生了解虚拟切片的全貌。学生自己观察虚拟切片时,可以根据虚拟切片的全貌顺利的找到要求观察的重点内容,在观察切片过程中遇到困难时,可以利用数码互动系统及时和教师沟通,对于普遍存在的问题,教师可以利用虚拟切片和数码互动系统的示教功能向全体学生讲解,进行及时全面的辅导。对于胚胎發育实验中的一些难理解的过程,可以以动画形式通过数码互动示教系统给学生展示讲解,加深学生的理解。在实验过程中对于一些特殊的、少见的学生难以制作的虚拟标本切片,在课堂上给学生讲解虚拟切片的制作过程以及注意事项,学生同时可以结合自己制作虚拟切片过程中的感受来参与讨论,形成一种自主学习的氛围。通过实践教学,我们发现这种现实和虚拟相结合的教学激发了学生的学习兴趣,有利于大学生自主学习能力的提高,有利于大学生科研创新能力的形成。
2.2 虚拟切片应用在组织胚胎学实验教学中的作用
传统实验都是基于标本切片的实物教学,需要足够的数量和品种齐全的切片标本。近年来,由于招生数量膨胀,实验场地相对不足及实验设备相对滞后导致实验实习轮次增多,切片不足,实验人员不足,教师负荷大,教学效果不佳。为解决实验教学中的问题,我院积极整合教学资源,将虚拟切片引入日常组织胚胎学实验教学中,很好的弥补了教学资源不足的缺点。另外现实切片制作和虚拟切片相结合的教学方式可以提高教学效率,丰富学生的知识,可以随时取图,进行图像分析;虚拟切片可以永久保存,节约时间和经费。采用虚拟切片制作和数码互动相结合的实验教学方法,可以提高学生的学习兴趣,学生能够较快的掌握重点观察内容,提高教学质量。我校拟在BB教学平台的基础上进一步建设形态学虚拟教学平台,学生可以利用网络远程登录教学平台,通过网络平台加强师生之间的交流,提高学生自主的学习能力。
2.3 虚拟切片应用于组织胚胎学实验教学的不足
根据我校实施虚拟切片教学以来,发现在实际利用中虚拟切片也有不足之处。
(1)虚拟切片图像储存问题和制作问题。国内很多高校采取购买先进的虚拟切片库系统,但是这将不利于学生对传统的显微镜用法的掌握。如果是学生自己制作虚拟切片,又将面对图像识别和处理的一系列问题。我们拟在教学中充分调动学生的积极性,让部分学生参与制作切片,这样可以使学生在制作的过程中学会石蜡切片的制作技术。但是由于经费和时间的问题,大批量的让学生还是不能直接参与制作过程。
(2)缺少“实物感”。学生在实验中接受的只是一个虚幻的东西,并不能感知其制作过程。无法想象其正常生理的实物感。
通过虚拟切片教学体系的建设以及实践过程,虚拟切片作为一种新的实验教学方式显示出巨大的优势,在解剖学、病理学等相关形态学实验教学中将发挥更大的作用。
参考文献
[1] 葛萱,王消.虚拟现实技术在教学中的应用模式探析[J].中国医学教育技术,2007,21(3):198.
[2] Heidger PM, Fred D, Daniel C, et a1.Integrated approach to teaching and testing in histology with real and virtual imaging[J].Anat Rec,2002,269(2):107-112.
[3] Blake CA,Lavoie HA,Mitlette CF.Teaching medical histology at the University of South Carolina School of Medicine:Transition to virtual slides and virtual microscopes[J].Anat Rec,2003,275B(1):196-206.
[4] 吴波,周晓军.虚拟病理切片及其应用[J].临床与实验病理学杂志,2007,23(3):358-359.
关键词:虚拟切片 实验教学 应用研究
中图分类号:G4 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)08(b)-0143-02
目前,虚拟现实技术已经在教育、建筑等领域得到了广泛的应用,其中,在医学领域中组织学与胚胎学教学(简称:组胚)中也已有所应用。组胚主要从形态学角度来研究人体细微结构、功能关系和发生发展的科学,只是组织学着重阐明人体细胞、组织和器官系统;而胚胎学则着重阐明人体结构发育分化的程序和生长变化的规律性,具有很强的直观性和实践性,实验教学在组织胚胎学教学中具有极其重要的地位。
1 虚拟现实技术概述
虚拟现实(virtual reality,VR)技术是20世纪90年代以来兴起的一种新型信息技术,是利用3D数字化技术、科学可视化技术,在计算机中生成三维逼真地反映现实世界客观规律的虚拟环境,使用者借助特定设备,便可进入虚拟空间,感知和操作虚拟世界中的各种对象,从而获得身临其境的感受和体会[1]。他是继多媒体之后,教学技术领域出现的又一新型教学媒体。虚拟切片系统始于1998年,美国爱荷华州立大学建立了虚拟切片教学网站。2002年Heidger等采用部分虚拟切片、保留部分真实切片结合的办法进行实验教学和临床应用[2]。2003年Blake等采用渐进式虚拟切片,最终彻底取代真实切片的方法进行教学[3]。美国威斯康辛医学院直接使用虚拟切片进行实践教学。国内很多医学院校如第四军医大学和安徽医科大学等都先后在医学形态学实验教学上进行了虚拟现实技术的实践研究。应用虚拟切片进行形态学实践教学已是大势所趋。
2 虚拟切片在组织胚胎学实验教学中的应用
虚拟切片是将传统的玻璃切片经过数字扫描,用数字化扫描系统产生一高分辨率的数字化图像,用于医学数字化图像分析。虚拟切片能从存储系统检索,在运行图像管理软件之后在计算机屏幕上观察的方式就如同在显微镜下观察。
2.1 基于虚拟切片的组织胚胎学实验教学实例设计
实验教学中通过数码互动显微镜系统与虚拟切片系统的相互结合进行教学。课前15分钟,教师首先利用在虚拟系统中的典型结构讲解实验重点观察的结构,同时随时放大或缩小虚拟切片,讲解虚拟切片的方位结构,让学生了解虚拟切片的全貌。学生自己观察虚拟切片时,可以根据虚拟切片的全貌顺利的找到要求观察的重点内容,在观察切片过程中遇到困难时,可以利用数码互动系统及时和教师沟通,对于普遍存在的问题,教师可以利用虚拟切片和数码互动系统的示教功能向全体学生讲解,进行及时全面的辅导。对于胚胎發育实验中的一些难理解的过程,可以以动画形式通过数码互动示教系统给学生展示讲解,加深学生的理解。在实验过程中对于一些特殊的、少见的学生难以制作的虚拟标本切片,在课堂上给学生讲解虚拟切片的制作过程以及注意事项,学生同时可以结合自己制作虚拟切片过程中的感受来参与讨论,形成一种自主学习的氛围。通过实践教学,我们发现这种现实和虚拟相结合的教学激发了学生的学习兴趣,有利于大学生自主学习能力的提高,有利于大学生科研创新能力的形成。
2.2 虚拟切片应用在组织胚胎学实验教学中的作用
传统实验都是基于标本切片的实物教学,需要足够的数量和品种齐全的切片标本。近年来,由于招生数量膨胀,实验场地相对不足及实验设备相对滞后导致实验实习轮次增多,切片不足,实验人员不足,教师负荷大,教学效果不佳。为解决实验教学中的问题,我院积极整合教学资源,将虚拟切片引入日常组织胚胎学实验教学中,很好的弥补了教学资源不足的缺点。另外现实切片制作和虚拟切片相结合的教学方式可以提高教学效率,丰富学生的知识,可以随时取图,进行图像分析;虚拟切片可以永久保存,节约时间和经费。采用虚拟切片制作和数码互动相结合的实验教学方法,可以提高学生的学习兴趣,学生能够较快的掌握重点观察内容,提高教学质量。我校拟在BB教学平台的基础上进一步建设形态学虚拟教学平台,学生可以利用网络远程登录教学平台,通过网络平台加强师生之间的交流,提高学生自主的学习能力。
2.3 虚拟切片应用于组织胚胎学实验教学的不足
根据我校实施虚拟切片教学以来,发现在实际利用中虚拟切片也有不足之处。
(1)虚拟切片图像储存问题和制作问题。国内很多高校采取购买先进的虚拟切片库系统,但是这将不利于学生对传统的显微镜用法的掌握。如果是学生自己制作虚拟切片,又将面对图像识别和处理的一系列问题。我们拟在教学中充分调动学生的积极性,让部分学生参与制作切片,这样可以使学生在制作的过程中学会石蜡切片的制作技术。但是由于经费和时间的问题,大批量的让学生还是不能直接参与制作过程。
(2)缺少“实物感”。学生在实验中接受的只是一个虚幻的东西,并不能感知其制作过程。无法想象其正常生理的实物感。
通过虚拟切片教学体系的建设以及实践过程,虚拟切片作为一种新的实验教学方式显示出巨大的优势,在解剖学、病理学等相关形态学实验教学中将发挥更大的作用。
参考文献
[1] 葛萱,王消.虚拟现实技术在教学中的应用模式探析[J].中国医学教育技术,2007,21(3):198.
[2] Heidger PM, Fred D, Daniel C, et a1.Integrated approach to teaching and testing in histology with real and virtual imaging[J].Anat Rec,2002,269(2):107-112.
[3] Blake CA,Lavoie HA,Mitlette CF.Teaching medical histology at the University of South Carolina School of Medicine:Transition to virtual slides and virtual microscopes[J].Anat Rec,2003,275B(1):196-206.
[4] 吴波,周晓军.虚拟病理切片及其应用[J].临床与实验病理学杂志,2007,23(3):358-359.