基于臨床模擬實(shí)驗(yàn)室的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐探索

王海燕 孫曉明 白 婧

（山東協(xié)和學(xué)院，山東 濟(jì)南 250109）

生物化學(xué)是一門(mén)對(duì)生物大分子的結(jié)構(gòu)及其功能進(jìn)行研究并闡釋生命現(xiàn)象本質(zhì)的學(xué)科，廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域[1-2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物化學(xué)課程的重要組成部分，有助于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，提高學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識(shí)和綜合科研能力[3]。

隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)室越來(lái)越多地應(yīng)用于高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，已經(jīng)成為信息化教學(xué)中舉足輕重的一部分[4-5]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣的激發(fā)有重要意義，利于學(xué)生發(fā)揮自身的創(chuàng)新能力。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室具有良好的交互性，也可以拓寬學(xué)生的視野[6]。

一、傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限性

（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式單一、內(nèi)容單調(diào)

以“教師分析原理→操作示范→學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作”模式開(kāi)展的教學(xué)，即采用了“教師講—學(xué)生做”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，這種單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的興趣嚴(yán)重不足。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)互動(dòng)不夠，效果不理想

傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)程序的既定形式使師生之間缺乏互動(dòng)，導(dǎo)致在有限時(shí)間內(nèi)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作存在疑問(wèn)往往不能得到及時(shí)解答?；?dòng)不足使多數(shù)學(xué)生僅僅按照實(shí)驗(yàn)步驟走一遍流程，缺乏思考和對(duì)知識(shí)的滲透理解。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)生經(jīng)常會(huì)有操作失誤或不當(dāng)之處，教師不可能全程關(guān)注到每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，針對(duì)實(shí)驗(yàn)操作中的問(wèn)題常會(huì)糾正不及時(shí)；再有實(shí)驗(yàn)中，教師和學(xué)生之間溝通和互動(dòng)不夠，各小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果校對(duì)不及時(shí)，導(dǎo)致學(xué)生忽視所存在的問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想。

（三）課時(shí)有限，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容受限

筆者通過(guò)多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，生物化學(xué)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)置比例較大，而綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例過(guò)小，這確與生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)有關(guān)。且某些實(shí)驗(yàn)的周期較長(zhǎng)，但實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效率較低，有些實(shí)驗(yàn)所用實(shí)驗(yàn)儀器價(jià)格昂貴，不宜讓學(xué)生動(dòng)手操作。這必然導(dǎo)致生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容受到限制，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能的培養(yǎng)目標(biāo)無(wú)法實(shí)現(xiàn)。

二、臨床模擬實(shí)驗(yàn)室在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

（一）臨床模擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)構(gòu)建

目前，依據(jù)山東協(xié)和學(xué)院現(xiàn)有的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，再結(jié)合醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)特點(diǎn)，課題組在充分討論的基礎(chǔ)上，選取了“難操作、耗時(shí)長(zhǎng)、所需儀器貴重”且對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能重要的項(xiàng)目。首先，對(duì)選取的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分析探討，課題組成員圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)前的導(dǎo)學(xué)案、課前學(xué)習(xí)任務(wù)、線上檢測(cè)、知識(shí)拓展及小組討論等；其次，充分借助于學(xué)?，F(xiàn)有的儀器設(shè)備及臨檢實(shí)驗(yàn)室，建設(shè)成“線上與線下”同步的臨檢模擬實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的配置、實(shí)驗(yàn)室空間布局與醫(yī)院臨床檢驗(yàn)科基本一致，設(shè)立臨檢室、生化室、細(xì)菌室等，同時(shí)在管理和質(zhì)量控制上也將模擬臨床全套流程。

（二）生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)

在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)臨床模擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)構(gòu)建的基礎(chǔ)上，充分利用其中的“生物化學(xué)檢驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)?zāi)K開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這樣實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與檢驗(yàn)專業(yè)的課程-生化檢驗(yàn)教學(xué)直接對(duì)接，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源被充分利用，也為后續(xù)學(xué)習(xí)生物化學(xué)檢驗(yàn)做好鋪墊。

1．常規(guī)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

基于臨床模擬實(shí)驗(yàn)室的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本流程如下：

實(shí)驗(yàn)課前：教師發(fā)布導(dǎo)學(xué)案和任務(wù)單→學(xué)生明確任務(wù)→嘗試進(jìn)行虛擬操作和考核→分組討論→教師跟蹤反饋。

實(shí)驗(yàn)課中：教師點(diǎn)撥→學(xué)生操作→教師隨機(jī)指導(dǎo)反饋。

實(shí)驗(yàn)課后：“線上+線下”綜合評(píng)價(jià)→師生討論、總結(jié)→反饋→拓展思路。

2．技術(shù)性較強(qiáng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

對(duì)于生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分的“質(zhì)粒DNA提取與鑒定、基因克隆表達(dá)、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）”等實(shí)驗(yàn)存在周期長(zhǎng)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)性強(qiáng)和條件不足等問(wèn)題，須專門(mén)工作人員操作，學(xué)生不宜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。而虛擬仿真技術(shù)克服了這些不足，在臨床模擬實(shí)驗(yàn)室學(xué)生均可以順利開(kāi)展這些實(shí)驗(yàn)操作，拓展了生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)課堂，開(kāi)闊了學(xué)生的視野。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，對(duì)試劑配制、實(shí)驗(yàn)流程和參數(shù)設(shè)置等進(jìn)行可視化演示，模擬整個(gè)操作過(guò)程，并得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果[7]。參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生均有機(jī)會(huì)親自嘗試虛擬實(shí)驗(yàn)儀器的操作，且可以進(jìn)行全過(guò)程反復(fù)多次的實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作，借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)學(xué)生可實(shí)現(xiàn)全程多次練習(xí)PCR技術(shù)操作的目的，從而逐漸達(dá)到熟練掌握PCR技術(shù)操作的方法。

3．生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)

采取以“線上”和“線下”結(jié)合的方式評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)，具體評(píng)價(jià)內(nèi)容有課前任務(wù)完成評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)成果評(píng)價(jià)、“線上”互動(dòng)情況、小組任務(wù)等。通過(guò)比對(duì)過(guò)程性成績(jī)和期末成績(jī)（表1所示），實(shí)驗(yàn)班成績(jī)均高于對(duì)照班，并且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0．05）。結(jié)果進(jìn)一步說(shuō)明基于臨床模擬實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生在課前即可熟悉實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程和規(guī)范，且教師能及時(shí)把控學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作情況，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果較好。

表1 過(guò)程性成績(jī)和期末成績(jī)比較

三、臨床模擬實(shí)驗(yàn)室在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

臨床模擬實(shí)驗(yàn)的環(huán)境能給人帶來(lái)逼真的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)感受，通過(guò)計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)單操控即可實(shí)現(xiàn)逼真的實(shí)驗(yàn)操作。移動(dòng)鼠標(biāo)或敲擊鍵盤(pán)操作就可以從不同的角度觀察到實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的特點(diǎn)，這樣的虛擬實(shí)驗(yàn)操作對(duì)于學(xué)生有更強(qiáng)的吸引力，學(xué)生借助虛擬實(shí)驗(yàn)操作增強(qiáng)了其對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作的理解。在今天，虛擬仿真技術(shù)能將最新的科研資料和技術(shù)融入其中，虛擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師的提示和講解能幫助學(xué)生豐富科研知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的思考和對(duì)專業(yè)知識(shí)的運(yùn)用意識(shí)，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

（一）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

臨床模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建，使學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間和空間不再受限，學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可根據(jù)自身的情況選擇相應(yīng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反復(fù)操作訓(xùn)練，增加學(xué)生真實(shí)實(shí)驗(yàn)的感受，提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，可把生物化學(xué)的科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，例如質(zhì)粒DNA提取與鑒定、目的基因克隆表達(dá)、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）等實(shí)驗(yàn)，拓寬了生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的范圍。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用臨床模擬實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式在一定程度更加優(yōu)化，拓展了生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的空間和時(shí)間。

（二）增強(qiáng)互動(dòng)

通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)體系的重新構(gòu)建，使功能靈活，滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的隨機(jī)答疑要求。選擇答疑平臺(tái)功能模塊，學(xué)生即可實(shí)現(xiàn)與教師或者平臺(tái)工作人員進(jìn)行互動(dòng)，或通過(guò)“關(guān)鍵詞”搜索獲得相關(guān)解答，增強(qiáng)了互動(dòng)。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以從多個(gè)不同的角度觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)備的特點(diǎn)，使實(shí)驗(yàn)的效果更加生動(dòng)形象。

臨床模擬實(shí)驗(yàn)中學(xué)生可根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)想，確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)給學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)嶄新的實(shí)驗(yàn)“基地”，在這里學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極主動(dòng)性被充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基本技能得到提高，同時(shí)又間接地幫助學(xué)生提高了創(chuàng)新能力。

（三）提高教學(xué)資源的利用率

臨床模擬實(shí)驗(yàn)室的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通常面對(duì)全體師生開(kāi)放，并提供較全面的臨床及基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的學(xué)習(xí)資源，有助于學(xué)生開(kāi)闊視野，隨時(shí)隨地的方便學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)資源的獲取。虛擬仿真在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，將不受時(shí)間和空間的限制，隨時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)即可登錄平臺(tái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。保障了重要實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行，克服了學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中存在的某些弊端。學(xué)生可在臨床模擬實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，并能獲得參與實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作的感受，使教學(xué)資源得以充分利用。

（四）完善實(shí)驗(yàn)考核體系

傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)往往依據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告和考勤對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核，不利于教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作等狀況的把握。臨床模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不但能增強(qiáng)師生互動(dòng)，且還能夠保存學(xué)生實(shí)驗(yàn)的操作實(shí)錄，教師借助于計(jì)算機(jī)保存的學(xué)生操作實(shí)錄，全方位把握學(xué)生的實(shí)驗(yàn)狀況，給學(xué)生公平合理的考核評(píng)價(jià)，完善了實(shí)驗(yàn)考核體系，更有利于教師有針對(duì)性地加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和理論的指導(dǎo)。

四、結(jié)語(yǔ)

根據(jù)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，構(gòu)建以“導(dǎo)學(xué)”為目標(biāo)，以學(xué)生“虛擬+真實(shí)”實(shí)驗(yàn)為主導(dǎo)的醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，并在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)借助虛擬仿真技術(shù)，生動(dòng)、逼真地模擬實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性，激發(fā)學(xué)生動(dòng)手操作的欲望，使教師隨時(shí)把握學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài)，更有針對(duì)性地給他們加強(qiáng)輔導(dǎo)。

教學(xué)實(shí)踐表明，在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)開(kāi)展的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，豐富了生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，拓展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式，同時(shí)有助于引領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用生物化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際的問(wèn)題，有效提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)能更好地提高學(xué)生的實(shí)操技能，并一定程度上彌補(bǔ)真實(shí)實(shí)驗(yàn)所需條件的不足，為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。