馬雪連 孫亞偉 李娜

摘要：在數(shù)字化背景下，著手建立《家畜組織與胚胎學(xué)》實驗課程數(shù)字切片庫，在此基礎(chǔ)上制作微課，將其與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺雨課堂結(jié)合，并通過改革教學(xué)模式，著力培養(yǎng)具有自主學(xué)習(xí)意識和創(chuàng)新意識的現(xiàn)代化和專業(yè)化人才。

關(guān)鍵詞：數(shù)字切片;雨課堂;《家畜組織與胚胎學(xué)》實驗課;教改

中圖分類號：G434;S811.4 ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ?文章編號：1007-273X（2020）09-0041-03

隨著時代的發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)成為了推動國家科技、經(jīng)濟、教育等一系列領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。早在2014年習(xí)近平就強調(diào)“網(wǎng)絡(luò)安全和信息化是事關(guān)國家安全和國家發(fā)展、事關(guān)廣大人民群眾工作生活的重大戰(zhàn)略問題，要從國際國內(nèi)大勢出發(fā)，總體布局，統(tǒng)籌各方，創(chuàng)新發(fā)展，努力把我國建設(shè)成為網(wǎng)絡(luò)強國”[1]。在數(shù)字化時代的背景下，高等教育也面臨著變革的巨大挑戰(zhàn)。一方面，數(shù)字平臺存儲了大量的教學(xué)資源，需要我們創(chuàng)新教學(xué)模式，充分發(fā)掘和利用巨大的教學(xué)資源。另一方面，社會需要的人才是有信息化素養(yǎng)的人才。信息素養(yǎng)是指個體對信息活動的態(tài)度以及對信息的獲取、分析、加工、評價、創(chuàng)新、傳播等方面的能力[2]。傳統(tǒng)教學(xué)模式主要以教師灌輸知識的方式進行，面對爆炸式增長的信息資源，不利于發(fā)揮學(xué)生自主探索的積極性。數(shù)字化切片和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺相結(jié)合已成為現(xiàn)代主流，利用信息化、數(shù)字化的管理模式更加有利于滿足教學(xué)需要和科研的探討。我們要利用教授《家畜組織與胚胎學(xué)》實驗課的契機，創(chuàng)建本學(xué)科數(shù)字化平臺，以達到資源存儲與方便交流的目的，并且通過創(chuàng)新教學(xué)模式，著力培養(yǎng)具有自主學(xué)習(xí)意識和創(chuàng)新意識的現(xiàn)代化和專業(yè)化人才。

《家畜組織與胚胎學(xué)》是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，旨在從微觀方面揭示家畜的正常形態(tài)結(jié)構(gòu)和機能，前承動物學(xué)、解剖學(xué)的知識，又為動物生理學(xué)、動物生物化學(xué)、獸醫(yī)病理學(xué)等奠定基礎(chǔ)，只有了解家畜正常狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)和功能與病態(tài)下的結(jié)構(gòu)和功能的不同，才能正確掌握疾病發(fā)生規(guī)律，進而采取有效的防治措施，因此學(xué)好《家畜組織與胚胎學(xué)》將為學(xué)生學(xué)習(xí)以后的專業(yè)課奠定堅實的基礎(chǔ)。此外，現(xiàn)代組織胚胎學(xué)的內(nèi)容在不斷地充實、擴展并滲透到多種學(xué)科，構(gòu)成了一個包括生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)等多學(xué)科的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有重要的理論研究價值和應(yīng)用前景?！都倚蠼M織與胚胎學(xué)》實驗教學(xué)是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生通過顯微鏡觀察家畜正常組織切片，通過對細胞、組織和器官細微結(jié)構(gòu)的觀察、分析，掌握其顯微結(jié)構(gòu)，同時加深對理論知識的理解和記憶的過程，因此，實驗課是《家畜組織與胚胎學(xué)》教學(xué)過程中的重要環(huán)節(jié)。在疫情的影響下，基于傳統(tǒng)的實驗室平臺的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足教學(xué)需求，因此，建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式迫在眉睫。

數(shù)字切片庫的建立是實現(xiàn)教學(xué)現(xiàn)代化的關(guān)鍵一環(huán)，是建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的重要教學(xué)資源。數(shù)字切片是將傳統(tǒng)的玻璃切片通過數(shù)字切片掃描儀掃描得到高分辨率顯微圖像并通過計算機對圖像進行無縫拼接得到高分辨率的全切片圖像[3]。數(shù)字切片可以脫離顯微鏡而通過軟件進行觀察，并能在一定范圍內(nèi)進行觀察倍數(shù)的切換。將這些數(shù)字切片進行分類，存儲在服務(wù)器中，就形成了數(shù)字切片庫。

隨著“以學(xué)生為中心”的混合式教學(xué)理念在國內(nèi)外高校的推行，清華大學(xué)于2016年4月推出了智能教學(xué)工具——雨課堂[4]。雨課堂是一款PPT插件，通過微信進行登錄，能在PPT中插入視頻、試題，能實現(xiàn)將PPT推送到學(xué)生微信，方便學(xué)生進行課前預(yù)習(xí)。學(xué)生通過“彈幕投稿”功能能實現(xiàn)教學(xué)過程中與教師的互動。同時還具有反饋功能，教師通過雨課堂收集的數(shù)據(jù)對授課效果進行評價。雨課堂是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的技術(shù)載體。雨課堂作為當(dāng)前各層次學(xué)生線上教學(xué)的主要模式之一，已經(jīng)引起新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)廣大教職工的關(guān)注，并且已經(jīng)進行專業(yè)操作培訓(xùn)，此基礎(chǔ)上進行本課程的教學(xué)改革符合當(dāng)前教育趨勢。

1 ?網(wǎng)絡(luò)教學(xué)理念及教學(xué)模式

1.1 ?教學(xué)理念

線上教學(xué)促進了任課教師由“以教為中心”向“以學(xué)為中心”教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，更加突出培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、合作探究和解決問題能力，促進了由“注重知識目標”向“更加關(guān)注學(xué)生能力培養(yǎng)和綜合素養(yǎng)提升”教育理念的轉(zhuǎn)變[5]。

1.2 ?教學(xué)模式

網(wǎng)絡(luò)在線教學(xué)中，教學(xué)變成了教師與一個個具體學(xué)生之間的互動，教師更關(guān)注每個學(xué)生個體的情況及其經(jīng)驗，突出了學(xué)生個體性存在和個性化需求，學(xué)生個體從傳統(tǒng)教學(xué)僵化的集合體中解放出來，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和主動性[6]。

何克抗[7]把網(wǎng)絡(luò)教育的教學(xué)模式概括為“以學(xué)生為中心，在整個教學(xué)過程中教師起組織者、指導(dǎo)者、幫助者和促進者的作用，利用情境、協(xié)作、會話等學(xué)習(xí)環(huán)境要素充分發(fā)揮學(xué)生的主動性、積極性和首創(chuàng)精神，最終達到使學(xué)生有效地實現(xiàn)對當(dāng)前所學(xué)知識的意義建構(gòu)的目的”。要通過促進教師教學(xué)模式的改革，實現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的改革。具體來說，依托本學(xué)科數(shù)字切片庫的建立，制作微課，為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源。教師在課前發(fā)布教學(xué)大綱和教學(xué)任務(wù)，幫助學(xué)生構(gòu)建知識框架，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。課上教師可以通過案例教學(xué)、交流探討、學(xué)生報告等多種方式提供個性化的教學(xué)。同時通過教學(xué)軟件對學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的挖掘和分析，對學(xué)生進行精確管理，為學(xué)生提供更好的學(xué)習(xí)服務(wù)。

2 ?網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的建設(shè)

2.1 ?建立數(shù)字切片庫

2.1.1 ?建立數(shù)字切片庫的必要性 ?傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式下教師利用玻璃切片標本進行示教、講解、觀察要點，學(xué)生通過光學(xué)顯微鏡進行切片的觀察。這種教學(xué)模式對于學(xué)生熟練使用顯微鏡、訓(xùn)練其動手能力發(fā)揮了積極的作用。但是傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式存在以下幾點不足：①傳統(tǒng)標本為玻璃材質(zhì)，容易破損，隨著時間延長，還會出現(xiàn)褪色失真等問題，需要不斷補充，維護成本不菲。②一些珍稀標本不易購買，導(dǎo)致很多標本流失，學(xué)生無法觀看。③玻璃標本在顯微鏡下觀察，需要不斷移動視野以尋找典型結(jié)構(gòu)，讓學(xué)生憑記憶在腦海中形成完整畫面，由于無法定位標記，一旦移動視野就要重新尋找，降低了學(xué)習(xí)效率，也不利于師生交流和深入學(xué)習(xí)。④傳統(tǒng)組織學(xué)實驗教學(xué)利用顯微鏡觀察標本，必須在實驗室進行，受到時間和空間限制，不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

數(shù)字切片相較于傳統(tǒng)切片具有較多的優(yōu)勢，首先，數(shù)字切片可以從全切片連續(xù)增加放大倍數(shù)到細微結(jié)構(gòu)，有助于病變區(qū)域的定位，數(shù)字切片能夠任意放大和縮小，利于學(xué)生形成整體概念，建立局部與整體的關(guān)系。此過程只需要鼠標操作即可，不需要在顯微鏡下調(diào)焦，大大提高了學(xué)習(xí)效率。其次，在數(shù)字切片上可以進行標注，有利于在網(wǎng)絡(luò)上進行學(xué)術(shù)交流。并且，數(shù)字切片存儲于服務(wù)器后，教師和學(xué)生通過電腦即可進行訪問，與傳統(tǒng)切片相比，使用更加方便。由于數(shù)字切片的存儲數(shù)量大，學(xué)生更容易通過從大量切片中比較、識別、歸納出組織的典型結(jié)構(gòu)。此外，數(shù)字切片庫的建立實現(xiàn)了切片永久保存，無限復(fù)制，節(jié)約實驗成本。

在信息化的大背景下，我國數(shù)字切片庫的建立得到了廣泛發(fā)展，包括在實驗教學(xué)中的應(yīng)用和病例遠程會診。由于數(shù)字切片更便于計算機存儲、檢索，可以實現(xiàn)存檔功能和瀏覽功能，通過構(gòu)建數(shù)字切片庫，突破了傳統(tǒng)閱片模式的空間和時間限制。構(gòu)建數(shù)字資源數(shù)據(jù)庫對于以后發(fā)展人工智能提供了大數(shù)據(jù)背景，已有人工智能技術(shù)可以通過學(xué)習(xí)大量臨床病理數(shù)據(jù)后實現(xiàn)定量診斷，對于規(guī)范診斷標準，提高診斷率有重要作用[8]?！都倚蠼M織與胚胎學(xué)》是家畜病理學(xué)的先修課，由于本門課程很重要的一部分就是形態(tài)觀察，只有大量閱讀并掌握正常組織結(jié)構(gòu)，才能有效識別病理組織，由于實驗課程時間有限，在操作顯微鏡閱片模式下效率低，學(xué)生往往不能在實驗課上瀏覽一定量的切片，在學(xué)生學(xué)習(xí)需求和當(dāng)前疫情的影響下，不受時間和空間限制的數(shù)字切片庫的建立就尤為必要。

2.1.2 ?建立完善的組織學(xué)及胚胎學(xué)數(shù)字切片庫 ?根據(jù)《家畜組織學(xué)與胚胎學(xué)》教學(xué)大綱要求，挑選組織學(xué)玻璃切片，使用Motic全自動數(shù)字切片掃描儀進行掃描。借助數(shù)字切片服務(wù)器內(nèi)的DSE系統(tǒng)將掃描切片上傳服務(wù)器數(shù)字切片庫內(nèi)，切片庫內(nèi)包含《家畜組織學(xué)與胚胎學(xué)》教學(xué)大綱要求的所有標本，便于今后本科生及研究生的教學(xué)使用。通過數(shù)字切片教學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的專業(yè)軟件對切片庫中數(shù)字切片按照課程的章節(jié)分門別類進行歸類。所有切片按照實驗教學(xué)進度設(shè)置子目錄，以方便對切片進行管理和學(xué)習(xí)。上傳完成后組織經(jīng)驗豐富的教師對典型結(jié)構(gòu)進行編輯標注，這樣更方便學(xué)生觀察和學(xué)習(xí)，也便于學(xué)生自學(xué)。

2.2 ?教學(xué)課件及微課的制作

選擇結(jié)構(gòu)典型的數(shù)字切片作為示教切片，重點講授其形態(tài)結(jié)構(gòu)特點及功能，同時結(jié)合所講組織結(jié)構(gòu)，選擇目前臨床或科研中與此結(jié)構(gòu)相關(guān)的研究內(nèi)容作為引入問題制作教學(xué)課件。同時，按照數(shù)字切片由低倍到高倍的觀察過程，配合語音講解，使用錄屏軟件錄制講解視頻，制成系列微課。

3 ?網(wǎng)絡(luò)教學(xué)方式改革

3.1 ?課前預(yù)習(xí)

將數(shù)字切片系列微課按照教學(xué)章節(jié)上傳于雨課堂網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，供學(xué)生課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)使用。同時設(shè)置相關(guān)問題，引導(dǎo)學(xué)生有目的的進行學(xué)習(xí)。

3.2 ?課程進行

首先教師打開授課PPT，登錄雨課堂，生成課程二維碼，開啟授課，學(xué)生通過掃描二維碼進入課程。教師對PPT中的示例切片進行講解，同時可以結(jié)合病理切片對照講解，并引入科研和臨床相關(guān)研究情況，激發(fā)學(xué)生探索的興趣。教師可以通過引導(dǎo)學(xué)生得出正確答案，之后進行歸納總結(jié)。學(xué)生可進入數(shù)字切片數(shù)據(jù)庫隨機選擇本章數(shù)字切片進行繪制，在規(guī)定時間內(nèi)完成繪制并標注典型結(jié)構(gòu)，完成實驗報告并通過拍照上傳。學(xué)生可以通過“彈幕”功能將觀察過程中的疑難點同老師進行交流。由于數(shù)字閱片效率較高，課中可以有更多的時間進行交流，并且一個學(xué)生的疑難問題可以面向全班講解，這樣有針對性的講解可以提高學(xué)生的理解和分析能力。在課程結(jié)尾，教師可以將交流過程中比較重要的問題再次進行總結(jié)。

3.3 ?課后評價

教師可以通過雨課堂查看每頁PPT不懂的學(xué)生人數(shù)，還可以對學(xué)生上課狀況進行數(shù)據(jù)采集，由于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的自主化，對于自主學(xué)習(xí)性弱的學(xué)生，教師通過雨課堂的數(shù)據(jù)，可以掌握這些學(xué)生的學(xué)習(xí)程度，通過課后及時輔導(dǎo)，督促學(xué)生及時掌握上課內(nèi)容。還可以對實驗報告進行批改，相關(guān)問題可以在討論區(qū)進行交流。

3.4 ?考試

對數(shù)字切片進行圈點標注，設(shè)置相關(guān)問題，拷貝到考試系統(tǒng)中，極大地節(jié)約了人力、物力。學(xué)生操作電腦或手機，自由放大、縮小觀察圖像，利于準確識別局部組織結(jié)構(gòu)，使考試更加科學(xué)合理。

3.5 ?預(yù)期教學(xué)目標

通過數(shù)字切片庫的建立和微課推送，可豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)資源，調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性。通過改變教學(xué)流程，形成先學(xué)后教的模式，并且倡導(dǎo)自主探究學(xué)習(xí)，旨在培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，同時加深學(xué)生對知識的理解和掌握程度。最后雨課堂能記錄學(xué)習(xí)歷程，通過反饋的數(shù)據(jù)，教師可以分析不同學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，進一步加強師生之間的溝通。希望能通過數(shù)字切片結(jié)合雨課堂的教學(xué)模式實現(xiàn)師生之間的良性互動，一方面學(xué)生培養(yǎng)了自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，通過與教師溝通探討的學(xué)習(xí)方式，加深自己對知識的掌握;另一方面，教師與學(xué)生交流的過程也是成長的過程，對于調(diào)整教學(xué)內(nèi)容、了解學(xué)生動態(tài)也是很有幫助的。

4 ?網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式應(yīng)注意的問題

首先數(shù)字切片庫的應(yīng)用不能鍛煉學(xué)生對顯微鏡的使用。其次數(shù)字切片庫的資源要及時更新，服務(wù)器要及時維護。另外教師要更新自己的授課內(nèi)容，增加引導(dǎo)問題，激發(fā)學(xué)生課上探討的熱情，學(xué)生的課上交流情況可以計入成績。課后反饋對于監(jiān)督學(xué)生的上課情況非常重要，需要教師認真分析。教師要明確這些技術(shù)的應(yīng)用不能對提高教學(xué)效果起主導(dǎo)作用，真正起重要作用的是教師對這些技術(shù)的運用，從啟發(fā)式引入問題的設(shè)置到課上答疑解惑到課后監(jiān)督輔導(dǎo)，無一不是對教師素質(zhì)和能力的考驗，教師只有不斷提高對自己的要求，不斷學(xué)習(xí)進步，才能真正做到教學(xué)相長。

5 ?結(jié)語

數(shù)字切片能夠取代傳統(tǒng)切片應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境中，切片數(shù)量大，而且取消了傳統(tǒng)閱片模式的時間和空間限制，有利于擴展師生視野，有利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，并且為學(xué)術(shù)交流提供了便利，數(shù)字切片庫的建立是實現(xiàn)本門實驗課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的基礎(chǔ)。微課的制作，可以向?qū)W生正確、動態(tài)地展示顯微鏡下如何對組織進行觀察，同時對組織、細胞形態(tài)結(jié)構(gòu)的講解也更直觀，學(xué)生更容易理解，同時也減輕了教師的教學(xué)負擔(dān)，提高了教學(xué)質(zhì)量和效率。雨課堂不僅為實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供了技術(shù)平臺，而且其課前預(yù)習(xí)、課堂互動、課后反饋的功能幫助學(xué)生建立了自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，是以學(xué)生為主的全新教學(xué)理念的體現(xiàn)[9]。我們利用數(shù)字切片庫、微課和雨課堂等現(xiàn)代化技術(shù)，改革了教學(xué)模式，加強了對學(xué)生的引導(dǎo)和輔導(dǎo)，鼓勵學(xué)生自學(xué)和探索，通過建立《家畜組織與胚胎學(xué)》實驗課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，著力培養(yǎng)數(shù)字化背景下的能獨立獲取信息、有信息整合分析能力、能依據(jù)已有信息提出與專業(yè)相關(guān)的問題并進行創(chuàng)新的具有信息化素養(yǎng)的專業(yè)人才。

《家畜組織學(xué)及胚胎學(xué)》是研究家畜正常狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)和功能的學(xué)科，這一學(xué)科數(shù)字化切片教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺的建立將為進一步建立家畜病理學(xué)、病理解剖學(xué)、細胞生物學(xué)等延伸學(xué)科數(shù)字化切片教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺奠定基礎(chǔ)。

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