法醫(yī)學(xué)虛擬仿真平臺的構(gòu)建與應(yīng)用

毛征生　袁藝標(biāo)　蘇川　陳峰

摘 要 虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)是實現(xiàn)高等教育現(xiàn)代化的重要途徑，同時也是全面提升學(xué)生實驗技能最有效的方法之一。文章分別從虛擬仿真教學(xué)背景、平臺架構(gòu)模式、平臺構(gòu)建和平臺應(yīng)用方面出發(fā)，論述了法醫(yī)學(xué)虛擬仿真平臺的構(gòu)建方法和應(yīng)用前景，為法醫(yī)教學(xué)改革和提升本科教學(xué)水平提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 法醫(yī)學(xué) 虛擬仿真 教學(xué)改革

中圖分類號：TP391.9 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.06.018

Construction and Application of Virtual Forensic Simulation Platform

MAO Zhengsheng， YUAN Yibiao， SU Chuan， CHEN Feng

（Department of Forensic Medicine， Nanjing Medical University， Nanjing， Jiangsu 211166）

Abstract The construction of virtual simulation experiment teaching center is not only an important way to realize the modernization of higher education， but also one of the most effective ways to improve students' experimental skills in an all-round way. Based on the background of virtual simulation teaching， platform architecture， platform construction and platform application， this paper discusses the construction methods and application prospects of virtual simulation platform for forensic medicine， which provides theoretical basis for the reform of forensic medicine teaching and the improvement of undergraduate teaching level.

Keywords forensic medicine； virtual simulation； teaching reform

為貫徹落實《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》（教高[2012]4號）精神，教育部在2013年發(fā)布了《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》（教高司函[2013]94號），并于同年8月啟動首批國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心申報工作，截至目前為止，全國已建設(shè)有300個國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心。[1-2]由于虛擬仿真實驗具有高度還原性、高安全性和高創(chuàng)新性等優(yōu)點，這種技術(shù)已經(jīng)成為緩解實驗教學(xué)條件不足、提升學(xué)生創(chuàng)新能力以及激發(fā)學(xué)生潛能的有效方法。[3]

法醫(yī)學(xué)是一門實踐性很強的學(xué)科，實驗練習(xí)是本專業(yè)學(xué)生掌握法醫(yī)學(xué)專業(yè)知識和相關(guān)技能的重要方法。然而，在法醫(yī)學(xué)實驗實踐中，面臨許多傳統(tǒng)方法難以解決的問題，如尸體解剖資源緊缺以及大型儀器設(shè)備昂貴，難以安排學(xué)生實際操作等問題。虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，可以為解決法醫(yī)學(xué)中的這些難題提供切實可行的方法。

1 法醫(yī)學(xué)虛擬仿真平臺架構(gòu)模式選擇

傳統(tǒng)的虛擬仿真平臺架構(gòu)模式主要包括“B/S架構(gòu)”和“C/S架構(gòu)”?！癇/S架構(gòu)”是指數(shù)控虛擬仿真系統(tǒng)基于Browser/Server，即使用瀏覽器/服務(wù)器為基礎(chǔ)的架構(gòu)模式。[4]“C/S架構(gòu)”是指數(shù)控虛擬仿真系統(tǒng)基于Client/Server，即使用客戶/服務(wù)器為基礎(chǔ)的架構(gòu)模式。“C/S架構(gòu)”客戶端須要安裝應(yīng)用程序，相比較而言，“B/S架構(gòu)”客戶端可以通過瀏覽器訪問虛擬仿真用戶平臺，采用互聯(lián)網(wǎng)進行通信，這樣就突破了時間和空間的限制，方便用戶隨時隨地進行使用。[5]“B/S架構(gòu)”模式是目前虛擬仿真平臺普遍采用的一種模式，因此，法醫(yī)學(xué)虛擬仿真平臺的建設(shè)也應(yīng)該首選這種架構(gòu)模式。

2 法醫(yī)學(xué)虛擬仿真平臺構(gòu)建

法醫(yī)學(xué)虛擬仿真平臺主要由兩大模塊組成，包括學(xué)生模塊和教師模塊。學(xué)生模塊包括訓(xùn)練模塊、考核模塊以及互動模塊。教師模塊主要由用戶與權(quán)限管理模塊和學(xué)習(xí)統(tǒng)計與分析模塊，如圖1所示。

2.1 學(xué)生模塊

（1）訓(xùn)練模塊。訓(xùn)練模塊主要是對特定實驗對象和場景進行虛擬仿真建模，學(xué)生通過人機交互的虛擬操作進行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，經(jīng)過反復(fù)操作訓(xùn)練，使學(xué)生熟悉法醫(yī)學(xué)實際工作流程并掌握相關(guān)操作技能。

（2）考核模塊。考核模塊主要是模擬具體案件的全部要素，讓學(xué)生結(jié)合自己掌握的知識和前期訓(xùn)練的結(jié)果，對案件進行處理。通過這一模塊，可以考查學(xué)生專業(yè)知識和實驗技能的掌握程度。

（3）互動模塊。互動模塊提供一個開放的學(xué)習(xí)交流平臺，學(xué)生可以在這個平臺分享實驗經(jīng)驗和學(xué)習(xí)心得，還可以邀請老師一起討論解決實驗中遇到的問題?；悠脚_提升學(xué)生在教學(xué)中的參與程度，使得學(xué)生既是知識的接收者，同時也是知識的創(chuàng)造者。

2.2 教師模塊

（1）用戶與權(quán)限管理模塊。該模塊主要是定義不同角色在教學(xué)場景中的權(quán)限，包括學(xué)生、教師和平臺管理員。學(xué)生可以通過選課碼、教師導(dǎo)入名單等方式加入課堂，完成老師發(fā)布的虛擬實驗并提交相關(guān)實驗報告。教師作為課程負責(zé)人，對課程進行管理，配置實驗時間以及時時查看統(tǒng)計信息等。平臺管理員擁有最高權(quán)限，可以對整個平臺系統(tǒng)進行管理。另外，根據(jù)實際需要，也可以增加助教、評審專家等角色并賦予相關(guān)權(quán)限。[6]

（2）學(xué)習(xí)統(tǒng)計與分析模塊。這一模塊能夠動態(tài)記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)軌跡，通過列表、柱形圖和雷達圖、路徑圖等多種形式全方位反饋學(xué)生學(xué)習(xí)的每個環(huán)節(jié)。同時實現(xiàn)對班級均分、班級分項均分以及分項分數(shù)分布等進行統(tǒng)計，為進一步優(yōu)化平臺模塊提升教學(xué)質(zhì)量提供數(shù)據(jù)支持。

根據(jù)以上組成模塊，結(jié)合法醫(yī)學(xué)實際案例，擬構(gòu)建的法醫(yī)學(xué)虛擬仿真平臺如圖2所示。

3 法醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗平臺的應(yīng)用

法醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗平臺在本科教學(xué)中的實際應(yīng)用主要有教學(xué)模式和考試模式這兩種形式。（1）教學(xué)模式。法醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗平臺可以延伸實驗教學(xué)的時間和空間，克服法醫(yī)學(xué)實驗中大型儀器貴重、尸體解剖資源短缺以及犯罪現(xiàn)場重現(xiàn)困難等問題，為學(xué)生提供生動的學(xué)習(xí)體驗。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于法醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)，在很大程度上加深學(xué)生對知識的直觀認識，同時也提高了學(xué)生的實際操作能力。（2）考試模式。與傳統(tǒng)考試模式相比，法醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗平臺的考試模式更加全面。傳統(tǒng)考試模式是靜態(tài)模式下對知識點分割式的記憶考查，而虛擬仿真系統(tǒng)是動態(tài)模式下對學(xué)生知識記憶、實驗操作以及綜合分析能力的整體考核，更能體現(xiàn)學(xué)生滿足實際工作需要的真實水平。

4 結(jié)語

全面提高高等教育質(zhì)量是我國教育發(fā)展的長期目標(biāo)，其中提升本科教學(xué)質(zhì)量是這一工作的重要組成部分。目前，隨著學(xué)科的發(fā)展和社會環(huán)境的改變，法醫(yī)學(xué)在本科教學(xué)領(lǐng)域也存在著發(fā)展瓶頸。由其是尸體解剖資源緊缺以及大型儀器設(shè)備昂貴等因素導(dǎo)致法醫(yī)學(xué)實驗難以順利開展，這一現(xiàn)實條件嚴重制約法醫(yī)學(xué)專業(yè)本科教學(xué)水平的提高。虛擬仿真作為一種新興技術(shù)，已經(jīng)在生物醫(yī)療、經(jīng)濟管理、電子電力等眾多學(xué)科成功建立虛擬仿真實驗平臺，體現(xiàn)出其具有重大的應(yīng)用價值。法醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗平臺的建立，不僅為法醫(yī)學(xué)實驗開展提供有效解決途徑，也為本科教學(xué)改革以及全面提升本科教學(xué)水平提供新的思路。

*通訊作者：陳峰

基金項目：江蘇省高等教育教改研究立項課題（編號：2017JSJG182），南京醫(yī)科大學(xué)教改研究立項課題（編號：ZD2017004）

參考文獻

[1] 王曜暉，周萬津，姚新生，楊俊偉，趙智權(quán)，葛正龍.醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè)與探索[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2018.20（12）：1128-1131.

[2] 祖強，魏永軍.國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)現(xiàn)狀探析[J].實驗技術(shù)與管理，2015.32（11）：156-158.

[3] 杜彥敏.基于虛擬仿真技術(shù)的實驗教學(xué)中心建設(shè)研究[J].教育教學(xué)論壇，2018（15）：273-274.

[4] 伊延吉.基于B/S架構(gòu)的數(shù)控虛擬仿真實驗中心建設(shè)研究[J].吉林省經(jīng)濟管理干部學(xué)院學(xué)報，2016.30（06）：124-125.

[5] 唐光艷.基于B/S架構(gòu)的虛擬實驗室研究與實現(xiàn)[J].遼寧師專學(xué)報（自然科學(xué)版），2011.13（02）：53-54，57.

[6] 李林，陳宇峰，李仲君，李鳳霞.大規(guī)模在線虛擬實驗教學(xué)平臺的建設(shè)與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2018.35（07）：144-147.