虛擬實驗室在《臨床檢驗基礎學》實驗課中的應用

武其文　張　鵬　黃麗珠　柳發(fā)虎　浦　春

◇教育與教學研究◇

虛擬實驗室在《臨床檢驗基礎學》實驗課中的應用

武其文張鵬黃麗珠柳發(fā)虎浦春

探討高等教育醫(yī)學檢驗技術(shù)專業(yè)《臨床檢驗基礎學》實驗課教學改革問題。文章分析了實驗教學中存在的困難及其對教學質(zhì)量和培養(yǎng)目標的影響。通過構(gòu)建一種基于網(wǎng)絡和虛擬仿真技術(shù)的《臨床檢驗基礎學》虛擬實驗室提供模擬的教學環(huán)境、各種虛擬化儀器設備、虛擬化實驗過程和虛擬化的數(shù)據(jù)處理等,利用這種開放式網(wǎng)絡化的實驗教學平臺作為現(xiàn)實實驗教學的補充,學生隨時可反復進行實驗操作,提高教學質(zhì)量。虛擬仿真實驗室建設將是今后四年制醫(yī)學檢驗技術(shù)專業(yè)實踐教學改革提高教學質(zhì)量的一個重要方向。

醫(yī)學檢驗技術(shù)教學改革虛擬仿真實驗室

2012年教育部制定的高等學校本科專業(yè)目錄，將原有的五年制醫(yī)學檢驗專業(yè)統(tǒng)一設定為四年制的醫(yī)學檢驗技術(shù)專業(yè)，授予理學學士學位。新專業(yè)的培養(yǎng)目標由原來五年制培養(yǎng)“從事醫(yī)學檢驗及醫(yī)學類實驗室工作的醫(yī)學高級專門人才”改為“從事醫(yī)學檢驗及醫(yī)學類實驗室工作的醫(yī)學技術(shù)高級專門人才”［1］。新的培養(yǎng)目標更加突出了對檢驗專業(yè)學生實驗技術(shù)和實踐技能的要求。醫(yī)學檢驗到醫(yī)學檢驗技術(shù)這種專業(yè)分類、培養(yǎng)目標及學制的轉(zhuǎn)變對新的醫(yī)學檢驗技術(shù)專業(yè)學生培養(yǎng)過程中的教學思想、課程體系及教學內(nèi)容提出了一些新的要求。在新的培養(yǎng)目標和學制下，我們對其專業(yè)課臨床檢驗基礎學實驗教學面臨的問題及可能解決辦法進行思考，構(gòu)建虛擬仿真實驗室。

1　《臨床檢驗基礎學》實驗課的要求與問題

1.1《臨床檢驗基礎學》實驗課在醫(yī)學檢驗專業(yè)教學中的地位 《臨床檢驗基礎學》是一門與臨床醫(yī)學密切聯(lián)系的學科，其教學內(nèi)容以臨床檢驗中最基礎、最常用的檢驗項目以及最基本的操作技能為重點，知識點多，具有很強的實踐性和操作性［2～3］。在臨床檢驗基礎學的教學中，實驗課占有舉足輕重的地位［4］。掌握好該門課程基本技能對將來成為一名合格的臨床檢驗工作者至關重要。四年制醫(yī)學檢驗技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標更加側(cè)重于高素質(zhì)的實用型醫(yī)學檢驗技術(shù)型人才培養(yǎng)，對于他們除了掌握臨床檢驗的基礎理論知識外，實踐技能的培養(yǎng)是一項重點內(nèi)容。各高等院校針對四年制醫(yī)學檢驗技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標和實際，均加大了實驗課在臨床檢驗基礎課程中的比例，多數(shù)院校培養(yǎng)方案中實驗課時占總課時數(shù)的比例達到或超過了50%。

1.2《臨床檢驗基礎學》實驗課教學當前存在的困難近年隨著物理學、電子學、光學、化學、免疫學等學科的發(fā)展，臨床檢驗基礎學已不再局限于傳統(tǒng)的“三大常規(guī)”，已成為一門高度綜合性的應用科學。以血細胞分析儀、血凝分析儀、尿液分析儀為代表的自動化儀器在臨床的使用，使得儀器檢驗在臨床檢驗中的地位也越來越重要。這些新技術(shù)和新方法的出現(xiàn)，也給《臨床檢驗基礎學》實驗教學提出了新的挑戰(zhàn)［5］。因此，對四年制醫(yī)學檢驗臨床檢驗基礎學采用什么樣的教學方法和手段，直接影響到檢驗醫(yī)學生的動手能力和基本操作技能。當前醫(yī)學高校招生規(guī)模不斷加大，尤其在檢驗專業(yè)本科由五年制改為四年制的情況下，傳統(tǒng)的實驗教學己不能滿足學生的實驗需求，涌現(xiàn)出諸多的問題和困難。

1.2.1實驗課時不足四年制醫(yī)學檢驗本科專業(yè)相對于以往五年制其各門課的總課時數(shù)都在減少，雖然各院校調(diào)整加大臨床檢驗基礎實驗課的比重，但實驗總學時仍被相應地刪減，造成部分實驗課的內(nèi)容得不到學習，或者內(nèi)容不減但教學進度加快，學生學得不精，教學質(zhì)量難以保證。

1.2.2教學手段單一目前臨床檢驗基礎實驗課教學手段和形式比較單一，都是由教師用有限時間先講解實驗步驟，學生再一步一步照做，學生經(jīng)常是對照試驗步驟機械地完成實驗，對試驗設計不會去思考，這種單一的教學模式在培養(yǎng)學生學習主觀能動性與創(chuàng)造性方面有所缺陷。學生對實驗課的參與積極性也不高，興趣不大，實驗教學效果不佳，導致學生畢業(yè)后基本操作技能不熟練。

1.2.3實驗項目陳舊當前臨床檢驗基礎實驗教學仍以傳統(tǒng)的手工檢驗項目占據(jù)主要內(nèi)容，而對臨床檢驗一些先進的實驗技術(shù)和高效率的自動化儀器設備的實驗教學大多不開，這與臨床的實際工作嚴重脫節(jié)［6］。學生很難學到新的技術(shù)，也不易提高學習積極性。

1.2.4實驗經(jīng)費和場地限制隨著高等教育進入大眾化階段，高等學校大學生數(shù)量急劇增加，實驗儀器設備、人員等教學資源不足的問題逐步凸顯。實驗場地及實驗經(jīng)費匱乏等，一直困擾各大高校［3］。由于辦學成本居高不下，只能選擇一些陳舊性、易操作、經(jīng)濟的實驗項目開展。而對于一些不常見、危險性大、特別是臨床基礎檢驗實驗課中一些有特殊生物安全要求的實驗，學生常常沒有機會進行，造成檢驗專業(yè)學生對這類知識的掌握薄弱。

基于上述臨床檢驗基礎學實驗教學中面臨的問題，將網(wǎng)絡技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合應用到醫(yī)學實驗室，開發(fā)構(gòu)建一個虛擬臨床檢驗基礎學實驗室用于實驗教學，改進傳統(tǒng)的實驗教學方法，已逐步成為現(xiàn)實。構(gòu)建一個能夠節(jié)約成本、降低消耗，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎的新型《臨床檢驗基礎學》實驗教學平臺對減少高校教師壓力、提高學生實驗課興趣和增強學生實踐能力培養(yǎng)具有重要意義。

2　《臨床檢驗基礎學》網(wǎng)絡虛擬實驗室的構(gòu)建及作用

2.1虛擬實驗室(Virtual laboratory)虛擬實驗室是由美國弗吉尼亞大學的威廉沃爾夫教授在1989年最先提出［7］。虛擬實驗室致力于構(gòu)筑一個綜合不同工具和技術(shù)集成環(huán)境，該環(huán)境具有信息化、網(wǎng)絡化、可視化等特點。虛擬實驗室可以提供模擬的教學環(huán)境、各種虛擬化儀器設備、虛擬化實驗過程、虛擬化的數(shù)據(jù)處理，以進行虛擬實驗。它是一種基于網(wǎng)絡和虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建的開放式網(wǎng)絡化的實驗教學平臺，是一種將傳統(tǒng)現(xiàn)實實驗室數(shù)字化和虛擬化。學生和老師可隨時通過賬號登陸進入虛擬實驗室，進行實驗操作，得出實驗結(jié)果。

2.2《臨床檢驗基礎學》虛擬實驗室的構(gòu)建結(jié)合臨床檢驗基礎學教學要求，利用虛擬實驗室研發(fā)工具如HTML、CGI、JAVA、3DSMAX以及Unity 3D等相關技術(shù)，模擬出實驗場地、設備、儀器和各種試劑，結(jié)合臨床檢驗基礎課程的特點，開發(fā)虛擬實驗室平臺。虛擬實驗采用三維建模仿真技術(shù)，模擬學生對臨床基礎檢驗器材和檢驗設備的操作使用，模擬學生真實臨床基礎檢驗實驗過程的交互式模擬環(huán)境［8］。

2.3虛擬仿真實驗應用于《臨床檢驗基礎學》實驗課教學的作用

2.3.1提高教學質(zhì)量學生利用虛擬實驗室可以通過反復的模擬實驗操作以及強大的計算機輔助系統(tǒng)，獲得真實實驗的感受，達到明確實驗整個流程，提高實驗教學質(zhì)量的目的。學生更易獲得相關的知識，對實驗原理的理解和掌握也得到加強。

2.3.2提高實驗效率在虛擬實驗中，學生可以突破時間和空間限制，在需要的時候如下課、假期或?qū)嵙暺陂g進行實驗。虛擬實驗將減少實驗儀器操作前繁瑣的自檢和準備時間，把有限的時間留給學生動手操作實驗，增加了學生的實驗有效時數(shù)，提高實驗效率。

2.3.3保持實驗先進性利用虛擬實驗室，教師可以及時將相關的新技能和技術(shù)項目或新的自動化儀器設備虛擬化加入到系統(tǒng)內(nèi)，使學生及時學習了解醫(yī)學檢驗的最新技術(shù)。

2.3.4降低實驗成本虛擬實驗室將實驗項目虛擬化后，學生利用計算機反復操作實驗，能夠獲得真實實驗感受，使得教學效果不變，但實驗成本卻大大降低。另外，利用計算機強大的數(shù)據(jù)和信息處理功能，可提高實驗的準確性。

隨著信息化時代的發(fā)展，虛擬實驗室必將成為高校實驗教學的重要組成部分。由于它應用前景廣闊，國內(nèi)外多所大學已著手醫(yī)學虛擬實驗室的開發(fā)構(gòu)建，用于醫(yī)學領域的教學和科研，使之成為當前實驗教學改革的一個熱點。

實踐證明，針對四年制醫(yī)學檢驗技術(shù)專業(yè)臨床檢驗基礎實驗教學虛擬實驗室系統(tǒng)的構(gòu)建具有重要的意義，符合醫(yī)學檢驗專業(yè)教學改革的方向，將為檢驗醫(yī)學實驗教學開辟新的天地。對于虛擬實驗教學系統(tǒng)，我們還可以揚長避短，將虛擬實驗和臨檢現(xiàn)實實驗結(jié)合起來教學，才能取得更好的教學效果。

1陳婷梅,尹一兵,馮文莉,等.四年制醫(yī)學檢驗技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標及教學的思考［J］.中國高等醫(yī)學教育,2014(S）：3S～39.

2陳麗華,程楊艷.臨床檢驗基礎教學改革探索與實踐［J］.檢驗醫(yī)學與臨床,2012,9(5)：622～624.

3曾濤,馬麗.臨床檢驗基礎課程的實驗教學改革與體會［J］.國際檢驗醫(yī)學雜志,2013,34(12)：1621～ 1622.

4嚴家來.檢驗報告單在臨床檢驗基礎教學中的應用［J］.檢驗醫(yī)學與臨床,2012,9(12)：1519～1520.

5張繼瑜,王前,鄭磊,等.突出實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)實用型檢驗人才—四年制醫(yī)學檢驗專業(yè)本科教育探索與實踐［J］.中國實驗診斷學,200S,12(10)：1330～1333.

6易艷軍,蔣顯勇,陳婕,等.醫(yī)學檢驗本科《臨床檢驗基礎》實驗教學內(nèi)容改革的研究［J］.現(xiàn)代預防醫(yī)學,2013,40(17）:3335～3336.

7H Goldberg.what is virtual instrument.IEEE instrumentation measurement magazine.2000,3(4)：10.

S朱小飛,郭曉芳,孫瑞利.基于網(wǎng)絡虛擬實驗室在醫(yī)學檢驗實驗教學中的應用探討［J］.國際檢驗醫(yī)學雜志,2012,33(20)：2556～2557.

/(編審:陳曉宇）

Application of virtual laboratory in the experiment teaching of basic clinical laboratory medicine

The First Affiliated Hospital of Wannan Medical College，Wuhu 241001，Anhui
WU Qi-wen， ZHANG Peng， HUANG Li-zhu， et al

Some difficulty in the experiment teaching of basic clinical laboratory medicine in current higher education laboratory medicine major and its impact on the teaching quality and students training objectiVes were described in this paper. It is necessary to establish a Virtual laboratory based-web and Virtual simulation technology in the experiment teaching of basic clinical laboratory medicine， which can proVide simulated teaching enVironment，Virtual instrument， Virtual experiment procedure and Virtual data processing. As a complement to the realistic teaching， students can operate experiment repeatedly at any time， which is helpful to proVe the teaching quality. The future direction in experiment teaching reform is to establish a Virtual laboratory in the Four-year laboratory medicine technology education.

Laboratory medicine technology; Teaching reform; Virtual laboratory

R-4

A

1671-S054(2015)05-00S5-03

皖南醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院檢驗科蕪湖241001

安徽省省級質(zhì)量工程教學改革項目(編號:2014jyxm221)皖南醫(yī)學院質(zhì)量工程教學改革項目(編號:2013jyxm07)

浦春，男，主任檢驗師，碩士生導師武其文，男，博士，副主任醫(yī)師，碩士生導師

2015-07-09收稿，2015-08-21修回