CC BY
80
Выполнение самостоятельной работы студентом по технике "виртуального микроскопа”
Рыбалкина Дина Хабибуллаевна к.м.н., доцент кафедры гистологии,
Карагандинский государственный медицинский университет, ул. Гоголя, 40, г. Караганда, 100008, (+77212)564181(106) [email protected]
Куркин Александр Валерьянович профессор, д.м.н., профессор кафедры гистологии, Карагандинский государственный медицинский университет, ул. Гоголя, 40, г. Караганда, 100008, (+77212)564181(106) [email protected]
Юй Рудольф Иванович профессор, д.м.н., заведующий кафедрой гистологии,
Казахский Национальный медицинский университет им. С.Д. Асфендиярова ул. Масанчи, 38, г. Алматы, (+7727)2926808(214,215) гМрЦ" [email protected]
Аннотация
В статье рассматривается реализация формы выполнения самостоятельной работы студентов дисциплины гистология с применением виртуального микроскопирования. Разбираются возможности поэтапного претворения проекта, которые стимулируют творческую деятельность обучаемых, направленную на описание гистологического материала с использованием программных сред Windows Media. Показано, каким образом представленная форма СРС позволяет успешно реализовывать развитие предметных и профессиональных компетенций, таких как идентификация и дифференцировка структур и их совокупности, установление гистофункциональных связей и их интерпретация, интеграция межпредметных информативных полей, формирование собственных выводов и создание протокола исследования морфологического материала.
This article devoted to individual students work on histology. The form of realization SIW is virtual microscopy. The possibility of the implementing project is dealt with Windows Media. Script for stimulating creativity of students is described. This method of description of histological material allows to develop as professional as objective skills.Students are studied to identify structures, to build histological and functional interrelations, to integrate information from different sources, to generate own conclusions and create morphological description paper.
Ключевые слова
самостоятельная работа студента, виртуальная микроскопия, преподавание гистологии;
independent work of the student, virtual microscopy, teaching of histology.
Введение
Самостоятельная работа студентов включает в себя разнообразие видов её выполнения для возможности выбора и индивидуальной мотивации обучаемого, поэтому поиск, планирование и организация новых форм СРС одна из задач вузовского преподавания. Если рассматривать СРС как начальную ступень на лестнице непрерывного медицинского образования, то к данной форме процесса обучения следует подходить, учитывая уровень современного развития предметной области: знаний, навыков и умений, чтобы стимулировать познавательную активность у студентов [1]. Выполнение СРС в основном представляется в виде рефератов по теме с изучением основной и дополнительной литературы или презентаций с дополнительным представлением графической информации в виде иллюстраций к материалу текстовому. В связи с расширением информационного поля в сети Интернет для многих студентов эта работа заключается в компилировании на скорую руку текстового материала из всех найденных источников. Иногда компиляция происходит на основе чужих исследований без самостоятельной обработки и обобщения информации из самых разнообразных и иногда не совсем компетентных источников, что низводит выполнение и оценивание работы в ряд формальностей. В настоящее время для обучения с использованием современных информационных технологий и средств телекоммуникации необходимы новые формы представления и обработки информации.
Учитывая, что формирование разнообразных когнитивных способностей продолжается до 20-22 лет и может происходить разными темпами, целесообразно на начальных курсах вовлекать студентов в проекты, которые имеют потенциал для их интегрированного развития. Так как основной из компетентностей нашего предмета является умение микроскопирования, описания и зарисовки морфологического материала, то мы предлагаем выполнение СРС в виде создания студентами видеофильма по технике виртуального микроскопа. Данная техника применяется многими преподавателями с целью обучения правильной дефиниции структур перед самостоятельным микроскопированием гистологического препарата студентом, используется в виде интегрированных дистанционных образовательных ресурсов [2,
3, 4].
Этапы создания проекта «виртуальный микроскоп»
Этап первый - создание видеофайлов динамической микроскопии гистологического препарата;
Начальный этап выполняется аудиторно при курации преподавателя с формированием цели проекта. Все последующие этапы выполняются во внеаудиторное время.
Второй этап - работа с литературой для подбора текстовой информации описания ткани или органа для разработки сценария;
Этап третий - создание звуковых файлов с описанием морфологических структур для наложения на видеоряд;
Шаг четвёртый - подбор графических файлов для обогащения видеоряда и создания мультимедийного проекта;
Пятый шаг, дополняя предыдущий, заключается в выборе анимационных файлов, имеющих логическую связь с вышестоящими компонентами проекта; Следует отметить, что 4 и 5 шаги выполнения проекта являются компонентами выбора, так как создание сложного проекта требует от студента затрат времени и
владение программным обеспечением, не входящим в курс общей компьютерной грамотности.
И завершающий шестой этап - интеграция и обработка объектов проекта.
Подготовка материалов проекта и его реализация в программе Movie Maker
Рассмотрим каждую компоненту процесса работы над проектом. Видеозапись микроскопии морфологического материала проводится с помощью комплекса микроскоп - цифровая камера - компьютер. Чем выше технические характеристики используемого оборудования (например, цифровая камера с разрешением в 5Мпс), тем качество записанного видеоматериала лучше, но одновременно может возникнуть проблема большого объёма информации при записи, для чего понадобиться сжимать данные специальным форматом конвертации с наименьшей потерей качества. Но даже при минимальном материальном оснащении (рис. 1) учебных комнат для занятий по гистологии (учебный световой микроскоп «Биолам» с объективами х8 и х40, цифровой окуляр с разрешением 1,3 Мпс и ПК с системой Windows XP) можно создать визуально приемлемый цифровой материал для его дальнейшей обработки.
Рис. 1. Оснащение для выполнения проекта «виртуальный микроскоп».
Удобно при съёмке морфологического материала пользоваться объективом со стрелкой и перемещать препарат с помощью препаратоводителя. Съёмку начинают с минимального увеличения и завершают детализацией препарата при максимальном увеличении, при необходимости используя иммерсионный объектив. Видеоролик динамической микроскопии удобно создавать под контролем видеоизображения с экрана монитора с коррекцией резкости и освещённости поля обзора препарата. Гистологический препарат лучше брать "немой", без сопроводительной этикетки с его описанием, которые обычно используются при проведении заключительных занятий, рубежного контроля. Студент самостоятельно определяет структуры морфологического материала, метод его окраски, возрастные особенности. Оптимальная длительность видеоряда 10 мин., но для вырезания неудачных или непоказательных кадров и возможности дальнейшего моделирования лучше отснять более длительный видеоряд или несколько дублей сканирования. При съёмке можно использовать:
- разную глубину освещённости поля с её возможным изменением по ходу движения при помощи осветительной лампы и конденсора, изменяя его положение перпендикулярно и вертикально оптической оси;
- изменение диаметра пучка света, регулируя апертурную диафрагму;
- разные фильтры для контрастирования объектов (жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый, ультрафиолетовый, матовый).
Текстовая информация для написания сценария озвучивания видеоматериала может использоваться как из учебников, так и из дополнительных источников. Мы советуем студентам пользоваться рекомендованной основной и дополнительной учебной литературой или источниками, имеющими Международный стандартный номер или ISBN для исключения возможных искажений и неправильной трактовки фактов. Но так как студентов привлекает сёрфинг по WWW допускается привлечение и других источников, с условием сопоставления найденной информации с рекомендованной, что также поддерживает процесс обучения. Приветствуется использование иностранной литературы, периодических изданий с целью сравнения различных классификаций, употребляемой морфологической терминологии и поиска новых фактических данных.
При создании сценария возможно:
- выстроить сюжетную линию с точки зрения какой-либо врачебной специализации с ориентацией на дальнейшую профессиональную деятельность (хирургия, акушерство-гинекология, терапия), так как студенты специальности «общая медицина» изучают базовые дисциплины цитология, эмбриология, общая и частная гистология на 2-3 курсах, такой подход заставляет задуматься о выборе будущей специализации, с ориентацией обучения на опережение;
- учитывать и определять возрастные особенности ткани или органа разных периодов онтогенеза человека, так как в будущем часть студентов выбирает специализацию по неонатологии, педиатрии, а также может заниматься геронтологическими проблемами;
- проводить аналогию между гистологическим материалом, забранным у человека и того или иного животного, используя данные сравнительной гистологии, так как забор материала для изготовления учебных препаратов по дисциплине гистология нередко проводится у различных животных и существующие различия необходимо учитывать в возможной дальнейшей научной деятельности с моделированием экспериментов на животных (например гистоархитектоника печени свиньи при общей структуре имеет особенности при сравнении с печенью человека);
- спроектировать вводную художественную метафору (например, аллегория компонентов органов иммунной системы с детективным агентством или воинством);
- построить сценарий в разных жанрах: приключенческом, драмы, комедии, триллера, мюзикла с созданием стихотворных форм изложения учебного материала.
В подготовительный период также необходимо провести хронометрирование и экспликацию событий подготовленного сценария.
Озвученный сценарий сопоставляется с созданным видеорядом, на этом этапе с получением обратной связи от студента можно отследить, как он правильно определяет структуры при микроскопировании, на чём акцентирует своё внимание, где возникает затруднение. С необходимостью наблюдения за видеорядом при озвучивании студент будет адаптировать собранный материал и составленный сценарий под себя, эти аспекты можно будет учитывать при корректировании материалов учебно-методического комплекса. Полученный звуковой ряд, если нужно что-либо удалить, изменить громкость какого-либо участка озвучивания, добавить какие-либо эффекты, обрабатывают при помощи программ по аудиомонтажу, например Adobe Audition, Audacity и т.д.
При творческом подходе к созданию проекта можно:
- применять технологию создания 3D-звука с эффектом близкого присутствия говорящего;
- видоизменять звук для придания ему необычного звучания и привлечения внимания;
- микширование озвучивания описания препарата с музыкальным фоном;
- так как в нашем вузе обучение студентов проводится на трёх языках: казахском, русском и английском и приветствуется владение каждым из них не только на коммуникативном уровне, но и в предметном поле, иногда возникает необходимость сопровождения озвучивания титрами в другом языковом формате.
Графические файлы могут дополнить видеоряд по его фону или прерыванием в виде:
- электронограмм описываемых структур;
- микрофотографий того же объекта при иной технике микроскопирования (фазово-контрастной, флуоресцентной и т.д.), при иной окраске с акцентрованием тех или иных структур, при сравнении объектов при воздействии тех или иных факторов с адаптивной перестройкой или патологическим изменеием ткани или органа;
- микрофотографий других объектов, похожих по структуре с целью дифференцировки определения;
- зарисовок объекта с атласов, альбомов;
- графики схем, таблиц;
- 3D-графики. Гистоархитектонику структур организма лучше понять с созданием трёхмерных образов объекта [5]. Графические файлы можно при желании студентов обрабатывать при помощи редакторов 3D-сцен.
Особенно показательные фрагменты препарата можно зафиксировать
системой стоп-кадра, снабдить обозначениями, контурными линиями и естественно комментариями. Для потенцирования научно-исследовательской деятельности студентов при помощи программ морфометрии (например РЬэЮМ, рис. 2) после предварительной калибровки микрометром можно провести морфо- и денситометрические измерения объектов препарата (диаметра, площади, плотности).
Рис. 2. Морфометрия гистологического препарата в программе РЬо№М1.21.
Для интеграции предмета гистологии с рядом других фундаментальных и клинических дисциплин с качественной работой над проектом можно дополнить фильм виртуального микроскопирования анимационными клипами биохимических, физиологических процессов, происходящих в структурах; визуальной диагностики аппаратами с волоконной оптикой; видеорядом подходящего клинического случая. При умении работать с флэш-объектами возможно создание мультипликации, оживление изучаемых объектов, визуализация этапов зарисовки гистологического
препарата. Как вариант присутствия объекта озвучивающего можно создать аватар. Достаточно двух или трёх графических или анимационных вставок, чтобы оживить проект.
Если у студентов возникают трудности при выполнении какой-либо части задания, во время консультаций преподавателем выясняется причина затруднения, объясняется его преодоление и путь решения, а при рассмотрении всех проблем перерабатывается методическое руководство к выполнению проекта. К примеру, в период внедрения данной формы выполнения СРС на базе кафедры или библиотеки целесообразно подготовить предметную базу из текстовой, графической и анимационной информации, которой студенты могли бы воспользоваться при затруднении с её поиском. Одним из вариантов разрешения той же проблемы является также создание карты детализированных ссылок.
На завершающем этапе проект создаётся при помощи программных продуктов профессионального уровня, например: Adobe Premiere Pro, Avid Media Composer и т.д. или непрофессионального - Movie Maker, который входит в состав Windows. При линейном монтаже видеоматериал видоизменяют без нарушения последовательности кадров, при нелинейном - видео разделяется на фрагменты и они записываются в нужной последовательности (рис. 3). Необходимо в одно целое: выгодно, цельно и ритмично скомпоновать отдельные кадры, которые могут выглядеть беспорядочно и несвязно.
НЫГЫ1 I
I Ы1 II Е
1 aril :#П-Ш «■
Рис. 3. Окно Live Movie Maker с фрагментами видео-, аудио- и графического
материала проекта.
На всех этапах от студента требуется владение навыками работы с той или иной программой, которые могут быть заложены на практических занятиях по информатике или самостоятельно отработаны студентом при изучении рекомендованных методических руководств. Например, при разборе темы 30 «Прикладное программное обеспечение PhotoShop» на практическом занятии по дисциплине «информатика» студенты могут отрабатывать навыки обработки гистологических микрофотографий и электронограмм.
Надо отметить, что выполнение проекта может проводиться как индивидуально, так и группой студентов, с использованием консультационного микроскопа, на котором могут работать сразу 6-8 студентов, что может способствовать укреплению коммуникативных навыков, умений командной работы. Роли в проекте соответствуют этапам его выполнения: видео-оператор, сценарист, главный режиссёр, звуковой оператор, художник-оформитель, переводчик-таймсеттер, редактор, монтажёр. После съёмки видеоряда видео-оператором группой совместно анализируется отснятое, возможно корригируется для повторной съёмки. Далее сценарист докладывает группе проектируемый им сценарий, накладываемый на видеоряд, который обсуждается. При необходимости, посредством техники
видео ■ оператор, сценарист, главный режиссёр, звуковой
оформитель, редактор,
Годованец Анастасия, ст. 347 гр.ОМФ, КГМУ
«brainstorming» собирается как можно большее количество вариантов решения хода сценария, которые в завершении оцениваются и утверждаются. На этом этапе студенты учатся генерировать, комбинировать и улучшать идеи, необходимо напомнить им, что до завершения «мозгового штурма» оценка и критика любых идей снижает творческий настрой. После создания сценария главным режиссёром, кто занимает обычно позицию лидера в группе, происходит распределение поиска необходимой информации с указанием сроков на её сборы. Редактор проверяет грамотность, достоверность собранной информации, указывает на ошибки озвучивания. Преподаватель по ходу выполнения проекта может выполнять функции консультанта.
Анализ и оценка разработки
Составленный проект дает возможность комбинировать различные представления информации: надписи на экране, процесс и анимацию на разделенных экранах, голос за кадром, объясняющий происходящее, и в какой-то мере предлагает студенту самому конструировать свои собственные знания [6]. Анализ представленных форм привлечения к информации позволяет выявить мотивирующие факторы обучения. Наряду с этим для студентов, получающих медицинское образование, необходимы навыки развития медиаграмотности. В процессе выполнения проекта при написании сценария, при синхронизации видео- и звукового рядов, так или иначе, происходит неоднократное возвращение к просмотренному и проговорённому информационному потоку, а элементы повторения уже имеют обучающий эффект. Так как практические навыки в процессе обучения более чем немаловажны, исходя из китайской философии: «Скажи мне - и я забуду; покажи мне
- и, может быть, я запомню; вовлеки меня - и тогда я начну постигать; отойди - и я буду действовать», в данном проекте СРС, на наш взгляд, предполагается именно практическая отработка предметных знаний, умений и навыков.
При проверке проектов удобно использовать их оценивание в виде процентов от 50 при правильном описании структур без творческого подхода к проекту до 100 с возможностью дальнейшего использования проекта при его учебно-методической ценности в учебном процессе на практических занятиях и при самостоятельной работе студента под контролем преподавателя. Разумеется, оценка будет зависеть и от количества допущенных ошибок в голосовом сопровождении: при неправильной идентификации показываемых структур, интерпретации процессов, описания событий. Так как проекты СРС обычно сдаются после прохождения аналогичных тем на практических занятиях, можно анализировать количество и частоту допущенных ошибок у студентов и соответственно корригировать процесс обучения. С выявлением ошибок и при желании студента повысить свой рейтинг возможна доработка проекта. При необходимости доработки, изменения видеоматериала целесообразно сохранять его проектную версию. При оценивании проекта в виде отметки зачтено и не зачтено проект зачитывается без наличия в нём каких-либо ошибок, в таком случае студент учится доводить любой проект до полного завершения и работать над ошибками. Так как существуют порой значительные индивидуальные различия в уровнях когнитивного развития, касающиеся как общих способностей, так и более специализированных, это необходимо учитывать при оценивании выполненного проекта.
При защите индивидуального проекта в группе проводится показ фильма и его обсуждение с вопросами к создателю. Для проведения интересной дискуссии и возможных споров преподавателю необходимо заранее ознакомиться с проектом, подготовить предваряющий показ аргументированный анализ своего впечатления с точки зрения предметной области и творческого подхода. Возможно, преподавателю
захочется подобрать из студентов оппонентов, которые также будут ознакомлены с проектом накануне и поделятся своими впечатлениями в качестве сторонников или противников перед ним, что позволит исключить психологический фактор «безвольного соглашения».
С целью мотивации в создании хороших проектов можно запланировать: награждение авторов лучших видеофильмов, создание "золотого" диска года из лучших видеосюжетов, возможность повышения рейтинга успеваемости студента. При пополнении базы видео-проектов возможно создание внутреннего и внешнего сайта: с отслеживанием по количеству просмотров рейтинга популярности, с созданием логической карты, последовательных и сквозных связей сгруппированных проектов.
На наш взгляд навыки, полученные при выполнении проекта по технике виртуального микроскопа, будут необходимы в дальнейшей профессиональной деятельности при работе со слайд-сканерами (автоматизированной микроскопии материалов) и «виртуальными препаратами» с целью удалённых консультаций [7]. Такой препарат представляет собой интегрированный объект с расширенным непрерывно сфокусированным полем зрения, которое формируется из большого числа соседних первичных физических полей зрения с адаптивной подгонкой границ между ними, исключающей наличие дефектов границ (панорамированием). Виртуальные препараты могут быть просмотрены на компьютере с имитацией микроскопии (перемещением, с различным увеличением) и при необходимости с морфометрией интересующих объектов. Морфологическая работа и в настоящее время считается рутинной из-за сложности автоматизации процесса диагностики, но, тем не менее, требует комплексного информационного подхода.
Для выяснения мнения студентов о новой форме СРС было проведено анкетирование 115 человек 2-3 курсов, которые уже выполняли СРС по дисциплине «гистология». Анкета составлена по полузакрытому типу: с присутствием вариантов ответов и возможностью собственных формулировок. Респонденты решали самостоятельно подписывать свою анкету или оставлять её анонимной, средний возраст анкетируемых - 20 лет. При анализе анкетирования выявлено:
1. 76,52% студентов считают предмет гистологии не только необходимым для дальнейшей профессиональной деятельности, но и интересным, хотя 1,74% находят его весьма сложным для освоения, наряду с этим студенты заинтересованы и смежными морфологическими дисциплинами (анатомией, патологической анатомией). При этом перед теоретическими кафедрами выдвигаются дисциплины с большей клинической направленностью (пропедевтика внутренних болезней и общая хирургия). Исходя из разнонаправленной заинтересованности 84,82% анкетируемых полагает, что по желанию выполнение СРС должно быть интегрированным по нескольким предметам, остальные оценивая сложность выполнения такого вида проекта, отказываются от самостоятельного поиска интеграции в межпредметной области;
2. При выборе формы выполнения СРС большая часть студентов отдаёт предпочтение созданию презентации по проблемному вопросу (60,14%). 13,77% выбирает написание реферата по теме, 10, 87% - создание графических тестовых вопросов-схем по разделу дисциплины, 7,25% - выполнение научноисследовательской работы и от 1 до 1,5% останавливают свой выбор на изготовлении наглядного материала (схем, макета, плаката), гистологических препаратов с их описанием, составлении интегрированных тестовых вопросов на базе ситуационной задачи, предметных кроссвордов, ребусов и устном опросе по проблемному вопросу;
3. При сравнении затраченного времени на выполнение СРС процентное распределение по временной шкале варьирует от 2-3 часов до 1-2 дней. При
тайм-менеджменте выполнения СРС по технике виртуального микроскопирования временной диапазон расширяется от 3 часов до месяца.
11,93% студентов осознают, что новая форма выполнения СРС потребует от них более значительной затраты времени, чем при традиционной форме;
4. Для 20% обучаемых все этапы новой формы СРС не представляют сложности для выполнения, остальным необходимо пополнить багаж знаний и навыков при работе с цифровой микроскопической видеотехникой, программным обеспечением, в предметном и межпредметном поле, в искусстве создания и режессирования сценария проекта. При этом 12,41% студентов могут самостоятельно восполнить недостающий багаж, 30,66% требуются методические указания к работе, а 56,93% нуждается в консультации преподавателя. Для анализа возможности сопровождения проекта титрами на русском, казахском и английском языках в анкету был введён вопрос об уровне владения языками: в группах, занимающихся на русском языке 23,68% студентов свободно владеют казахским и 5,26% английским;
5. 52,29% анкетируемых предпочли бы работать над проектом командой (в группе, микрогруппе с выбором партнёров), остальные считают, что творческий проект должен быть индивидуальным. 63,72% предпочтительнее оценивание СРС в виде процентного балла, других устраивает зачётная форма;
6. В завершении считаем нужным отметить, что 79,97% анкетируемых уверены в повышении своего уровня знаний и умений не только по дисциплине «гистология», но и в других предметных областях при выполнении СРС по технике виртуального микроскопирования. При том, что 9% из оставшейся части испытывали затруднения при оценке новой формы проведения СРС.
Апробировать новую форму выполнения СРС перед её внедрением можно с членами студенческого научного кружка кафедры с предварительной демонстрацией этапов выполнения работы преподавателем и примера готового проекта (прил. 1. http://files.mail.ru/BNYUCI).
Заключение
Таким образом, самостоятельное выполнение студентами проекта по технике виртуального микроскопа имеет высокий потенциал в активировании когнитивных способностей обучаемых и получения ими приоритетных практических навыков.
Литература
1. Стельникова И.Г., Никонова Л.Г. Особенности организации самостоятельной работы студентов на кафедре нормальной анатомии. // Медицинский альманах. №1 (6), март.- 2009. - С. 34-36.
2. Дж. Грант. Дистанционное обучение в медицине: национальный и международный подходы.// Высшая медицинская школа России и Болонский процесс. Выпуск IV. Москва. 2005. - С. 255-260.
3. Медовый В.С. Виртуальные слайды, лабораторная телемедицина и роботизированная микроскопия. Hi+Med. Высокие технологии в медицине, ноябрь 2011г. - С.26-27.
4. Lundin M, Lundin J, Isola J. Virtual microscopy - Applications in diagnostic pathology.
J Clin Path 2004; 57:1250-1251.
5. Human Microscopic Anatomy: An Atlas for Students of Medicine and Biology. Radivoj V. Krstic. Publisher: Springer. 2004. 632 p.
6. Allan Collins, Peter Neville, Katerine Bielaczyc. The Role of Different Media in Designing Learning Environments // International Journal of Artificial Intelligence in Education (2000), 11, p.144-162.
7. Cross SS, Dennis T, Start RD. Telepathology: current status and future prospects in diagnostic histopathology. Histopathology2002;41:91-109.
