虛擬實驗室在醫(yī)學微生物學與免疫學實驗室中的應用分析

韓志俊

（遵義醫(yī)學院 貴州遵義 563003）

虛擬實驗室在醫(yī)學微生物學與免疫學實驗室中的應用分析

韓志俊

（遵義醫(yī)學院 貴州遵義 563003）

通過虛擬現(xiàn)實技術而構(gòu)建的虛擬實驗室的應用，可以激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，改善實驗條件，利于實驗項目拓展，達到資源共享，與傳統(tǒng)實驗教學相結(jié)合優(yōu)勢互補，相輔相成。但其在構(gòu)建過程中仍存在一些不足。本文將就虛擬實驗室在醫(yī)學微生物學與醫(yī)學免疫學實驗室中的應用進行分析探討。

虛擬實驗室 醫(yī)學微生物學 醫(yī)學免疫學 教學模式

實驗室不管是對高等學校還是科學研究單位來說都是必不可少的，在培養(yǎng)人才，創(chuàng)新，科研等方面都起著非常重要的作用［1］。

我實驗室系為醫(yī)學微生物與免疫學實驗室，主要承擔醫(yī)學微生物與免疫學實驗準備及部分實驗授課工作。醫(yī)學微生物與免疫學作為醫(yī)學基礎課程，其重要性不言而喻。但因為其內(nèi)容都涉及了生化，分子生物，細胞生物學等諸微觀領域，所以對于很多學生來說，難免會覺得抽象，理論性強不容易理解與掌握。與課程理論教學相結(jié)合的實驗教學，可以加強學生對理論知識的理解。學生可以通過對實驗原理的解讀，實驗程序的操作，實驗結(jié)果的觀察將某些晦澀難懂的理論知識變得形象具體，不僅學習了醫(yī)學微生物與免疫學實驗的基本操作技術也加強了對理論知識的理解記憶。近年，學校招生規(guī)模擴大，實驗條件和資源漸顯不足。實驗課學生數(shù)量增加，實驗室各方面建設速度不能與之相匹配，造成實驗室資源緊張，實驗室教師及其它工作人員工作負荷趨近飽和。這就迫切需要有新型的實驗教學模式來解決現(xiàn)存的問題。虛擬實驗室是通過虛擬現(xiàn)實技術而構(gòu)建的。在我國，虛擬實驗技術研究雖起步比較晚，但隨著網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展，虛擬實驗室的構(gòu)建技術亦得到不斷的發(fā)展和完善。同時，其優(yōu)勢也漸突顯，越來越得到大家的認可［2］。

1　建設微免虛擬實驗室的益處

1.1激發(fā)學生的創(chuàng)新意識

傳統(tǒng)的微免實驗室由于實驗室內(nèi)條件限制或由于課程要求的不同，多設置與理論相結(jié)合的驗證性或綜合性實驗。同時由于實驗設備材料等的限制，學生并不能夠自主開展一些設計性的實驗。學生整個實驗過程基本處于被動的學習情境中，對所做實驗印象不夠深刻，導致所安排的實驗彼此孤立。通過虛擬實驗室的建立，學生可以利用虛擬器件選擇實驗所需的實驗設備、工具、材料，在虛擬實驗室中進行實驗操作，訓練基本操作技能。還可運用已有的知識，根據(jù)自身實驗的需要，進行實驗設計，如此加深對理論知識的理解。如遇耗時較長的實驗也可根據(jù)需要暫停，之后適時的繼續(xù)實驗而不影響實驗進程。從而可以更大程度的推進學生的自助學習能力，積極地發(fā)揮學生的自主性，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識［3］。

1.2利于實驗拓展

進行醫(yī)學微生物與免疫學實驗時，往往由于某些實驗都涉及使用較大型或昂貴的儀器設備：如微生物實驗細菌的分離鑒定中全自動微生物生化分析儀及免疫學實驗中的流式細胞術。學生并不能夠自己動手操作。這些設備往往由專人負責，學生在實驗課中并無緣自行操作，使得基礎技能不能得到充分訓練，。再如某些醫(yī)學微生物實驗還涉及生物安全問題，需有符合生物安全標準的實驗室才能開展。如結(jié)核分枝桿菌是臨床較常見的致病菌，由于涉及生物安全，結(jié)核分枝桿菌的分離培養(yǎng)并不能在一般的學生實驗中開展。利用虛擬實驗室，解決了時空限制，更可以滿足學生對貴重大型實驗設備的操作欲望，減少一次性實驗耗材的使用，節(jié)能減排利于學生實驗項目的拓展。為學生在今后的工作及繼續(xù)學習中打下堅實基礎。

1.3資源共享

虛擬實驗室中無論是實驗對象還是實驗資源具有共享性。在虛擬實驗室中，儀器設備是利用軟件虛擬制作而來。實驗者通過互聯(lián)網(wǎng)進入實驗室，利用鼠標點擊或者拖拽選擇需要的設備、材料進行實驗。虛擬實驗室中，無論是虛擬的儀器設備還是虛擬的實驗材料甚至實驗結(jié)果都具共享性，不僅能使從不同計算機登陸的實驗者進行實驗，還可通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)裙蚕碣Y源［4］。

2　虛擬實驗與傳統(tǒng)實驗相結(jié)合教學

虛擬實驗室可以給學生一種新的實驗體驗，在其間進行實驗操作可以激發(fā)學生對實驗的興趣和積極性。但如單純的使用虛擬實驗室進行教學，在一定程度上達不到教學要求。譬如醫(yī)學微生物實驗中細菌培養(yǎng)技術，不僅要求學生掌握該操作技術，而且要通過此實驗要培養(yǎng)學生的無菌意識，樹立良好的無菌觀念。但由于虛擬操作缺乏實物感，往往不能達到此教學要求。故而，我們需要將虛擬實驗室與傳統(tǒng)實驗室相結(jié)合應用于實驗教學。如此，將二者按比例設置，不僅可以節(jié)約課時還可以更有效的達到教學目的。譬如微生物實驗細菌的分離鑒定及病毒的分離鑒定，由于耗時長或生物安全的限制，而無法安排到實驗課堂進行操作。此時可借助虛擬實驗室縮短實驗周期，后將其整合到實驗內(nèi)容中，這樣可以保證學生在有限時間進行實驗，得出實驗結(jié)果。不僅助于學生對所學章節(jié)理論知識的把握，更有助于對微生物基本實驗技術的學習掌握。

我實驗室準備的免疫學實驗采用“以學生為主體的”實驗教學模式，即實驗學生將自己作為研究對象。［5］后續(xù)所有實驗均以學生自己的標本為基礎開展進行。如實驗內(nèi)容中的靜脈采血及淋巴細胞的分離技術。首先，學生可通過虛擬實驗室預習實驗內(nèi)容，熟練靜脈采血的注意事項和基本操作規(guī)程，強化實驗技能，減少由于穿刺失誤給同組實驗同學帶來的疼痛感。再如免疫熒光實驗，由于用到的熒光顯微鏡價格昂貴，實驗室暫只有一臺供學生實驗使用。實驗課時學生必須排隊按序輪流觀察，極大地耗費了實驗時間，如設置在虛擬實驗室中進行，節(jié)省時間，使學生有更多的時間用來實驗操作而不是排隊等候。故設計并設置虛擬實驗內(nèi)容并將其整合到學生實驗課中，不僅利于學生對醫(yī)學微生物與免疫學基本實驗技術的強化訓練學習，節(jié)省實驗時間，解決減縮課時數(shù)與提高教學質(zhì)量要求的矛盾。

3　虛擬實驗室建設過程中的不足

虛擬實驗室的構(gòu)建技術已日趨成熟，但建設過程中易出現(xiàn)建設者與實驗室使用者相脫離的現(xiàn)象。構(gòu)建的虛擬實驗室中所體現(xiàn)的網(wǎng)絡技術，計算機軟件及構(gòu)建本身的技術性和專業(yè)性都很到位，但某些實驗設計與設置達不到實驗者專業(yè)的要求。這就要求建設者與使用者多溝通協(xié)作，根據(jù)使用者的要求進行設計，使虛擬環(huán)境更接近實驗室的真實環(huán)境，使實驗者的感覺也更真實，使實驗操作實驗結(jié)果更加準確。不僅要達到視覺上的美觀，更要達到專業(yè)上的精確。創(chuàng)建更精確更完美的符合實驗條件的虛擬實驗室。

4　結(jié)語

虛擬實驗室是通過計算機創(chuàng)建的具有傳統(tǒng)實驗室功能的虛擬實驗環(huán)境。將虛擬實驗室與傳統(tǒng)實驗室結(jié)合合理安排實驗比例應用于教學中，不僅可以解決實驗室目前存在的諸多問題，更有助于提高教學質(zhì)量。作為一種新的技術，虛擬實驗室的應用具有以往教學方法無法取代的優(yōu)點。它能夠為實驗者創(chuàng)造更直觀更便利的實驗條件與環(huán)境，提高學生的主觀能動性和創(chuàng)新意識，為實驗教學提供新平臺，以新的形勢補充傳統(tǒng)實驗教學方式。目前看來，由于虛擬實驗室的諸多優(yōu)點，將會被加強建設，同時加強各實驗室間的合作，共享實驗資源。將虛擬實驗室與傳統(tǒng)實驗室結(jié)合教學，二者優(yōu)勢互補，相輔相成以期達到更好的教學效果。

［1］李范珠，包強，趙燕敏，等.發(fā)揮高?？蒲袑嶒炇易饔?，加強大學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)［J］.實驗技術與管理，2010，27（9）：21-23.

［2］許微.虛擬現(xiàn)實技術的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2009，2：279-280

［3］趙羚云.虛擬實驗室的特性及應用［J］.硅谷，2012，8（10）：126，121.

［4］由繼紅.虛擬實驗室研究概述［J］.生命科學儀器，2014，12（4）：34-36.

［5］秦娜琳，羅軍敏，姚新生，等.構(gòu)建“以學生為主體”的本科醫(yī)學免疫學實驗教學模式［J］.中國免疫學雜志，2012；28（5）：465-466.

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1674-2060（2016）05-0000-00

韓志?。?983—），女，漢族，內(nèi)蒙古巴彥淖爾，碩士，實驗師，研究方向：感染與免疫。