5G 時(shí)代醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)3D虛擬仿真平臺(tái)建設(shè)探索

金花，劉國(guó)利，樊志菲，楊艷，董麗剛

（1.內(nèi)蒙古民族大學(xué)附屬醫(yī)院 檢驗(yàn)科，內(nèi)蒙古通遼 028007；2.內(nèi)蒙古民族大學(xué) 醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古通遼 028007）

醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)是一門多學(xué)科融合，實(shí)踐性、技術(shù)性較強(qiáng)的專業(yè)。隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、智能醫(yī)學(xué)、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的出現(xiàn)，以及2012 年教育部統(tǒng)一將高等教育五年制醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)改成四年制醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)，對(duì)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)人才培養(yǎng)提出了更高要求[1-2]。“五年制改四年制”這一重大調(diào)整，專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)由原來(lái)的培養(yǎng)“醫(yī)學(xué)高級(jí)專門人才”調(diào)整為培養(yǎng)“既能從事醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)又能從事實(shí)驗(yàn)室診斷的應(yīng)用型醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)高等專項(xiàng)人才”[2]，這一目標(biāo)的調(diào)整更加明確了人才的培養(yǎng)要本著“以患者/臨床為中心”的服務(wù)理念。為此，內(nèi)蒙古民族大學(xué)圍繞醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)對(duì)實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行改革，引入了3D 虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式在5G 時(shí)代快速發(fā)展，3D 虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)能優(yōu)化教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與創(chuàng)新意識(shí)，有利于學(xué)生進(jìn)行探索性學(xué)習(xí)，全面提高學(xué)生綜合素質(zhì)，為社會(huì)培養(yǎng)應(yīng)用型醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)人才。

1 5G時(shí)代3D虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)的特點(diǎn)

傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于受實(shí)驗(yàn)室硬件和操作安全性的限制，某些操作實(shí)驗(yàn)未能有效開展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法達(dá)到要求，也不能充分提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能[3-4]。而5G技術(shù)支撐下的3D 虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建能彌補(bǔ)以上不足，目前，3D 虛擬仿真技術(shù)已在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，充分提升了學(xué)生的實(shí)踐能力[5]。它作為新時(shí)代高新技術(shù)產(chǎn)物，初步在教學(xué)、科研[6]以及醫(yī)療等行業(yè)有了一定的應(yīng)用，同樣會(huì)在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中起到引領(lǐng)作用[7]。它是在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支撐下通過網(wǎng)絡(luò)操作，模擬實(shí)踐教學(xué)，從而達(dá)到仿真教學(xué)的目的[8]。5G 時(shí)代的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式快速發(fā)展，5G 作為網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的新產(chǎn)物，在教育醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景，虛擬仿真技術(shù)能使醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)學(xué)生直觀流暢地體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的過程[9]，使得醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)教師在教學(xué)中可以不局限于教室、實(shí)驗(yàn)室等場(chǎng)所，只要在5G 網(wǎng)絡(luò)信息覆蓋的區(qū)域，就能開展教學(xué)。借助5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，根據(jù)檢驗(yàn)科需求設(shè)置臨床檢驗(yàn)組、生物化學(xué)組、免疫組、微生物組、分子生物組等不同崗位教育教學(xué)游戲，通過游戲設(shè)置不同檢測(cè)項(xiàng)目的關(guān)卡，學(xué)生通過各個(gè)關(guān)卡體驗(yàn)到不同的結(jié)果，3D 智慧實(shí)驗(yàn)室既能增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能記錄學(xué)生在實(shí)踐中的操作過程，有利于教師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并指導(dǎo)學(xué)生正確操作[10]。

2 3D虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的必要性

2.1 3D 虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育理念的產(chǎn)物

醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)是理論和實(shí)踐相結(jié)合的一門專業(yè)?，F(xiàn)代教育理念決定了醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)的重要性，尤其在保證一定理論教學(xué)的基礎(chǔ)上適度增加實(shí)踐課程教學(xué)。理論課程以檢驗(yàn)項(xiàng)目的臨床意義、檢測(cè)原理、儀器設(shè)備基本結(jié)構(gòu)、儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)操作流程為知識(shí)點(diǎn)，主要是以教師講解和分析來(lái)完成；而實(shí)踐課程更注重對(duì)于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，學(xué)生根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目自主操作、分析報(bào)告及解讀操作過程。在實(shí)驗(yàn)過程中，若學(xué)生操作不規(guī)范或出現(xiàn)其他困難時(shí)，教師給予指導(dǎo)和幫助。這種教育模式需要構(gòu)建硬件設(shè)備齊全的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；膶?shí)驗(yàn)室，然而所需的實(shí)驗(yàn)室儀器大型設(shè)備價(jià)格昂貴且更新?lián)Q代比較快，部分高校經(jīng)費(fèi)不足，很難滿足教學(xué)需求。3D 虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)建的人機(jī)交互的三維平臺(tái)[11]，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中能反復(fù)操作，且不涉及耗材問題，能開展臨床實(shí)習(xí)中難以操作的實(shí)驗(yàn)，從而提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的參與度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.2 3D 虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)適應(yīng)新時(shí)代教學(xué)對(duì)象

隨著醫(yī)學(xué)教育的改革，傳統(tǒng)教育教學(xué)模式不能滿足應(yīng)用型醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)高等專項(xiàng)人才的培養(yǎng)要求。5G 時(shí)代3D 虛擬仿真醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用能滿足新型復(fù)合型醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)人才的需求。

大學(xué)生能夠熟練掌握網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)新生事物有很強(qiáng)的適應(yīng)能力和敏感性，他們可以隨時(shí)隨地用手機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)試劑，根據(jù)虛擬實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)操作流程進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

在虛擬實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生全程參與病人標(biāo)本采集、接受運(yùn)送標(biāo)本、檢測(cè)前處理、選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、標(biāo)本檢測(cè)、標(biāo)本檢測(cè)后審核發(fā)報(bào)告以及報(bào)告解讀，環(huán)節(jié)較多，分工較細(xì)。學(xué)生喜歡網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下3D 虛擬教學(xué)平臺(tái)提供的形象、生動(dòng)的人機(jī)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，從而構(gòu)建知識(shí)體系，形成主動(dòng)探究知識(shí)的能力。

2.3 社會(huì)發(fā)展決定人才培養(yǎng)模式

隨著科技的快速發(fā)展，檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)的作用日益突出，它既包括現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，又與臨床融合[12]，正向自動(dòng)化、智能化的方向發(fā)展，尤其是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)技術(shù)人員的作用越來(lái)越重要。崗位分工的精細(xì)化、多元化，對(duì)檢驗(yàn)技術(shù)人員的素質(zhì)和能力有了更高的要求，以往醫(yī)學(xué)院校由于受資金、場(chǎng)地等方面因素的制約，很難提供醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)所需的高端實(shí)驗(yàn)器材，使得醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍采用傳統(tǒng)講授的教學(xué)方法，學(xué)生對(duì)儀器缺乏認(rèn)知，未能結(jié)合實(shí)際操作理解實(shí)驗(yàn)原理?，F(xiàn)今，3D 虛擬仿真教學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)恰恰彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的缺陷。3D 虛擬仿真平臺(tái)利用虛擬仿真技術(shù)，讓學(xué)生了解并學(xué)習(xí)到前沿的實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法和先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)儀器的工作原理，學(xué)生能夠?qū)W(xué)習(xí)的理論知識(shí)和檢驗(yàn)科工作有機(jī)銜接，實(shí)現(xiàn)課堂知識(shí)的遷移和實(shí)驗(yàn)操作能力的提升。

3 3D虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)建設(shè)

當(dāng)前，醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)教學(xué)尚不能滿足各層次學(xué)生需求，為了滿足社會(huì)發(fā)展需要，培養(yǎng)高層次醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)人才，需要構(gòu)建一個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備齊全、實(shí)驗(yàn)室空間配置合理的3D 虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)。該虛擬平臺(tái)將檢驗(yàn)科常規(guī)的大型儀器設(shè)備原理、結(jié)構(gòu)、基本操作制成數(shù)字3D 動(dòng)畫，涉及虛擬儀器設(shè)備、虛擬實(shí)驗(yàn)、虛擬檢驗(yàn)項(xiàng)目等方面；整個(gè)虛擬教學(xué)平臺(tái)分成臨床檢驗(yàn)組、急診檢驗(yàn)組、生物化學(xué)檢驗(yàn)組、感染免疫檢驗(yàn)組、微生物檢驗(yàn)組、分子遺傳學(xué)檢驗(yàn)組6 個(gè)專業(yè)組以及前處理區(qū)、辦公區(qū)、文檔資料區(qū)及耗材試劑倉(cāng)庫(kù)等。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可整體了解檢驗(yàn)科各項(xiàng)工作。

4 建立3D虛擬教學(xué)平臺(tái)的數(shù)字資料庫(kù)

血液和體液形態(tài)是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)也是教學(xué)難點(diǎn)。多數(shù)情況下，課程理論學(xué)習(xí)以文字描述細(xì)胞、寄生蟲、結(jié)晶等形態(tài)特點(diǎn)，這些內(nèi)容比較枯燥，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高、難以記憶。由于學(xué)校很難收集適合教學(xué)用的典型血液、體液形態(tài)標(biāo)本，即便是有典型形態(tài)標(biāo)本，但涂片保存時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)存在染色效果差等問題，給醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)造成困難。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化血液學(xué)檢驗(yàn)形態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)具有非常重要的意義。3D 虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)能建立臨床典型形態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)，可以解決醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)實(shí)踐教學(xué)中形態(tài)學(xué)資源匱乏問題。調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前國(guó)際通用醫(yī)學(xué)教學(xué)中普遍采用典型案例式[13-16]和提問式為基礎(chǔ)的教學(xué)模式[17-19]。3D 虛擬教學(xué)平臺(tái)可以錄入保存臨床常見病例及疑難病例資料，學(xué)生可以針對(duì)異常檢驗(yàn)結(jié)果查閱病人病史，比如首先觀察血液涂片，發(fā)現(xiàn)異常形態(tài)細(xì)胞時(shí)在系統(tǒng)里點(diǎn)擊查看病史及血液常規(guī)檢查結(jié)果，甚至進(jìn)一步查閱血液病綜合診斷MICM 的各項(xiàng)檢查結(jié)果，分析結(jié)果，先進(jìn)行小組內(nèi)討論，再與帶教教師一起對(duì)具體問題展開具體分析，培養(yǎng)學(xué)生思考分析和解決問題的能力。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，5G 的廣泛應(yīng)用為各行各業(yè)賦能。3D 虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，有效解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目因條件不具備而無(wú)法開展的問題。通過3D 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可不受時(shí)間和場(chǎng)地的限制隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在現(xiàn)代信息技術(shù)的推動(dòng)下發(fā)生了重大變革，現(xiàn)代信息技術(shù)為理論和實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合提供了有效途徑。借助3D 虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提高了醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)教學(xué)水平，更新了教育教學(xué)理念，為理論教學(xué)和臨床實(shí)踐提供了便利，有效促進(jìn)了醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)專業(yè)的發(fā)展。