基于虛擬仿真技術(shù)開展臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

崔力文，張志華

(忻州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 醫(yī)學(xué)系醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)教研室，山西 忻州 034000)

最近幾年，隨著我國(guó)虛擬仿真技術(shù)的快速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，對(duì)基于虛擬仿真技術(shù)開展臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作提出了更高的要求，但是，臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在很多問題，影響了臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的順利開展。因此，關(guān)于“基于虛擬仿真技術(shù)開展臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究”這一話題成為了社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，為了提高臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，加強(qiáng)虛擬仿真技術(shù)的不斷完善，必須針對(duì)問題進(jìn)行深入研究并給出有效的解決對(duì)策，為臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展創(chuàng)造更大的價(jià)值。文章首先介紹了臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，然后研究了模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，接著，針對(duì)臨床生化檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建，詳細(xì)介紹了自動(dòng)生化分析儀的使用模塊、常規(guī)項(xiàng)目的檢測(cè)模塊、質(zhì)量控制和規(guī)范操作模塊。最后，對(duì)臨床生化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用進(jìn)行了展望。

1 臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題

目前，由于臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)采用了傳統(tǒng)的板書教學(xué)模式，導(dǎo)致臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的工作在開展的過程中，出現(xiàn)了以下幾個(gè)問題：第一是實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源嚴(yán)重短缺。開展臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)會(huì)需要很多大型器材[1]，這些大型器材費(fèi)用特別昂貴，但是學(xué)校投入實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資金非常有限，所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用的大型器材少之又少，甚至已經(jīng)老化的大型器材不能及時(shí)更新，除此之外，學(xué)校由于擴(kuò)招，學(xué)生的人數(shù)一年比一年多，但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)用到的器材卻非常有限，導(dǎo)致某些教師可能沒有器材，而無法進(jìn)行臨床生化實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，從而造成一種嚴(yán)重的現(xiàn)象就是學(xué)生只有理論學(xué)習(xí)，沒有實(shí)踐學(xué)習(xí)，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力。第二，臨床生化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單一，不能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。因?yàn)?，臨床生化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要是對(duì)某項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)和驗(yàn)證，這種教學(xué)的內(nèi)容非常單一，教師在對(duì)某項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證的過程中[2]，通常先講解實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)，接下來學(xué)生開始按照教師講解的實(shí)驗(yàn)步驟和注意事項(xiàng)，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中規(guī)中矩的操作，這種被動(dòng)式的學(xué)習(xí)不利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，同時(shí)也不利于培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新能力。

2 模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)

模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，顧名思義就是教師通過使用計(jì)算機(jī)多媒體，運(yùn)用3D動(dòng)畫技術(shù)將實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)過程生動(dòng)逼真的再現(xiàn)給學(xué)生，以便達(dá)到高效教學(xué)的目的。這種模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)有一個(gè)顯著的特點(diǎn)就是讓學(xué)生直觀形象的感受實(shí)驗(yàn)的整個(gè)操作過程，極大的提高了實(shí)驗(yàn)的趣味性。除此之外，通過模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以讓學(xué)生在虛擬的仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，毫無阻礙的對(duì)各種各樣的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)[3]，并且通過模擬仿真的實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一模一樣的，甚至通過模擬仿真實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)效果比在真實(shí)環(huán)境中的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)驗(yàn)效果更好。模擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)還有一個(gè)很大優(yōu)勢(shì)，通過模擬大型實(shí)驗(yàn)器材設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有效的避免了學(xué)校對(duì)昂貴的大型實(shí)驗(yàn)器材的購買，從而降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的器材購買成本。綜上所述，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)有以下幾個(gè)特點(diǎn)，第一個(gè)特點(diǎn)是學(xué)生通過模擬虛擬的實(shí)驗(yàn)室，虛擬的大型實(shí)驗(yàn)器材，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不需要使用真實(shí)的器材，從而降低了學(xué)校購買器材的成本，進(jìn)而大大降低了實(shí)驗(yàn)成本。第二個(gè)特點(diǎn)是通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，可以有效的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的意識(shí)，同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ酥?，還能促進(jìn)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合能力的提升，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，可以幫助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解[4]。第三個(gè)特點(diǎn)是沒有時(shí)間和空間的限制，學(xué)生足不出戶就可以進(jìn)行任何實(shí)驗(yàn)，方便學(xué)生靈活自由的安排自己的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。第四個(gè)特點(diǎn)是豐富實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，對(duì)于那些在學(xué)校實(shí)訓(xùn)室難以開展的重要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的方法完成，例如：在虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)室中開設(shè)那些實(shí)驗(yàn)過程復(fù)雜、消耗時(shí)間長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)器材昂貴的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

3 臨床生化檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建

3.1 自動(dòng)生化分析儀的使用模塊

圖1 自動(dòng)生化分析儀的模塊框圖

對(duì)臨床生化檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建需要研究的第一個(gè)模塊是自動(dòng)生化分析儀的使用模塊。自動(dòng)生化分析儀價(jià)格非常昂貴，并且自動(dòng)化分析儀的體積龐大，占用空間，需要單獨(dú)放置到一個(gè)獨(dú)立的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室，不利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)與自動(dòng)生化分析儀之間進(jìn)行有效的連接[5]。為了解決這個(gè)問題，可以通過對(duì)自動(dòng)生化分析儀的使用過程進(jìn)行詳細(xì)的講解，例如，根據(jù)圖1對(duì)自動(dòng)生化分析儀的內(nèi)部構(gòu)造、工作原理、操作注意事項(xiàng)、維修方式等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)介紹。為此，在對(duì)虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建的過程中，可以通過計(jì)算機(jī)多媒體的形式介紹自動(dòng)生化分析儀的內(nèi)部構(gòu)造，通過演示文稿的形式介紹自動(dòng)生化分析儀的工作原理，通過使用虛擬仿真技術(shù)介紹自動(dòng)生化分析儀的操作注意事項(xiàng)。這樣不僅豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，而且提高了儀器設(shè)備的學(xué)習(xí)效率，除此之外，通過對(duì)自動(dòng)生化分析儀的使用過程進(jìn)行詳細(xì)的講解，對(duì)真實(shí)的儀器使用打下了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，從而極大的提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。

3.2 常規(guī)項(xiàng)目的檢測(cè)模塊

對(duì)臨床生化檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行構(gòu)建需要研究的第二個(gè)模塊是常規(guī)項(xiàng)目的檢測(cè)模塊。首先要對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)用到的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置的參數(shù)都相當(dāng)抽象，導(dǎo)致學(xué)生對(duì)參數(shù)的理解不夠到位，為了解決這個(gè)問題，可以運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式進(jìn)行解決。針對(duì)圖2的常規(guī)項(xiàng)目檢測(cè)的模塊框圖，應(yīng)用模擬的自動(dòng)生化分析儀進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)定[6]。例如：教師在操作模擬自動(dòng)生化分析儀系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)定的示教過程中，根據(jù)圖2的常規(guī)項(xiàng)目檢測(cè)的模塊框圖給學(xué)生進(jìn)行詳細(xì)的介紹和講解，從而讓學(xué)生對(duì)圖2的常規(guī)項(xiàng)目檢測(cè)的模塊框圖有深刻的認(rèn)識(shí)和理解，從而提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的參數(shù)的理解能力，有利于實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目后期順利開展。

圖2 常規(guī)項(xiàng)目檢測(cè)的模塊框圖

3.3 質(zhì)量控制和規(guī)范操作模塊

最近幾年，越來越多的人對(duì)臨床檢驗(yàn)的質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)提出了更高的要求[7]，所以，為了滿足人們對(duì)臨床檢驗(yàn)的質(zhì)量控制的標(biāo)準(zhǔn)提出的要求，所有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都必須經(jīng)過室內(nèi)質(zhì)量控制和室間質(zhì)量評(píng)價(jià)，從而保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性和準(zhǔn)確性。但是由于影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不確定的因素有很多，并且有些因素是不可控制的，所以，會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與病人的臨床表現(xiàn)不符合的問題，從而造成病人病情的誤診，進(jìn)而延遲了病人的康復(fù)的時(shí)間，甚至惡化了病人的病情[8]。為了避免出現(xiàn)這個(gè)問題，可以通過使用虛擬仿真技術(shù)，從質(zhì)量的控制處理、檢測(cè)過程、規(guī)范操作、結(jié)果分析等多個(gè)方面向?qū)W生演示整個(gè)質(zhì)量控制操作規(guī)范，通過向?qū)W生演示整個(gè)質(zhì)量控制操作規(guī)范，有助于學(xué)生對(duì)整個(gè)質(zhì)量控制操作規(guī)范有更深刻的認(rèn)識(shí)和理解?？偠灾?，質(zhì)量控制就是控制整個(gè)測(cè)定過程的各個(gè)環(huán)節(jié)，以使每個(gè)環(huán)節(jié)的誤差減到最小，滿足臨床對(duì)測(cè)定結(jié)果準(zhǔn)確性的需要，同時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能會(huì)引起誤差突然變大的影響因素，并及時(shí)予以糾正。

4 臨床生化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用展望

通過對(duì)臨床生化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的運(yùn)用，有利于激發(fā)學(xué)生對(duì)臨床生化實(shí)驗(yàn)的積極性，提高學(xué)生自主動(dòng)手實(shí)驗(yàn)及規(guī)范化操作的能力，從而增強(qiáng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力，使其在對(duì)臨床生化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，加深對(duì)臨床生化知識(shí)的認(rèn)識(shí)和理解，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果。同時(shí)，教師在運(yùn)用臨床生化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，沒有時(shí)間和空間的限制，隨時(shí)隨地都可以進(jìn)行臨床生化實(shí)驗(yàn)，并可以實(shí)時(shí)了解每個(gè)學(xué)生操作和掌握的情況，可以有效提高生化檢驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課堂的教學(xué)質(zhì)量及效率，提高了教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和效率，同時(shí)也有利于學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況，針對(duì)性的動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)。

隨著教學(xué)方式的不斷創(chuàng)新和改革，臨床生化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用會(huì)受到越來越多的學(xué)校的重視，同時(shí)臨床生化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用也會(huì)越來越普及。越來越多的學(xué)者也會(huì)積極投入到關(guān)于“基于虛擬仿真技術(shù)開展臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究”中，以不斷豐富虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

通過構(gòu)建臨床生化檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，可以有效解決臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，同時(shí)提高了臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，為我國(guó)虛擬仿真技術(shù)的快速發(fā)展產(chǎn)生了重大影響和參考價(jià)值。除此，也強(qiáng)化了臨床生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作者對(duì)臨床生化檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建的重視，對(duì)臨床生化檢驗(yàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建工作的順利開展起著重要的意義。