醫(yī)學檢驗實驗教學信息化平臺建設探討
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摘要：醫(yī)學檢驗實驗教學信息化平臺的構(gòu)建擬作為本實驗實訓中心傳統(tǒng)實驗教學模式的一種補充，對于實驗教學效果的保證和提高是十分有必要的，是當前實驗教學研究的熱點課題。實驗教學信息化平臺的構(gòu)建在培養(yǎng)學生實踐操作能力和創(chuàng)新能力方面起著重要作用，以本中心虛擬仿真實驗室教學為例，通過虛擬實驗室的構(gòu)建進行具體實驗教學實踐。結(jié)果表明，虛擬實驗豐富了實驗教學的教學模式和學習方式，為實踐教學的創(chuàng)新提供了新的平臺和拓展空間，為我院培養(yǎng)高水平綜合創(chuàng)新應用型專門人才提供了支撐。
關鍵詞：醫(yī)學檢驗信息化平臺虛擬實驗室實驗教學3D導航教學系統(tǒng)
一、前言
隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機在醫(yī)學中的應用已從多媒體計算機技術時代進入更高層次的虛擬現(xiàn)實技術時代。加強實驗室建設，不僅需要硬件設施的投入還要實行科學化規(guī)范化的管理，更新教學體系，完善教學方法等，充分提高實驗室建設水平，培養(yǎng)醫(yī)學檢驗技能型人才。傳統(tǒng)教學模式中常常將實驗教學和理論教學分開進行。如在實驗教學中，教師用粉筆在黑板上板書或結(jié)合PPT投影演示教學，傳授相對抽象的實驗原理等理論知識，在黑板上簡述實驗步驟和操作路線圖，給學生講解實驗過程，分析實驗過程中物質(zhì)或反應的變化情況。整個過程教師講得辛苦，學生卻未必能完全理解，收不到理想的教學效果。因此必須結(jié)合直觀教學，在課堂上作演示實驗，但也不能起到非常好的演示效果，存在一些不足。隨著時代的進步，網(wǎng)絡信息化技術的發(fā)展，很多信息化教學手段應運而生，如虛擬仿真實驗教學。若有虛擬實驗室，便可方便地在課堂上進行演示，讓抽象的理論及時得到驗證檢驗。虛擬實驗技術在教學中能模擬危險性的實驗，豐富感性認知，加深學生對教學內(nèi)容的理解。例如，虛擬化學實驗，可避免化學反應所產(chǎn)生的燃燒爆炸所帶來的危險；虛擬外科手術，可避免由于學生操作失誤造成病人死亡的醫(yī)療事故；虛擬飛機駕駛系統(tǒng)，可免除學員操作失誤造成飛機墜毀的嚴重事故。通過虛擬實驗增進學生感官上的認識，實現(xiàn)從感性認識到理性認識的過渡。因此，信息化教學是當今教學改革的趨勢，對學生的實踐能力培養(yǎng)將起到非常重要的作用。
二、實踐教學中存在的問題
一是實驗室器材的數(shù)量不足和落后。現(xiàn)在的教學方式還普遍是傳統(tǒng)方式的老師教學生學，但由于實驗器材的缺少，學生無法進行實踐操作，無法讓學生更好地理解和掌握實驗原理。隨著21世紀的發(fā)展，網(wǎng)絡信息化技術不斷提高，所以在醫(yī)學檢驗教學方面應該跟上時展步伐。目前的檢測技術在實驗室實踐教學中，學生通過操作儀器給各個項目進行測試，但由于受實驗硬件的影響，檢測中的測量參數(shù)無法實現(xiàn)自由改變，這對它的特性分析等帶來了一定的局限，同時學生反復操作容易損壞器材，使性能受到影響。大型儀器的成本也較高，教學使用率卻不會太高，一定程度會造成資源的浪費。二是專業(yè)建設整體缺乏先進教學手段，影響教學質(zhì)量。傳統(tǒng)的教與學已不再滿足當代的需求，一味地讓老師教學生學，老師通過演示操作讓學生觀察理解，或者是在人多器材少的情況下通過多人分組進行操作都無法更好地讓不同的學生獨立進行自己獨特的創(chuàng)新思維實現(xiàn)創(chuàng)新的成果。課堂的不生動也會使學生對所教知識理解產(chǎn)生一定的偏差。而使用虛擬技術能使實驗更生動，讓學生理解更透徹。除此之外，專業(yè)建設需適應社會發(fā)展需求，檢驗人才要重視應用能力培養(yǎng)，堅持實驗室開放教學，突出實踐能力培養(yǎng)，可以充分利用附屬醫(yī)院先進檢驗儀器設備的資源優(yōu)勢，把課堂開在附屬醫(yī)院實驗中心，使學生掌握最新專業(yè)技術，更真實地展示實踐操作，豐富學生的知識，增強學生對理論知識的實際應用。
三、信息化手段在實驗教學中的需求
信息化教學手段是人才培養(yǎng)與教學改革的需要。隨著各行各業(yè)對人才質(zhì)量要求的不斷提高，教育改革的重點更傾向于實驗教學。所以，在醫(yī)學檢驗實驗教學中，充分利用多媒體手段和虛擬技術搭建現(xiàn)代教育技術平臺，培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力和自學能力，提高教學質(zhì)量，具有十分重要意義。虛擬現(xiàn)實技術是指利用三維圖形生成技術，多傳感交互技術及高分辨技術，生成逼真的虛擬環(huán)境。它綜合計算機圖形、圖像處理與模式識別、智能技術、傳感技術、語言處理技術與音響技術等多門科學，是現(xiàn)代仿真技術的高級發(fā)展和突破。在虛擬實驗室中引入虛擬技術，實現(xiàn)各種虛擬實驗環(huán)境，實驗者可以像在真實環(huán)境中一樣完成各種預定的實驗項目。信息化教學手段是實驗器材使用管理的需要。實驗教學在檢驗教學過程中占據(jù)較為重要的地位，在實驗教學過程中，有的實驗對器材本身會有一定的損傷，隨著設備使用率提高，對設備損壞增大，這對設備的使用和管理帶來了很多問題。一方面需要加強實驗室的管理的制度和規(guī)定，另一方面可以先進行虛擬實驗，再進行實物訓練，則可以更好地減少器材損壞，降低實驗成本，延長儀器使用壽命，提高學生學習效果。
四、教學相關信息化軟件的建設應用
在實踐教學中使用信息化教學手段，實驗軟件是技術的核心。軟件包括系統(tǒng)軟件、實驗仿真軟件兩部分。系統(tǒng)軟件為支持虛擬實驗系統(tǒng)工作的基礎，包括虛擬設備、虛擬實驗環(huán)境的建立、實驗過程的教學模型等?！疤摂M實驗室”是利用計算機上的各種模擬仿真軟件完成傳統(tǒng)實驗室的工作，完成傳統(tǒng)實驗室中不可能完成的事情。它不是簡單的軟件，而是一個學習平臺，它把要研究的對象用它的數(shù)學模型以多媒體手段表現(xiàn)出來。實驗仿真軟件是針對具體實驗者開發(fā)的軟件。軟件包括各種實驗儀器，學生能很快地完成實驗內(nèi)容，解決實驗技術落后的問題。實驗軟件為支持虛擬實驗系統(tǒng)做了扎實的基礎，遠程教學虛擬實驗技術，包括虛擬設備，虛擬實驗環(huán)境的建立。通過計算機多媒體技術，把實驗室搬到網(wǎng)絡，對于那些操作性很強的豐富表現(xiàn)形式，有效地組織教學和實驗過程的教學模型等，能使分布在各地的實驗聚集，大大激發(fā)學生的學習興趣，有利于進一步學習對具體實驗者開發(fā)的軟件。虛擬實驗技術可以使學生在網(wǎng)絡虛擬實驗室進行實驗，更有利于開拓學生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新意識。虛擬實驗室實驗教學利用計算機上的各種模擬仿真軟件完善遠程教育的教學環(huán)節(jié)。1.虛擬現(xiàn)實場景建模軟件。虛擬現(xiàn)實場景建模軟件EONStudio軟件是一款運用虛擬現(xiàn)實進行3D對象展示、交互拆裝、5D（三維立體+時間維度+交互維度）的新型VR軟件。它適用于多媒體、互動3D網(wǎng)頁展示、視覺仿真、傳感與反饋技術相結(jié)合的全系列軟件解決方案。將這些軟件建立的三維模型文件直接導入EON中即可獲得虛擬現(xiàn)實對象和場景，幫助醫(yī)學檢驗學生更好地理解肉眼無法看到的結(jié)構(gòu)。2.視訊技術?；赥CP/IP影音與數(shù)據(jù)交互技術實現(xiàn)語音圖像數(shù)據(jù)等綜合信息的結(jié)合。網(wǎng)絡視屏系統(tǒng)簡便易開，費用合理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)作、實驗教學與國內(nèi)、外交流功能，提高教學質(zhì)量，更好地讓學生見識到所學知識的實際應用效果。虛擬實驗技術在教學上的應用還要配備相對應的硬件設備，包括服務器、工作站、外存儲設備如軟驅(qū)、光驅(qū)等一些硬件設備。通常配備17英寸、分辨率。通常配備19英寸、分辨率為1440*900、顏色為32位以上真彩色顯示系統(tǒng)。
五、信息化教學的效果
信息化教學能有效地降低實驗成本，提高實驗效率，可以實現(xiàn)異地協(xié)作和實驗資源共享。將信息化技術引入課程教學，輔助實際實踐教學的實驗教學部分是當今必要的手段之一。目前，信息化技術已經(jīng)在國內(nèi)外高校的教學領域廣泛地應用，并發(fā)揮了非常重要的作用，通過虛擬實驗教學在有限的教學資源條件下最大限度發(fā)揮學生的創(chuàng)造力和能動力，學生的動手能力得到明顯提升，學生的就業(yè)率大大提升?？梢?，信息化技術在實踐教學中的使用對培養(yǎng)醫(yī)學檢驗技能型綜合人才具有較大作用。
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作者：路勇 吳醒 徐旭 余苗苗 王松娟 周容 浦春 文育鋒 單位：皖南醫(yī)學院
