醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺探索

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摘要:在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)教學(xué)中搭建以虛擬仿真儀器、形態(tài)學(xué)數(shù)字資源庫以及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)三個模塊為中心的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺不僅能夠提高醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，而且能夠促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力以及創(chuàng)新能力的綜合素質(zhì)培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞:醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù);虛擬仿真實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

0前言

醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)是一門實(shí)踐性科學(xué)，在傳授給學(xué)生理論知識的同時更側(cè)重技能的培養(yǎng)。因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)中占據(jù)了重要的地位。然而由于醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)儀器種類繁多且昂貴、試劑用量大、導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差因素多；形態(tài)學(xué)部分教學(xué)難、過程長、資源少等，使很多實(shí)驗(yàn)無法開展。隨著自動化檢驗(yàn)儀器在臨床檢驗(yàn)工作廣泛應(yīng)用，仍然以傳統(tǒng)手工檢驗(yàn)項(xiàng)目為主的教學(xué)也與實(shí)際工作脫節(jié)。為了提高醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，促進(jìn)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，深入探索及搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1虛擬仿真技術(shù)的特點(diǎn)

虛擬仿真技術(shù)（virtualsimulationtechnology）是20世紀(jì)90年代初開始形成的一個較為完整的學(xué)科體系，它是由服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、虛擬實(shí)驗(yàn)軟件和客戶端構(gòu)成，通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)訪問服務(wù)器完成虛擬實(shí)驗(yàn)操作。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的特點(diǎn)有：（1）使用無時間空間限制。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)依靠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)完成的一個實(shí)驗(yàn)平臺，因此其教學(xué)過程不會受到時間和空間的限制，只要做到服務(wù)器全天開放，使用者就可以在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的終端隨時訪問虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，并且進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，使教學(xué)信息和實(shí)驗(yàn)資源最大程度的共享。（2）師生之間具有強(qiáng)大的交互能力。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺設(shè)有信息溝通和幫助功能，這為師生互動，在線問答提供了平臺，教師可以及時針對學(xué)生的疑問進(jìn)行一對一的輔導(dǎo)，使學(xué)生更好的理解實(shí)驗(yàn)原理、步驟及預(yù)期結(jié)果。（3）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)手段，提高教學(xué)效果。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)利用三維軟件技術(shù)提供了真實(shí)、安全、生動的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，解決了很多現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)不了的困難，并將這些實(shí)驗(yàn)具體化、形象化。提供了真實(shí)、生動、安全的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境，顯著提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

2醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬仿真平臺建設(shè)的必要性

2.1順應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變

目前高等醫(yī)學(xué)教育教學(xué)活動深受教育信息化的影響，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課堂極大沖擊傳統(tǒng)理論課堂教學(xué)。醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個非常重要的環(huán)節(jié)，它可以提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。如何讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)適應(yīng)網(wǎng)路發(fā)展和學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變化成為醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)教師不能回避的問題。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)構(gòu)建及實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的搭建就很好補(bǔ)充了實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)，它可以通過虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境提供生動形象的場景以及人機(jī)互動的途徑。這種教學(xué)形式不僅適應(yīng)新生代的學(xué)生學(xué)習(xí)要求，更能夠?yàn)閷W(xué)生創(chuàng)立一個主動參與以疾病為主線的知識體系和學(xué)習(xí)平臺，使學(xué)生的學(xué)習(xí)方式從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，拓展學(xué)生的思維空間。

2.2銜接學(xué)校和臨床醫(yī)院教學(xué)內(nèi)容

隨著21世紀(jì)的到來，醫(yī)學(xué)教育也進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時代，臨床醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)的繁瑣復(fù)雜人工操作也被高端自動化、智能化以及高通量的檢驗(yàn)儀器所取代。目前由于醫(yī)學(xué)院校很難提供醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)所涉及的高端儀器以及復(fù)雜繁瑣的實(shí)驗(yàn)耗材，導(dǎo)致醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)處于一個原始實(shí)驗(yàn)原理和方法的授課階段，與臨床實(shí)際工作出現(xiàn)嚴(yán)重脫節(jié)的現(xiàn)象。而虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)就很好的補(bǔ)充了這一不足。將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)引入醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，就可以讓學(xué)生在掌握了實(shí)驗(yàn)基本原理和方法基礎(chǔ)上，了解和學(xué)習(xí)臨床醫(yī)院先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法和實(shí)驗(yàn)儀器，很好的將學(xué)校教育和臨床工作有機(jī)的銜接，改變了學(xué)生從學(xué)校進(jìn)入醫(yī)院初期的茫然無助的現(xiàn)象，使學(xué)生很快融入到實(shí)際工作中。

2.3有助于培養(yǎng)創(chuàng)新人才

醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)科專業(yè)和信息技術(shù)的高度融合的結(jié)晶，它對提升學(xué)生創(chuàng)新性思維、探索精神、實(shí)踐能力的重要平臺。這些能力的培養(yǎng)對醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)學(xué)生的臨床工作具有非常重要的意義。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)突破了實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限性，通過其全天候的開放式實(shí)驗(yàn)平臺，為學(xué)生提供了自由的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生也可以在教師的指導(dǎo)下依據(jù)不同病例自擬、自選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目模擬臨床檢測過程，通過小組討論方式鼓勵學(xué)生對不同的觀點(diǎn)進(jìn)行交流，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜問題的解決和掌握。這樣的學(xué)習(xí)方式不僅有利于學(xué)生邏輯思維的培養(yǎng)，也能讓學(xué)生從被動的填鴨式的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃幼杂X的學(xué)習(xí)，這種自主協(xié)助學(xué)習(xí)模式有利于激發(fā)學(xué)生的求知欲，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主動性和參與性。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺中逼真的立體化教學(xué)情景以及人機(jī)交互的學(xué)習(xí)方式，有利于學(xué)生對知識的理解和掌握，也促進(jìn)學(xué)生形象思維和直覺思維的發(fā)展。

3醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬仿真平臺構(gòu)建的內(nèi)容

依據(jù)國家教育部頒布的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》的要求，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)遵循“虛實(shí)互補(bǔ)、能實(shí)不虛、以虛促實(shí)”的原則構(gòu)建，不能把實(shí)體實(shí)驗(yàn)完全虛擬化或搬到網(wǎng)絡(luò)中去，也不能因時間長，實(shí)驗(yàn)復(fù)雜或設(shè)備不足等原因?qū)?shí)體實(shí)驗(yàn)進(jìn)行虛擬化，而是應(yīng)將虛擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)際試驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，做好以虛促實(shí)提高實(shí)驗(yàn)整體效果。所以在構(gòu)建醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)結(jié)合實(shí)際實(shí)驗(yàn)的缺陷將虛擬部分有效契合，以補(bǔ)充實(shí)體實(shí)驗(yàn)的不足提高教學(xué)效果。筆者認(rèn)為在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)涉及到的實(shí)驗(yàn)中以下幾個部分可以開發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)并運(yùn)用到實(shí)際教學(xué)中。

3.1構(gòu)建虛擬仿真儀器

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)依靠智能化、自動化儀器完成高通量的檢驗(yàn)工作。學(xué)生在學(xué)校學(xué)習(xí)專業(yè)課程期間是沒有機(jī)會接觸到這些儀器的，當(dāng)進(jìn)入到實(shí)習(xí)工作中時就會顯得很茫然，帶教老師也反饋學(xué)生學(xué)習(xí)的知識與現(xiàn)實(shí)工作脫節(jié)。所以構(gòu)建虛擬仿真儀器，通過虛擬仿真儀器學(xué)習(xí)實(shí)體儀器的使用原理和方法是緩解這種知識脫節(jié)的最佳渠道。構(gòu)建醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)仿真儀器主要涵蓋臨床生物化學(xué)檢驗(yàn)、臨床免疫學(xué)檢驗(yàn)、臨床病原學(xué)檢驗(yàn)以及臨床分子診斷幾個模塊。比如臨床生物化學(xué)檢驗(yàn)部分可以以全自動生化分析儀、離心機(jī)、水浴箱等構(gòu)建虛擬仿真體系，讓學(xué)生通過虛擬仿真情景的學(xué)習(xí)了解臨床生物化學(xué)檢驗(yàn)的工作流程，學(xué)習(xí)質(zhì)控原則以及失控原因的分析等生物化學(xué)檢驗(yàn)工作的相關(guān)的重要知識。

3.2構(gòu)建醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)形態(tài)學(xué)數(shù)字資源庫

血液學(xué)和寄生蟲學(xué)是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)學(xué)習(xí)的重要組成部分，同時也是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)課教學(xué)的難點(diǎn)，理論學(xué)習(xí)內(nèi)容枯燥，多是對顯微鏡下特點(diǎn)的描述，學(xué)生難以記憶。而見習(xí)、實(shí)習(xí)階段學(xué)生不易遇到全面而典型的病例，同時教師也不易收集和保存適合教學(xué)用的標(biāo)本，學(xué)生實(shí)踐技能難以在短期內(nèi)提高。目前，大部分高校的臨床檢驗(yàn)專業(yè)形態(tài)教學(xué)中，存在形態(tài)資源少、涂片難保存、涂片受染色效果影響差異較大等問題，造成形態(tài)學(xué)教學(xué)困難重重。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化血液學(xué)檢驗(yàn)形態(tài)數(shù)據(jù)庫有非常重要的意義。搭建臨床形態(tài)數(shù)據(jù)庫，可以解決檢驗(yàn)教學(xué)中形態(tài)學(xué)資源短缺問題。在形態(tài)數(shù)據(jù)庫中可隨時搜索并學(xué)習(xí)到一些在臨床中的血細(xì)胞、白血病等實(shí)際教學(xué)中少見的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果，可以達(dá)到實(shí)際實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)的效果，使學(xué)生的學(xué)習(xí)事半功倍，大大縮短自己進(jìn)入臨床的適應(yīng)期。

3.3構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中由于受醫(yī)學(xué)倫理學(xué)限制或?qū)嶒?yàn)本身具有高風(fēng)險性，許多醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)不具備開設(shè)實(shí)驗(yàn)的條件，比如病原微生物教學(xué)中像艾滋病、乙型肝炎病毒等高致病性微生物的檢測實(shí)驗(yàn)，劇毒類或含有放射性物質(zhì)實(shí)驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)條件要求非常高。類似這樣的實(shí)驗(yàn)一般不會實(shí)際開出，只是理論課介紹一下實(shí)驗(yàn)原理、方法及流程，不利于學(xué)生對知識的掌握。如果將這些實(shí)驗(yàn)開發(fā)成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)就能夠彌補(bǔ)教學(xué)中的遺憾，并減少學(xué)生上崗時出現(xiàn)的不理解、不明白、甚至不敢承擔(dān)這樣高危實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。

4展望

醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)教育的課程中，實(shí)驗(yàn)室操作訓(xùn)練是學(xué)生必須掌握的綜合技能。因此，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)融入到醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的一大趨勢。構(gòu)建先進(jìn)的自動化檢測儀器仿真模塊、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)形態(tài)數(shù)字資源庫以及虛擬部分仿真實(shí)驗(yàn)并將這三部分有機(jī)的融合到醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)教學(xué)中是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)教師和計(jì)算機(jī)技術(shù)人員解決的中心問題。相信隨著現(xiàn)代化信息技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)虛擬仿真教學(xué)平臺將不斷豐富、完善，為高等醫(yī)學(xué)教育的發(fā)展和改革注入新的活力，并對高素質(zhì)創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)帶來深遠(yuǎn)的影響。

參考文獻(xiàn)

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作者:李旭霞 孟慶瑜 隋文 單位:大連大學(xué)