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摘 要：互联网技术在教育领域的广泛运用将颠覆传统教育发展模式，推动高等教育发生深层次变革，引领高等教育正在朝着智能化、多媒体化、网络化方向发展。传统的医学形态学实验教学模式在新时代教与学的实践过程中，时间与场地、优质教学资源不充分与互动学习、合作学习等方面的矛盾日益凸显。不利于学生个性化、自主学习及创新能力的提高。本课题旨在建立一个医学形态学互动式虚拟实验移动教学云平台，本系统具有基础管理、资源管理、录播监控、师生互动、考试系统、排考系统六个功能模块，具有实验教学立体化，内容呈现多样化，标本观察数字化，资源应用触屏化，课堂反馈及时化，实验报告无纸化，师生生生强互动，课堂学习跨时空八大特征。只要有网络、有电脑、有移动终端，让学习变得生动、有趣、轻松、自由，随时随地；不仅节约教学资源，同时也有利于学生及社会学习者个性化、自主学习及创新能力的提高。
关键词：虚拟实验；实验教学；形态学
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）18-0196-02
随着互联网技术的发展，令移动学习无处不在。2015年李克强总理在政府工作报告中提出：要制定“互联网 ”行动计划。“互联网 ”教育将会是新的建设思路，将会使未来的教与学活动发生巨大变革，信息在互联网上流动与传播，知识在互联网上成型，线上、线下教与学互为补充，“互联网 ”将会使教育焕发出新的活力[1]。医学形态学实验教学是高等医学教学中不可缺少的重要环节，对培养医学生观察能力、实践能力、严谨求实的科学态度，激发学生学习兴趣等方面有不可替代的地位。基于网络的互动式虚拟实验教学平台，节约实验成本，突破实验教学时间、空间和地点限制，是医学形态学新型教育形式与虚实一体化实验教学的完美融合。
1 系统框架结构与功能设计
1.1系统框架结构
本系统设计思路是采用B/S三层架构结构，运用Maya建模软件、对标本进行360度高清拍摄及全息成像技术、SQL Servr2008数据库编程、asp.net等多项计算机技术，充分调研、分析系统展现要素和使用操作功能，对系统进行详尽需求分析，对系统框架进行整体设计，对教学素材进行二维、三维建模，制作教学模型和动画[2]。
B/S三层架构：是指表示层（UI层），也称客户端；业务层，也就是在客户端与数据库之间加入了一个"中间层"，也叫业务逻辑层，主要是针对具体的问题的操作；数据层：主要是对数据库的操作，具体为业务逻辑层或表示层提供数据服务。三层体系结构，功能上相互独立且互不影响。asp.net实现三层架构体系UI层、业务层以及数据层，不仅实现了各层功能相对的独立性，而且系统在使用过程中，更具有很好的灵活性以及可扩展性，更有利于后续使用过程中的远程维护和迭代升级，大大提高了系统的安全性和稳定性，见图1。
1.2系统功能设计
智能化医学形态学虚拟实验教学平台是在充分分析形态学教学需求的基础上，基于互联网的医学形态学虚实一体混合在线学习模式设计开发而成。该系统是以组织学与胚胎学、病理学、微生物与寄生虫学各组成学科实验课程的主要知识点为框架，系统包括基础管理、资源管理、录播监控、师生互动、考试系统、排考系统六个功能模块。
1.2.1 用户管理
采用统一身份认证，教师、学生、管理员根据不同身份设置不同权限，操作方便快捷。
1.2.2课程资源
包括系统优质教学资源和教师资源。系统课程资源按照课程学习规律，包括基础实验、设计和探究性实验、仿真临床案例编辑而成。对于难点重点还配备一些动画帮助学生理解和记忆。教师资源是为了方便学生预习、复习，授课教师任意添加删除的个性化教学资源。
1.2.3数字切片库
数字切片库包括组织学切片100余张，病理330余张及微生物寄生虫部分切片200余张。将这些数字切片按照各课程教学大纲进行统一分类、归档、并存储在服务器中，就形成了数字切片库。这些数字切片，在教学和科研工作中，具有传统切片所有的功能，并具有传统切片所不具有的不受时间、地点、空间和设备限制的优点[4]。
1.2.4数字标本库
数字标本选取真实典型病理标本，多角度高清拍摄，应用3D Maya建模成像技术制作，实现360度旋转观察，任意拖动。全库按照人民卫生出版社5年制、8年制病理教材收集整理素材库，包括胚胎学从受精卵发育开始到胎儿1-40周发育的全过程3D模型，真实胎儿3个月到9个月连续3D标本以及无脑儿、唇裂、脊柱裂，双胎畸形等珍贵3D胎儿标本；病理学12个系统300余件标本，寄生虫3D标本200余件。病材齐全，标本典型，特别是一些难得的畸形胎儿标本、病理标本如：大叶性肺炎、脑积水、绒毛心等更是弥足珍贵。
1.2.5互动教学
本系统采用虚拟教室的形式，你可以選取进入任何一个教室或小组参加讨论，你可以和任何一个人或几个人进行面对面讨论和学习，可以同时选取一个标本或切片进行学习和讨论，极大提高了学生学习的兴趣与积极性。
1.2.6智能题库
具有智能考试功能。教师可以按章节任意组卷进行课堂测试、章节训练、阶段性考试等，学生可以按章节进行练习、模拟考试，具有手机终端APP学习功能。同时，利用大数据，学生的学习状况、知识点的掌握情况可以及时反馈给教师。智能阅卷功能，系统可实现客观题自动阅卷，主观题采用高速扫描，自动分割分配给不同教师实行网上阅卷，自动成绩登录，极大减轻了教师的劳动工作量。
1.3系统开发环境
本系统开发是基于Microsoft的.net Framework 4的框架，表示层采用HTML5，CSS3，JS语言，业务层开发语言为C#，后台数据库采用Microsoft SQL Server 2008R2，开发工具使用Visual Studio.NET 2015进行业务逻辑程序的编写[5]。 2统关键技术的实现
2.1数字切片库的制作
數字切片是利用全自动扫描显微镜系统，把传统玻璃切片通过专业级真彩色CCD 摄像装置，对传统玻璃切片进行全自动X /Y 轴扫描、、Z轴自动稳定聚焦，高精度物镜转换，全视野高分辨率快速扫描。采用虚拟切片拼接软件，无缝拼接，生成一整张全视野（Whole Slide Image， 简称WSI）的数字切片（也称虚拟切片）。该数字切片实现真实显微镜定倍（4X、10X、20X、40X、80X）、无级变倍，全图预览。可随意拖拉切片、无级变倍放大切片，进行局部观察，还具有快速导航功能，快速查看目标区域，并可进行资源共享，远程传输与交流。
2.2数字标本的制作
本系统数字标本库中的标本，都是通过先实体高清多角度拍照，然后按照系统要求利用PS软件对标本图片进行明暗、清晰度以及大小处理。通过Maya建模3D成像技术，合成3D图像。病理标本3D成像难度大，建模技术要求非常高，精细程度大，因此标本库建设周期特别长[5]。
2.3系统资源的管理
系统采用统一门户、统一身份认证，各个角色分层分级分配不同权限，来对各个角色的用户以及资源权限等进行综合管理。系统还可以对教室、实验室不同设备进行智能化管理，不同房间配备不同教学设备，不同设备对应生成不同二维码进行设备管理，同时还可以不同对设备的完好性进行预警报告。可以后期与不同的移动学习平台、教务管理系统、学生学籍管理系统、设备管理系统进行无缝对接，避免形成信息孤岛。
3讨论
本课题利用计算机网络的高效、智能、实时和交互的特点， 整合医学形态学教学资源，构建虚拟形态实验教学系统，本系统改变传统的实验教学模式，实现网络实验虚拟操作，节约教学资源，信息资源共享，在线实时考试，具有自主性、开放性和形象性等特点[6]。形态学虚拟实验在提高实验教学效果、增强学生创造力和想象力等方面具有重要作用，具有以下创新之处：
1）学生可以通过智能医学形态学虚拟教学云平台，在线实时虚拟操作数字切片和虚拟标本，不受时间地点空间限制，克服了传统医学形态学实验教学大体标本、切片、显微镜等教学资源所限的不足，有利于学生课前预习及课后复习。
2）数字切片不依赖于显微镜，而是用相医学形态学虚拟教学云平台进行观察，用鼠标或手指操作，对切片任意位置进行定倍、无级变倍的放大缩小；数字标本图片清晰、逼真，病变典型，且病材齐全。因此，学生在平台上学习，不受时间和空间的限制，提高学生的学习兴趣，满足学生个性化、自主化学习方式的需求。
3）在学生实验课的学习效果和成绩评价时可以实现在线实时考试，较传统用实物切片和显微镜考试形式更加标准化，而且内容统一，切片选取灵活，不受不同切片质量的影响，确保考试的公平性。
4）互动性强。形态学虚拟实验教学系统，具有互动教学模块，对于一些较难理解的知识点，再配以趣味性强的动画，由学生自主学习，小组讨论，较以往单一的以教师讲标本切片、学生被动看标本切片传统的教学模式，互动性强，更能调动学生的学习兴趣和学习的主动性。该系统还可一对一、或一对多，师生、生生互动，是一种虚实一体化医学形态学教学模式和现代化教学手段的完美融合[7]。
5）教师在线下发作业和学生在线提交作业及实验报告，实现了无纸化作业，且文本可长期保存。
4 结语
智能化形态学虚拟实验是新型教育形式与虚实一体化实验室的完美融合，这种学习形式使显微镜下的世界更精彩，标本观察更生动，学习更有趣。只要有网络，有电脑、有手机，形态学实验课程学习变得轻松、自由，随时随地，不再受时间、地点的限制。本系统实现了个性化学习与交互式群体协同学习相结合、理论学习与实践相结合，基础与临床相结合，线上与线下相结合的混合学习模式，克服了典型教学标本不足的缺陷，拓展了学生学习的时间与空间，极大提高了学生学习的自主性与积极性。
参考文献：
[1]祝智庭.智慧教育新发展[R].上海：华东师范大学，2016.
[2]田欣，刘旭花.网络教学平台建设与应用研究[J].中国医学教育技术，2010，24（5）：481-484.
[3]钱建成，倪哲吉，相键.典型病理学标本的虚拟资源探索与实践[J].中国高等医学教育，2011（7）：4-5.
[4]柳洁饶，利兵，马晓健.人体形态学实验教学新模式的构建与实施[J].中国高等医学教育，2011，32（4）：271-273.
[5]蒋晓玲，志凌.基于WEB的虚拟实验室系统应用研究[J]，2008（22）：13，40.
[6]苏红旗，朱红.关于虚拟实验室建设的思考与探讨[J]，2010（1）：31.
[7]刘伟，刘克，李文婷，等.以创新为理念的临床应用解剖学教学改革[J].基础医学与临床，2015， 35（6）：854-856.
关键词：虚拟实验；实验教学；形态学
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）18-0196-02
随着互联网技术的发展，令移动学习无处不在。2015年李克强总理在政府工作报告中提出：要制定“互联网 ”行动计划。“互联网 ”教育将会是新的建设思路，将会使未来的教与学活动发生巨大变革，信息在互联网上流动与传播，知识在互联网上成型，线上、线下教与学互为补充，“互联网 ”将会使教育焕发出新的活力[1]。医学形态学实验教学是高等医学教学中不可缺少的重要环节，对培养医学生观察能力、实践能力、严谨求实的科学态度，激发学生学习兴趣等方面有不可替代的地位。基于网络的互动式虚拟实验教学平台，节约实验成本，突破实验教学时间、空间和地点限制，是医学形态学新型教育形式与虚实一体化实验教学的完美融合。
1 系统框架结构与功能设计
1.1系统框架结构
本系统设计思路是采用B/S三层架构结构，运用Maya建模软件、对标本进行360度高清拍摄及全息成像技术、SQL Servr2008数据库编程、asp.net等多项计算机技术，充分调研、分析系统展现要素和使用操作功能，对系统进行详尽需求分析，对系统框架进行整体设计，对教学素材进行二维、三维建模，制作教学模型和动画[2]。
B/S三层架构：是指表示层（UI层），也称客户端；业务层，也就是在客户端与数据库之间加入了一个"中间层"，也叫业务逻辑层，主要是针对具体的问题的操作；数据层：主要是对数据库的操作，具体为业务逻辑层或表示层提供数据服务。三层体系结构，功能上相互独立且互不影响。asp.net实现三层架构体系UI层、业务层以及数据层，不仅实现了各层功能相对的独立性，而且系统在使用过程中，更具有很好的灵活性以及可扩展性，更有利于后续使用过程中的远程维护和迭代升级，大大提高了系统的安全性和稳定性，见图1。
1.2系统功能设计
智能化医学形态学虚拟实验教学平台是在充分分析形态学教学需求的基础上，基于互联网的医学形态学虚实一体混合在线学习模式设计开发而成。该系统是以组织学与胚胎学、病理学、微生物与寄生虫学各组成学科实验课程的主要知识点为框架，系统包括基础管理、资源管理、录播监控、师生互动、考试系统、排考系统六个功能模块。
1.2.1 用户管理
采用统一身份认证，教师、学生、管理员根据不同身份设置不同权限，操作方便快捷。
1.2.2课程资源
包括系统优质教学资源和教师资源。系统课程资源按照课程学习规律，包括基础实验、设计和探究性实验、仿真临床案例编辑而成。对于难点重点还配备一些动画帮助学生理解和记忆。教师资源是为了方便学生预习、复习，授课教师任意添加删除的个性化教学资源。
1.2.3数字切片库
数字切片库包括组织学切片100余张，病理330余张及微生物寄生虫部分切片200余张。将这些数字切片按照各课程教学大纲进行统一分类、归档、并存储在服务器中，就形成了数字切片库。这些数字切片，在教学和科研工作中，具有传统切片所有的功能，并具有传统切片所不具有的不受时间、地点、空间和设备限制的优点[4]。
1.2.4数字标本库
数字标本选取真实典型病理标本，多角度高清拍摄，应用3D Maya建模成像技术制作，实现360度旋转观察，任意拖动。全库按照人民卫生出版社5年制、8年制病理教材收集整理素材库，包括胚胎学从受精卵发育开始到胎儿1-40周发育的全过程3D模型，真实胎儿3个月到9个月连续3D标本以及无脑儿、唇裂、脊柱裂，双胎畸形等珍贵3D胎儿标本；病理学12个系统300余件标本，寄生虫3D标本200余件。病材齐全，标本典型，特别是一些难得的畸形胎儿标本、病理标本如：大叶性肺炎、脑积水、绒毛心等更是弥足珍贵。
1.2.5互动教学
本系统采用虚拟教室的形式，你可以選取进入任何一个教室或小组参加讨论，你可以和任何一个人或几个人进行面对面讨论和学习，可以同时选取一个标本或切片进行学习和讨论，极大提高了学生学习的兴趣与积极性。
1.2.6智能题库
具有智能考试功能。教师可以按章节任意组卷进行课堂测试、章节训练、阶段性考试等，学生可以按章节进行练习、模拟考试，具有手机终端APP学习功能。同时，利用大数据，学生的学习状况、知识点的掌握情况可以及时反馈给教师。智能阅卷功能，系统可实现客观题自动阅卷，主观题采用高速扫描，自动分割分配给不同教师实行网上阅卷，自动成绩登录，极大减轻了教师的劳动工作量。
1.3系统开发环境
本系统开发是基于Microsoft的.net Framework 4的框架，表示层采用HTML5，CSS3，JS语言，业务层开发语言为C#，后台数据库采用Microsoft SQL Server 2008R2，开发工具使用Visual Studio.NET 2015进行业务逻辑程序的编写[5]。 2统关键技术的实现
2.1数字切片库的制作
數字切片是利用全自动扫描显微镜系统，把传统玻璃切片通过专业级真彩色CCD 摄像装置，对传统玻璃切片进行全自动X /Y 轴扫描、、Z轴自动稳定聚焦，高精度物镜转换，全视野高分辨率快速扫描。采用虚拟切片拼接软件，无缝拼接，生成一整张全视野（Whole Slide Image， 简称WSI）的数字切片（也称虚拟切片）。该数字切片实现真实显微镜定倍（4X、10X、20X、40X、80X）、无级变倍，全图预览。可随意拖拉切片、无级变倍放大切片，进行局部观察，还具有快速导航功能，快速查看目标区域，并可进行资源共享，远程传输与交流。
2.2数字标本的制作
本系统数字标本库中的标本，都是通过先实体高清多角度拍照，然后按照系统要求利用PS软件对标本图片进行明暗、清晰度以及大小处理。通过Maya建模3D成像技术，合成3D图像。病理标本3D成像难度大，建模技术要求非常高，精细程度大，因此标本库建设周期特别长[5]。
2.3系统资源的管理
系统采用统一门户、统一身份认证，各个角色分层分级分配不同权限，来对各个角色的用户以及资源权限等进行综合管理。系统还可以对教室、实验室不同设备进行智能化管理，不同房间配备不同教学设备，不同设备对应生成不同二维码进行设备管理，同时还可以不同对设备的完好性进行预警报告。可以后期与不同的移动学习平台、教务管理系统、学生学籍管理系统、设备管理系统进行无缝对接，避免形成信息孤岛。
3讨论
本课题利用计算机网络的高效、智能、实时和交互的特点， 整合医学形态学教学资源，构建虚拟形态实验教学系统，本系统改变传统的实验教学模式，实现网络实验虚拟操作，节约教学资源，信息资源共享，在线实时考试，具有自主性、开放性和形象性等特点[6]。形态学虚拟实验在提高实验教学效果、增强学生创造力和想象力等方面具有重要作用，具有以下创新之处：
1）学生可以通过智能医学形态学虚拟教学云平台，在线实时虚拟操作数字切片和虚拟标本，不受时间地点空间限制，克服了传统医学形态学实验教学大体标本、切片、显微镜等教学资源所限的不足，有利于学生课前预习及课后复习。
2）数字切片不依赖于显微镜，而是用相医学形态学虚拟教学云平台进行观察，用鼠标或手指操作，对切片任意位置进行定倍、无级变倍的放大缩小；数字标本图片清晰、逼真，病变典型，且病材齐全。因此，学生在平台上学习，不受时间和空间的限制，提高学生的学习兴趣，满足学生个性化、自主化学习方式的需求。
3）在学生实验课的学习效果和成绩评价时可以实现在线实时考试，较传统用实物切片和显微镜考试形式更加标准化，而且内容统一，切片选取灵活，不受不同切片质量的影响，确保考试的公平性。
4）互动性强。形态学虚拟实验教学系统，具有互动教学模块，对于一些较难理解的知识点，再配以趣味性强的动画，由学生自主学习，小组讨论，较以往单一的以教师讲标本切片、学生被动看标本切片传统的教学模式，互动性强，更能调动学生的学习兴趣和学习的主动性。该系统还可一对一、或一对多，师生、生生互动，是一种虚实一体化医学形态学教学模式和现代化教学手段的完美融合[7]。
5）教师在线下发作业和学生在线提交作业及实验报告，实现了无纸化作业，且文本可长期保存。
4 结语
智能化形态学虚拟实验是新型教育形式与虚实一体化实验室的完美融合，这种学习形式使显微镜下的世界更精彩，标本观察更生动，学习更有趣。只要有网络，有电脑、有手机，形态学实验课程学习变得轻松、自由，随时随地，不再受时间、地点的限制。本系统实现了个性化学习与交互式群体协同学习相结合、理论学习与实践相结合，基础与临床相结合，线上与线下相结合的混合学习模式，克服了典型教学标本不足的缺陷，拓展了学生学习的时间与空间，极大提高了学生学习的自主性与积极性。
参考文献：
[1]祝智庭.智慧教育新发展[R].上海：华东师范大学，2016.
[2]田欣，刘旭花.网络教学平台建设与应用研究[J].中国医学教育技术，2010，24（5）：481-484.
[3]钱建成，倪哲吉，相键.典型病理学标本的虚拟资源探索与实践[J].中国高等医学教育，2011（7）：4-5.
[4]柳洁饶，利兵，马晓健.人体形态学实验教学新模式的构建与实施[J].中国高等医学教育，2011，32（4）：271-273.
[5]蒋晓玲，志凌.基于WEB的虚拟实验室系统应用研究[J]，2008（22）：13，40.
[6]苏红旗，朱红.关于虚拟实验室建设的思考与探讨[J]，2010（1）：31.
[7]刘伟，刘克，李文婷，等.以创新为理念的临床应用解剖学教学改革[J].基础医学与临床，2015， 35（6）：854-856.