蔡佩玲,劉雨萱,余雪瑩,崔珈寧,李夢林,牛 蓓

成都大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,四川成都 610106

數(shù)字切片由美國馬里蘭州大學(xué)計算機(jī)系和約翰斯·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理系率先運用[1],制作流程是篩選出組織結(jié)構(gòu)完整、染色效果上乘的玻璃切片,用數(shù)字切片掃描儀掃描后,將采集的圖像進(jìn)行系統(tǒng)化編輯[2],并上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺。教師演示及指導(dǎo)學(xué)生如何觀察切片,學(xué)生通過電子設(shè)備,如手機(jī)、電腦等在線訪問、查閱切片。數(shù)字切片在教學(xué)中的應(yīng)用,使學(xué)生化被動接受知識為主動學(xué)習(xí),激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力[3]。數(shù)字切片的應(yīng)用范圍日益增多,除用于教學(xué)外,還用于人工智能病理閱片[4]、病理研究[5]。

組織學(xué)與胚胎學(xué)是一門醫(yī)學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課,主要研究健康人體細(xì)微結(jié)構(gòu)和功能,以及個體發(fā)育及其相關(guān)機(jī)制[6]。組織學(xué)與胚胎學(xué)課程包括理論和實驗2個部分,實驗教學(xué)是通過觀察機(jī)體組織切片來掌握其形態(tài)結(jié)構(gòu)特點,長期以來沿用傳統(tǒng)方式即操作顯微鏡觀察玻璃切片。而玻璃切片不能長時間保存,長期使用后褪色嚴(yán)重,導(dǎo)致觀察標(biāo)本時圖像質(zhì)量下降,如出現(xiàn)模糊情況[7]。由于制作標(biāo)本的材料越來越難獲得,切片的種類和數(shù)量均受到限制,進(jìn)而減緩了課堂進(jìn)度,減少了師生互動的時間[8]。與傳統(tǒng)教學(xué)方式比較,數(shù)字切片的出現(xiàn)突破了時間與空間的限制,且圖像清晰度更高,打破了玻璃切片數(shù)量和種類的局限性[9],可在一定程度上提高學(xué)習(xí)效率。關(guān)于數(shù)字切片的應(yīng)用,目前大多關(guān)注教師、學(xué)生使用后的主觀感受,而評估成績這一客觀指標(biāo)變化較少。本研究將數(shù)字切片應(yīng)用到本校臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)組織學(xué)與胚胎學(xué)實驗教學(xué)中,分析數(shù)字切片對教學(xué)成績的影響,以期培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識和創(chuàng)新精神,探索新型實驗教學(xué)模式的應(yīng)用,為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)特別是形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)改革提供了參考方向。

1 資料與方法

1.1一般資料 選取本校2020級、2021級臨床醫(yī)學(xué)本科(五年制)257名學(xué)生作為研究對象,2020級1～4班145名學(xué)生為傳統(tǒng)玻璃切片班(傳統(tǒng)班),2021級1～3班112名學(xué)生為數(shù)字切片班(數(shù)字班)。傳統(tǒng)班男生69人,女生76人;平均年齡(19.40±0.76)歲。數(shù)字班男生47人,女生65人;平均年齡(19.53±0.89)歲。臨床醫(yī)學(xué)為一本招生,2個班學(xué)生均通過普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試招生選拔而來,2個班臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的組織學(xué)與胚胎學(xué)在大學(xué)第一學(xué)年第二學(xué)期修讀,研究資料為學(xué)生的實驗課成績,包括平時、期中、期末和總評四類,所有成績考核標(biāo)準(zhǔn)均一致?？傇u成績由平時(30%)、期中(30%)、期末(40%)按比例計算得出,其中平時成績由出勤(20%)、實驗報告(40%)、實驗操作(40%)構(gòu)成。

1.2教學(xué)設(shè)計 2個班教學(xué)方式不同,教學(xué)開展方式亦有不同。傳統(tǒng)班的教學(xué)為學(xué)校全線下教學(xué),而數(shù)字班的教學(xué)為線下線上聯(lián)合教學(xué)(前8周學(xué)校線下,后8周居家線上),其余內(nèi)容包括授課教師、教學(xué)內(nèi)容、授課進(jìn)度、實驗報告要求、評閱標(biāo)準(zhǔn)均一致。傳統(tǒng)班使用顯微鏡觀察玻璃切片,找到實驗要求的細(xì)胞、組織、結(jié)構(gòu)等并拍照,課后按要求完成電子實驗報告。數(shù)字班使用自主建立的在線數(shù)字切片系統(tǒng),利用電腦等終端設(shè)備訪問數(shù)字切片系統(tǒng)、觀察數(shù)字切片,找到實驗要求的細(xì)胞、組織、結(jié)構(gòu)等并拍照或截屏,實驗報告形式及考核方式與傳統(tǒng)班一致。

2 結(jié) 果

2.1傳統(tǒng)班和數(shù)字班學(xué)生實驗前4門醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課成績比較 2個班第一學(xué)年第一學(xué)期所修的4門醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課(醫(yī)用物理學(xué)、醫(yī)用化學(xué)、醫(yī)用高等數(shù)學(xué)、醫(yī)用細(xì)胞生物學(xué))成績比較,差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),見表1;進(jìn)一步按性別分層,傳統(tǒng)班與數(shù)字班男生和女生4門醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課成績比較,差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表2、3。

表1 傳統(tǒng)班和數(shù)字班學(xué)生實驗前4門醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課成績比較或M(P25,P75),分]

表2 傳統(tǒng)班和數(shù)字班男生實驗前4門醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課成績比較或M(P25,P75),分]

表3 傳統(tǒng)班和數(shù)字班女生實驗前4門醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課成績比較或M(P25,P75),分]

2.2傳統(tǒng)班和數(shù)字班實驗后成績比較 數(shù)字班實驗后期中成績與傳統(tǒng)班比較雖有所下降,但差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05);數(shù)字班實驗后平時、期末、總評三類成績與傳統(tǒng)班比較均有所提高,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表4。傳統(tǒng)班和數(shù)字班男生實驗后平時、期末成績比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表5;傳統(tǒng)班和數(shù)字班女生實驗后期末、總評成績比較,差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),見表6。

表4 傳統(tǒng)班和數(shù)字班學(xué)生實驗后成績比較[M(P25,P75),分]

表5 傳統(tǒng)班和數(shù)字班男生實驗后成績比較[M(P25,P75),分]

表6 傳統(tǒng)班和數(shù)字班女生實驗后成績比較[M(P25,P75),分]

2.3各類成績相關(guān)性分析 將實驗后的所有成績按類別繪制散點圖,判斷線性趨勢。Spearman相關(guān)分析結(jié)果顯示,總評成績與平時、期中、期末成績均呈正相關(guān)(r=0.366、0.880、0.831,P<0.05);期末成績與平時、期中成績均呈正相關(guān)(r=0.308、0.499,P<0.05);平時成績與期中成績呈正相關(guān)(r=0.241,P<0.05)。見圖1。

圖1 各類成績的散點圖矩陣

2.4各類成績影響因素分析 成績受性別、教學(xué)方式兩種因素影響,實驗后四類成績均不服從正態(tài)分布,選擇非參數(shù)方差分析了解成績是否與性別和教學(xué)方式兩種因素有關(guān)。校正模型是對所用非參數(shù)方差分析模型的檢驗,前提是假設(shè)模型中兩種因素(性別、教學(xué)方式)及二者交互作用對四類成績均無影響,結(jié)果表明,所用模型差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。在此基礎(chǔ)上,分別檢驗四類成績中性別、教學(xué)方式的主效應(yīng),結(jié)果表明,除期中成績外,二者在各類成績中差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),即控制性別后,教學(xué)方式對平時、期末、總評三類成績均有明顯影響(P<0.05);控制教學(xué)方式后,性別對平時、期末、總評三類成績均有影響(P<0.05)。交互作用檢驗結(jié)果表明,性別和教學(xué)方式在四類成績中均不存在交互作用,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見圖2。

注:A為平時成績中位數(shù);B為期中成績中位數(shù);C為期末成績中位數(shù);D為總評成績中位數(shù)。

3 討 論

3.1實驗后成績分析

3.1.1平時成績 平時成績由出勤、實驗報告和實驗操作三類構(gòu)成。預(yù)期2個班出勤成績無差異,數(shù)字班實驗報告和實驗操作高于傳統(tǒng)班,數(shù)字班的平時成績亦高于傳統(tǒng)班。(1)數(shù)字班的出勤成績明顯低于傳統(tǒng)班,與預(yù)期不一致,分析原因與教學(xué)開展形式有關(guān)。傳統(tǒng)班全程線下教學(xué),教師完成出勤考核,切片觀察受時間、空間的限制,很多同學(xué)會提前抵達(dá)實驗室,復(fù)習(xí)上次課或預(yù)習(xí)當(dāng)次課的切片,故出勤情況良好,遲到現(xiàn)象偶有發(fā)生,無早退。數(shù)字班前8周實施線下教學(xué),出勤情況與傳統(tǒng)班無異;后8周改為線上教學(xué),學(xué)生在線完成出勤簽到,可能因環(huán)境改變而出現(xiàn)思想松懈[11],遲到、早退情況有所增加。(2)數(shù)字班的實驗報告成績明顯高于傳統(tǒng)班,與預(yù)期一致。每次報告有包括提交、修改共3次機(jī)會,3次最高成績納入最終統(tǒng)計?？鄯贮c包括格式和內(nèi)容2個方面。格式不達(dá)標(biāo),如字體、字號不符合要求,容易修改;內(nèi)容不合格,如所拍圖片非正確視野,則需反復(fù)觀察切片才可完成。傳統(tǒng)班除課堂外很難有機(jī)會多次觀察,數(shù)字班的觀察則不受任何限制,直至找到正確內(nèi)容。故數(shù)字班更易修訂內(nèi)容上的錯誤,成績亦高于傳統(tǒng)班。(3)數(shù)字班的實驗操作成績明顯高于傳統(tǒng)班,與預(yù)期一致。實驗操作主要考察學(xué)生在實驗室的表現(xiàn),如是否穿著工作服入室,是否規(guī)范、正確操作顯微鏡,課程結(jié)束時是否按要求關(guān)閉電腦、擺放桌椅等?？己素灤┯趯嶒炚n全程,并非最終實施一次終結(jié)性操作考核。標(biāo)準(zhǔn)為預(yù)設(shè)初始成績?yōu)?00分,某項操作不合格,則扣除相應(yīng)分值,最后分?jǐn)?shù)即為實驗操作得分,扣分越多,得分越少。傳統(tǒng)班全程使用顯微鏡,而數(shù)字班僅需電腦和網(wǎng)絡(luò),不操作顯微鏡,轉(zhuǎn)線上教學(xué)后,工作服穿著情況、關(guān)閉電腦、擺放桌椅這幾項更無法考核,故最終成績?yōu)槌跏嫉?00分?？己藰?biāo)準(zhǔn)是教學(xué)大綱中明確規(guī)定的,每4年修改1次,不得隨意更改,因此,數(shù)字班的實驗操作成績高于傳統(tǒng)班。

3.1.2期中、期末及總評成績 期中、期末成績均屬終結(jié)性評價,與切片觀察的頻次和時間呈顯著正相關(guān)[12]。數(shù)字切片系統(tǒng)將數(shù)字切片與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系起來,隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)觀察數(shù)字切片,不受時間、空間限制。因此,數(shù)字班學(xué)生可以充分利用資源,將學(xué)習(xí)從課中延伸到課前及課后,在課前、課堂、課后任意時間、地點多次、長時訪問網(wǎng)絡(luò)、自主學(xué)習(xí)、觀察切片,充分理解、消化要求掌握的切片知識點,因而預(yù)期這兩類成績均應(yīng)該高于觀察受限的傳統(tǒng)班。

實際2個班的期中成績比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05),與預(yù)期不一致。通過課前、課后與學(xué)生的交流可知,線下教學(xué)期間,學(xué)生觀察數(shù)字切片主要還是依賴于課堂,課后鮮有人再去訪問數(shù)字切片系統(tǒng)。期中考試考核的范圍是前8周線下教學(xué)期間的內(nèi)容,因此,數(shù)字班未能將極具優(yōu)勢的數(shù)字切片充分利用起來,是與傳統(tǒng)班無差異的主要影響因素。

期中考試結(jié)束后,授課教師要求2個班學(xué)生針對考試情況進(jìn)行自我總結(jié),總結(jié)前半期的學(xué)習(xí)情況,規(guī)劃后半期的學(xué)習(xí)安排?？偨Y(jié)發(fā)現(xiàn),考試失利的最大因素是學(xué)習(xí)態(tài)度欠端正,未能充分利用數(shù)字切片庫這一有利資源開展自主學(xué)習(xí)。后半期數(shù)字班充分利用數(shù)字切片,相對于傳統(tǒng)班僅能通過教材、實驗報告進(jìn)行復(fù)習(xí)這一限制,數(shù)字班的復(fù)習(xí)資源更加多元,故期末成績明顯提高,體現(xiàn)了數(shù)字切片系統(tǒng)在充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動性開展自主學(xué)習(xí)中的積極推動作用?？傇u成績由三類成績按比例構(gòu)成,預(yù)期數(shù)字班總評成績明顯高于傳統(tǒng)班。實際期中成績無差異,平時、期末均明顯提高,總評成績作為綜合評價,明顯提高,符合預(yù)期。

3.2成績相關(guān)性分析 總評成績由平時、期中、期末三類構(gòu)成,故總評成績與三類成績均呈正相關(guān),與預(yù)期一致?？傇u成績與期中、期末成績均呈明顯正相關(guān),而與平時成績呈低度相關(guān),與蔡佩玲等[13]研究結(jié)果一致。平時成績屬于過程性評價,考核內(nèi)容受更多其他因素的影響,因而與總評成績相關(guān)性較低,亦在預(yù)期之中。期中、期末考試屬于終結(jié)性評價,均為限定時間(90 min)內(nèi)的閉卷考試,考核切片辨認(rèn)的準(zhǔn)確性,影響因素較單一,能很好地反映應(yīng)用數(shù)字切片系統(tǒng)對教學(xué)效果的影響,訪問數(shù)字切片庫的頻率越高、時間越長,對實驗要求的知識點掌握越充分,考試成績相對越好。

3.3成績影響因素分析 除教學(xué)方式這一因素外,性別亦是影響因素。在控制教學(xué)方式(假定教學(xué)方式無影響)的前提下,性別對平時、期中、期末、總評四類成績均有影響。但性別與教學(xué)方式兩種因素各自獨立發(fā)揮功能而無交互作用。性別分層比較可知,無論實驗前或?qū)嶒灪?無論是傳統(tǒng)班還是數(shù)字班,女生成績均高于男生。分析可能原因如下:女生的非認(rèn)知能力較男生強[14],非認(rèn)知能力指智力、學(xué)科知識外的能力或性格特質(zhì),包括恒毅力、自制力、投入度、認(rèn)知自我調(diào)整能力、自我感知度、學(xué)習(xí)動機(jī)[15];男生對不感興趣的學(xué)科更易被動學(xué)習(xí)[16]。上述因素均決定了女生的成績高于男生。

3.4未來方向 本研究發(fā)現(xiàn),相對于傳統(tǒng)玻璃切片,數(shù)字切片系統(tǒng)在組織學(xué)與胚胎學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用確實能有效提高學(xué)生的成績。成績的提高主要依賴于學(xué)生充分發(fā)揮主觀能動性,將學(xué)習(xí)從課中延伸到課前及課后,利用數(shù)字切片系統(tǒng)的便利,在課前、課堂、課后不受時間、地點、時長限制訪問網(wǎng)絡(luò)、自主學(xué)習(xí)、觀察切片,充分理解、消化實驗課要求掌握的知識點。因而數(shù)字切片系統(tǒng)在未來實驗教學(xué)中大范圍應(yīng)用是必然發(fā)展趨勢。

受某些客觀因素的影響,數(shù)字班一半的教學(xué)時間改為居家線上,線上教學(xué)期間,學(xué)生學(xué)習(xí)較線下學(xué)校集中學(xué)習(xí)更為分散,故學(xué)習(xí)過程中主要依靠自己自主完成。這種長期居家學(xué)習(xí)的情況今后恐怕難以再出現(xiàn),而在學(xué)校集中學(xué)習(xí)期間,有教師、同學(xué)的實時指導(dǎo),學(xué)生可能會存在依賴心理,不明白的知識點不是通過自主查閱資料、觀察數(shù)字切片解決,而是更傾向于向他人求助。因此,如何在學(xué)校集中學(xué)習(xí)的同時更好地充分利用數(shù)字切片系統(tǒng),是后續(xù)關(guān)注的重點?？梢試L試虛實結(jié)合一體化教學(xué)模式,即采用玻璃切片與數(shù)字切片相結(jié)合的教學(xué)方式,課堂教學(xué)中觀察玻璃切片,課前、課后則利用數(shù)字切片進(jìn)行預(yù)習(xí)、補充及鞏固,從而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。