医学寄生虫学数字化标本教学平台的构建与应用

医学寄生虫学数字化标本教学平台的构建与应用

王慧忠陈常佳

山西医科大学晋祠学院030024

摘要：本研究从医学寄生虫学素材收集、标本制作、数字化标本库建立、教学平台构建方面建立了一个内容丰富、结构简单、功能较多的医学寄生虫学数字化标本教学平台，并从激发学生对寄生虫学的自主学习兴趣、网络自主学习、网络自测等方面论述了该教学平台的应用方法，并以实践表明该教学平台对于提高学生医学寄生虫学的学习效果有显著的作用。

关键词：医学寄生虫学；寄生虫标本；数字化标本教学平台；构建；应用

医学寄生虫学是临床医学相关专门的一门重要课程，涉及到理论与实践教学两部分重要内容，包括寄生虫形态结构、生活史、致病情况、诊断、流行、防治等教学内容，准确找出病原体是寄生虫病诊断的“金标准”，因此，寄生虫形态学教学是教学内容的重要组成部分[1]。寄生虫标本是医学寄生虫学教学的重要资源，也是重要的教具与实验材料，但因寄生虫病具有很强的地域性，标本采集、制作复杂，保存不便，需要专门空间存放与专人管理，容易发生破损与废弃，不造成标本与原始形态差距较大，且单纯的标本教学不利于学生记忆并掌握教学内容，因此，改革标本资源库建设与应用是目前医学寄生虫学教学的重要方向。标本数字化教学资源通过较强的视觉冲击力、灵活的教学时空转换性使寄生虫教学更有活力，构建并应用医学寄生虫学数字化教学平台是现代医学寄生虫学教学的必然趋势。我校通过多种方法构建并应用医学寄生虫学数字化教学平台，有效提高了教学效果。

1医学寄生虫学数字化标本教学平台的构建

1.1收集标本素材

我校通过多种途径收集标本素材，如寄生虫病门诊、与寄生虫病各级防治研究所、省市疾控中心、各个传染病医院、兄弟院校等联系并合作，广泛联系各大医院检验科、胃肠科、妇科等科室收集标本；根据自身需求深入某些寄生虫病流行地区开展流行病学调查，对患者进行筛查与治疗；每年定期在本市开展相关寄生虫病查治，获取更为完整的寄生虫成虫；构建实验动物模式，收集解剖动物的虫卵、幼虫及成虫标本或大体病理学标本；收集实验课中学生在“自我粪检”时留置的标本；收集其他动物粪便的标本；菜市场中获取各种水生植物、鱼类及青蛙等中间宿主并制作大体标本等。标本收集时要严格按照寄生虫保藏技术堆积进行保存、记录，详细记录虫种、媒体与宿主，记录相关形态学描述信息、采集地信息，并进行统一归类与编码。同时重视对原有种质的整理，根据寄生虫种质资源描述规范对原有虫种、媒介与宿主标本进行整理、记录，并补充相关详细信息，重新进行归类与编码。

1.2整理与保存素材

收集好素材后，对寄生虫种资质源进行统一编号，记录资源种类、寄生虫种和宿主名称、发育阶段、样品序号等。根据寄生虫种质资源描述规范，记录虫种资源共性特征、个性特征、具体信息，如平台资源号、种质资源号、保存类型、标本发育阶段、原收藏单位及编号、标记信息、特征信息、标本实物信息、生物材料信息、图像信息等。玻片标本要根据相关保藏技术规范，对标本进行染色、分色与脱水处理后封片，全部用木质标本盒保存于室温干燥环境下。大体标本全部固定，并于甲醛溶液中浸泡，保存于标本瓶中。针插标本主要是现场采集的各种媒介昆虫标本，可经针插、风干后，保存于昆虫标本盒中，并放置干燥剂与樟脑块，保藏于防虫、干燥、25℃以下室温、30-50%环境中。需做DNA研究等应用的特殊实物标本需用70%乙醇浸泡保存，或保存于-20℃低温环境下[2]。所有标本都要详细记录虫种、名称、采集时间、采集地点、宿主、寄生部位等，根据虫纲分类进行归类、编码、保存、管理。

1.3构建数字化寄生虫标本资源库

第一，构建大体标本数字化标本资源库。用分辨率高的数码相机将所有大体标本均采用360旋转法拍照转变为图像资源，再利用三维立体动画软件将图像制合成为可控制式三维立体动画标本与交互式立体可观察标本，将大体标本详细描述资料导入动画内。将图像全部处理为三维立体动画后，可通过多点鼠标操作从任意角度对数字化标本进行拖动、平移、旋转、缩放或测量等操作，学生能够从不同侧面观察大体标本，使大体标本能够立体化呈现出来。其他非玻片标本也可采用该方法建立数字化标本库。第二，玻片标本数字化标本资源库的构建方法。采用新型数字切片扫描系统筛选、全自动扫描高质量玻片标本，自动采集玻片标本在全自动显微镜下的数字化图像，同时，可采用高倍物镜或油镜对不同区域进行详细扫描，与低倍扫描下所获取的背景全视野图像进行打包压缩，转化为数字标本，制作为可浏览模式，所有数字化标本结构均需详细标注或附加详细信息注解。所有数字化标本制作完毕后可于计算机或手机终端上选择不同倍率进行观察，可实现与全自动显微镜同样的观察效果，并能够在低倍背景图像下选择需要详细观察的区域进行高倍观察，同时对标本大小进行测量[3]。

1.4构建医学寄生虫学数字化标本教学平台

所有寄生虫数字化标本制作完成后，建立标本库，标本库基于PowerBuilder9.0开发，标本数据库基于Sybase的AdaptiveServerAnywhere8.0开发，标本库由数个二维表组成，基本表包含虫种、俗名、图片、属、科5种表，虫种表中有详细标注虫种编码，俗名表则标明俗名编码，图片表标明图片编码，分别构建数据索引。系统计算机配置需要至少奔腾4的处理器，至少512M的内存，根据数字化标本的数据大小，选择合适的硬盘空间，并保留足够的冗余空间。操作系统为Windows7及以上环境，并需要加入Office办公软件及Photoshop图像浏览、处理工具。标本库需要具备数据管理、数据查询功能。该标本库不仅能够用于实验教学、课堂理论教学，还能够用于学生自学。标本库制作完毕后上传至校园局域网平台中，进行资源共享操作。由数据管理员为学生设置访问账号、密码，学生可根据需要通过计算机或手机等终端随时随地登录系统自学，自测。

2医学寄生虫学数字化标本教学平台的应用

2.1激发学生的自我学习兴趣与能力

标本库通过音频、视频、文本、动画、图像等信息的整合，为学生提供了视觉冲击与听觉冲击兼具的学习资源，能够极大调动学生对于医学寄生虫学的学习热情与兴趣，使其逐渐养成主动学习的良好习惯。如刚地弓形虫有较为复杂的生活史，其发育过程涉及5种形态阶段，文字很难描述滋养体、包囊、裂殖体、配子体、卵囊这5个阶段的具体形态，而且文本描述单调、枯燥、不易记忆，标本库中的动画、视频则使这一教学过程丰富而生动。对于弓形虫在终宿主、中间宿主体内的不同发育过程，也能结合标本库中的资源进行反复观察与学习。

2.2利用学习模块帮助学生完成自学

教学平台包含了功能丰富的学习模块，学生能够在课余时间反复自学，被充相关知识。由于课堂教学内容的安排有主次之分，不同专业、学生能力不同时，教学侧重点会有不同，一些无法详细展开的教学内容就可以让学生通过教学平台完成自学。如疟原虫的学习，包括了间日疟原虫、恶性疟原虫、卵形疟原虫、三日疟原虫等内容，涉及不同的生活史、致病机制、临床表现，课堂上可将前两者作为重点讲解，而其余两种则可作为数字化教学平台的学习模块内容，供学生课后自学[4]。平台还设置了交流与答疑区，学生可在平台上互相讨论、留言，交流看法，教师则在课余时间对学生的问题进行解答，为师生搭建一个交互功能强的第二课堂。

2.3利用自测功能检测学生学习成果

数字化平台还兼具自动组卷功能，学生可根据平台提供的试卷完成形态学自测，并于学期末时，完成形态学在线考试。利用平台后台管理功能，教师能够对学生自学活跃度、频率、时间、重点内容、问题、自测成绩等信息进行查看，根据学生的学习、测试情况对教学效果进行统计分析。

3医学寄生虫学数字化标本教学平台的应用效果

我校在该平台上线后，对4个专业129名学生的学习情况进行了调查、总结，结果显示，121名(93.80%)的学生对教学平台在课堂知识理解、知识面拓展、学习兴趣提升上有显著效果，没有学生认为该教学平台浪费了学习时间或影响了学习效果。124名(96.12%)学生希望学校能够继续完善标本库，继续在教学平台上开发更多功能。教学平台使用前学生平均成绩为(78.59±8.26)分，使用后学生平均成绩达(87.32±6.31)分，学生成绩提升显著(P＜0.05)，教学平台为学生在医学寄生虫学的学习中提供了良好的辅助效果。

4展望

数字化标本库资源质量与原始标本质量、标本制作技术、图像与动画制作技术有很大关系，导致部分标本在数字化显示下质量较差，尤其是一些原虫细胞核与细胞质特征仍然需要显微镜进行观察，在采集图像时还存在忽略一些细节的问题，因此，数字化标本和实体标本之间仍然存在一定差距，数字化标本要取代实体标本仍然需要很长时间，但教学平台仍然能够作为课堂的有效补充。未来寄生虫学数字化教学平台仍然有待不断完善，从网络数据库服务器升级、学生自主学习区丰富、试题库完善、在线自主测试系统健全、交互性的完善、移动终端的技术升级、数字化标本制作技术的提高等方面，均需要加大投入，同时，要对学生自主学习实现自动化、动态化统计与显示，便于教师与学生实时掌握学习情况，使教学平台能够成为一个集自主学习、网络教学、网络考试、数据管理和分析功能于一体的教学平台，促进医学寄生虫学教学的现代化。

参考文献：

[1]湛孝东,唐小牛,李朝品.医学寄生虫电子标本库建设及其在实验教学改革中的应用[J].热带病与寄生虫学,2015,13(2):112-113.

[2]李莉莎,张榕燕,陈宝建,等.福建省寄生虫虫种资源整理整合与共享[J].中国寄生虫学与寄生虫病杂志,2016,34(5):451-455.

[3]蒋莉萍,彭小红,韦晗宁,etal.人体寄生虫学数字化标本教学平台的构建与应用[J].华夏医学,2016,29(5):102-104.

[4]邱竞帆,刘新建,王勇.数字化资源在人体寄生虫学教学中的应用现状及对策[J].基础医学教育,2015,17(4):357-359.