基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬仿真平臺(tái)在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用

李軍　袁藝標(biāo)　吳曉燕　單鳴鳳

摘要：作為一種新興的教育模式，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域中正不斷深入和有序地推進(jìn)。本文介紹了在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，采用虛擬技術(shù)和開放式教育方式，結(jié)合多種輔助手段，搭建基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該平臺(tái)強(qiáng)化了實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)訓(xùn)部分，提出了遠(yuǎn)程教育的新思路。

關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)；遠(yuǎn)程教育

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）51-0063-02

一、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育的現(xiàn)狀

遠(yuǎn)程教育作為面向未來的一種新的教育模式和體系，為“形成全民學(xué)習(xí)，終身學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)型社會(huì)”提供了多層次、多渠道、多樣化的服務(wù)[1]?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育與常規(guī)遠(yuǎn)程教育不同，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)境對(duì)配合理論教學(xué)、完成培養(yǎng)目標(biāo)、保證教學(xué)質(zhì)量意義重大[2]。參加基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育的，一般是在職在崗醫(yī)學(xué)?？茖W(xué)校畢業(yè)的學(xué)生，他們不僅要提高理論水平和實(shí)踐能力，而且迫切需要提高學(xué)歷層次，以適應(yīng)醫(yī)院和個(gè)人職務(wù)升級(jí)的需要。網(wǎng)絡(luò)教育可以滿足學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，但難以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作及動(dòng)手能力的鍛煉。目前存在三大問題，一是學(xué)生因醫(yī)院工作的特殊性難以“個(gè)別的”“自主的”調(diào)配時(shí)間到學(xué)校實(shí)驗(yàn)室完成系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)；二是受編制和資金條件的限制，缺乏基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育相關(guān)實(shí)踐課程的老師，如實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和管理人員幾乎為零；三是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育主干課程較多，實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容也相對(duì)較多，實(shí)驗(yàn)室不夠用，設(shè)備、試劑和器材購(gòu)置要耗費(fèi)大量資金?？梢?，實(shí)驗(yàn)教學(xué)已成為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育的“短腿”和“不足”，制約著遠(yuǎn)程教育教學(xué)質(zhì)量的提升。因此，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向?qū)W習(xí)者提供仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境、構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)成為現(xiàn)代教育技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展方向。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，一種新型的醫(yī)學(xué)教育模式——模擬醫(yī)學(xué)教育（simulator）迅速興起，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的諸多不足，并與之相互補(bǔ)充、相互促進(jìn)[3]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是用運(yùn)用計(jì)算機(jī)硬件和軟件，仿真各種現(xiàn)實(shí)境界，使用戶接受環(huán)境中的各種刺激，與虛擬環(huán)境中的人及事物進(jìn)行行為和思想的交流[4]。作為一種新型的教學(xué)媒體，其強(qiáng)大的沉浸性、交互性可以幫助學(xué)生理解和掌握知識(shí)點(diǎn)，有利于鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能，將成為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育的重要組成部分。

（一）仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)本質(zhì)是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的醫(yī)學(xué)專業(yè)仿真軟件，研究思路主要結(jié)合所涉及的醫(yī)學(xué)專業(yè)特點(diǎn)，采用軟件工程的理念進(jìn)行構(gòu)建，首先進(jìn)行需求分析，明確系統(tǒng)將建成為基于網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，再對(duì)網(wǎng)絡(luò)功能與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)分別做進(jìn)一步分析[5]。根據(jù)設(shè)計(jì)思路，分析子系統(tǒng)的詳細(xì)需求，分模塊功能實(shí)現(xiàn)。主程序由.Net平臺(tái)開發(fā)，通過多媒體制作軟件Director建立導(dǎo)航，運(yùn)用Photoshop CS完成頁(yè)面設(shè)計(jì)、圖標(biāo)制作和圖片處理。三維部分通過Max建立，動(dòng)畫仿真綜合MAX和Flash等工具，插件開發(fā)、不同軟件之間的接口建立與通信通過.NET平臺(tái)完成，其中運(yùn)用的語言有Lingo、Javascript、C++。制作從需求分析到腳本設(shè)計(jì)，再到功能分解、接口定義，再到功能制作。在虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)先制定稿本流程，再制作相關(guān)3D模型，制作分步動(dòng)畫，進(jìn)行程序編寫。最后系統(tǒng)整合測(cè)試運(yùn)行，根據(jù)反饋對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)，直至發(fā)布。在網(wǎng)絡(luò)功能上，仿真教學(xué)系統(tǒng)既可在校園網(wǎng)上獨(dú)立運(yùn)行，又可與學(xué)校E-Learning平臺(tái)整合，融入課程學(xué)習(xí)，并且可以在校外公共網(wǎng)絡(luò)上通過合法認(rèn)證后登錄學(xué)習(xí)。

（二）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)內(nèi)容

仿真系統(tǒng)中引入了顯微鏡三維模型、實(shí)驗(yàn)室三維漫游、器械三維展示、虛擬訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，在展開某個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境時(shí)，“虛擬現(xiàn)實(shí)”可先展示外部環(huán)境，隨著操作者“走進(jìn)”，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的透視由遠(yuǎn)及近，當(dāng)對(duì)某一層面作“進(jìn)入”操作時(shí)，深一層的景物視圖生成，各部分的狀態(tài)逐層呈現(xiàn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)主要包含機(jī)能學(xué)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)、形態(tài)學(xué)數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)室和人體解剖學(xué)網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)，涵蓋了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)所有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。（1）機(jī)能學(xué)自主學(xué)習(xí)平臺(tái)：包含虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目42項(xiàng)、視聽視頻116個(gè)、自測(cè)題庫(kù)3788題；經(jīng)過近20年的建設(shè)與完善，現(xiàn)已成為機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)學(xué)習(xí)的重要輔助手段，多次獲得省部級(jí)以上優(yōu)秀多媒體競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。（2）形態(tài)學(xué)數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)室：包含視聽視頻36部，切片996張，知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注近萬項(xiàng)；能模擬顯微鏡的虛擬操作、三維展示和虛擬讀片等操作，在倍率與測(cè)量上突破了顯微鏡的功能限制，并可進(jìn)行正常與病理組織切片的自測(cè)與考試。它分為學(xué)生端和管理端，學(xué)生端包括5個(gè)功能模塊：視頻點(diǎn)播、虛擬操作、虛擬讀片、課堂自測(cè)和考試模塊。管理端由七個(gè)功能模塊組成：視頻管理、虛擬操作、數(shù)碼教學(xué)、片庫(kù)管理、試卷管理、考試管理、試卷評(píng)閱。（3）人體解剖學(xué)網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)系統(tǒng)：包括3000多個(gè)解剖標(biāo)本結(jié)構(gòu)辨認(rèn)，6000多道單項(xiàng)、配伍和多項(xiàng)選擇題。該系統(tǒng)的解剖標(biāo)本量大、圖像清晰，解剖結(jié)構(gòu)采用區(qū)域參數(shù)改變的方式突出顯示。配有“標(biāo)本說明”“結(jié)構(gòu)說明”“基本概念”和“知識(shí)拓展”等信息，有利于學(xué)生輕松自主學(xué)習(xí)。另外，3D人體能將人體以半透明方式顯示，通過人體漫游幫助學(xué)習(xí)者進(jìn)一步了解人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)與體表投影關(guān)系。

三、完善醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育體系的措施

（一）加大投入

學(xué)校應(yīng)重視網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育的重要性，每年劃撥固定的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)，?？顚Ｓ靡酝苿?dòng)教育公平。對(duì)平臺(tái)建設(shè)相應(yīng)的軟硬件要定期更新，請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員制作一些優(yōu)良的病理切片，以專業(yè)的水準(zhǔn)拍攝實(shí)驗(yàn)教學(xué)錄像等。

（二）提升課程質(zhì)量

吸收醫(yī)學(xué)和計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)人才，自主設(shè)計(jì)開發(fā)，針對(duì)不同的教育對(duì)象設(shè)計(jì)多層次多樣性的教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)理論與臨床實(shí)際相結(jié)合，注重科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)性和臨床實(shí)用性。以人為本，定期培訓(xùn)，為學(xué)生提供支持幫助服務(wù)。

（三）完善管理機(jī)制

學(xué)校相關(guān)部門全力配合，共同推動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)展。學(xué)校派專職技術(shù)人員對(duì)學(xué)生進(jìn)行虛擬仿真平臺(tái)的培訓(xùn)及推廣，能夠通過遠(yuǎn)程在線加強(qiáng)教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)和監(jiān)督，對(duì)提出的問題給以及時(shí)的反饋，加強(qiáng)師生互動(dòng)。

四、結(jié)語

《全國(guó)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育發(fā)展規(guī)劃》中提出“要轉(zhuǎn)變觀念，逐步實(shí)現(xiàn)教育對(duì)象，教育時(shí)間空間，教育內(nèi)容形式和教育手段的開放[6]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)教學(xué)資源豐富，包括機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)、形態(tài)實(shí)驗(yàn)學(xué)和人體結(jié)構(gòu)學(xué)三門國(guó)家精品課程網(wǎng)站，可共享的資源相當(dāng)多。虛擬實(shí)驗(yàn)避免了消耗大量的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、實(shí)驗(yàn)材料、藥品和試劑給環(huán)境造成的負(fù)面影響，學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中完成各種實(shí)驗(yàn)任務(wù)，在一定程度上其實(shí)驗(yàn)結(jié)果是真實(shí)技能的反映。通過網(wǎng)絡(luò)有針對(duì)性地對(duì)重要實(shí)驗(yàn)技術(shù)反復(fù)練習(xí)，為學(xué)生提供了遠(yuǎn)程自主學(xué)習(xí)平臺(tái)。此外，教師還可對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程進(jìn)行管理、輔導(dǎo)，學(xué)生的操作及結(jié)果系統(tǒng)可以自動(dòng)測(cè)評(píng)?？傊?，構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，彌補(bǔ)了過去基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)遠(yuǎn)程教育理論強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)弱的不足，開辟了遠(yuǎn)程教育的新思路。

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