醫(yī)學檢驗技術虛擬仿真實驗教學發(fā)展

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［提要］隨著醫(yī)學檢驗技術教學的不斷改革與創(chuàng)新，虛擬仿真實驗教學已成為教師的重要教學手段，各醫(yī)科院校里的虛擬仿真實驗教學中心也成為醫(yī)學檢驗技術信息化的重要組成部分，如何實現(xiàn)醫(yī)學檢驗技術虛擬仿真實驗教學中心的可持續(xù)發(fā)展是一項重要的任務。通過對醫(yī)學檢驗技術虛擬仿真實驗教學中心的現(xiàn)狀進行梳理，分析影響虛擬仿真實驗教學中心可持續(xù)發(fā)展的問題和制約的因素，提出可持續(xù)發(fā)展的資源利用與開發(fā)舉措，以及以知識產(chǎn)權保護體系、經(jīng)費保障機制、長效激勵機制為主體的管理體系和運行機制。

［關鍵詞］實驗室技術和方法；教學方法；仿生學；計算機通信網(wǎng)絡

1虛擬仿真實驗教學中心可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵與建設任務

虛擬仿真實驗教學中心可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵包含2個方面：（1）具有智能發(fā)展性。虛擬仿真實驗教學中心建設要根據(jù)學科的發(fā)展規(guī)劃以及學科建設的新要求，在當前現(xiàn)有的資源基礎上不斷加入新的內(nèi)容、新的知識和新的技術手段［3］。（2）具有可持續(xù)發(fā)展性。即保證發(fā)展的長遠性和不間斷性，這就要求虛擬仿真實驗教學中心要立足學校的高度，打破學科的局限，整合各學科信息化實驗教學資源，發(fā)揮企業(yè)開發(fā)實力強、支持服務能力好的優(yōu)勢，以培養(yǎng)學生扎實的綜合實驗設計能力與創(chuàng)新能力為出發(fā)點，創(chuàng)造性地建設與應用高水平軟件共享虛擬實驗、儀器共享虛擬實驗和遠程控制虛擬實驗等教學資源，提高教學能力，拓展實踐領域，豐富教學內(nèi)容，降低成本和風險，開展綠色實驗教學［4］。具體應做到以下幾點：（1）管理平臺的建設。虛擬仿真實驗教學中心不是單一學科專業(yè)的封閉式實驗室，而應該是多學科、多學校、多地區(qū)的實驗教學資源平臺，需要一個兼容性強，且具備擴展性和前瞻性的共享管理平臺來管理實驗教學資源，以實現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的實驗教學資源共享。（2）保障持續(xù)性運行經(jīng)費的投入。虛擬仿真實驗教學中心的建設與發(fā)展需要虛擬仿真實驗項目與軟件的不斷開發(fā)、維護與更新，必須要有持續(xù)性的經(jīng)費支持，沒有持續(xù)性的經(jīng)費支持，虛擬仿真實驗教學中心不可能得到良好持續(xù)的發(fā)展。（3）建立管理體制與運行機制。完善良好的管理體制和合理的運行機制是虛擬仿真實驗教學中心高效運轉(zhuǎn)的前提，多學科、多專業(yè)的實驗教學資源融合平臺需要有好的管理體制與運行機制以確保各項實驗教學目標的實現(xiàn)［5］。（4）探索校企共建共管的新模式和新途徑，建立可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實驗教學服務支撐體系。

2虛擬仿真實驗教學中心建設的必要性

培養(yǎng)創(chuàng)新型和實用型的“一專多能”高素質(zhì)檢驗人才離不開實驗教學這一重要環(huán)節(jié)。醫(yī)學虛擬仿真實驗是針對醫(yī)學實驗的現(xiàn)象及過程，通過仿真、虛擬現(xiàn)實、多媒體等技術及相關設備將操作實踐與實驗材料、實驗儀器、實驗內(nèi)容、實驗方法步驟等相互結(jié)合構建高度仿真的虛擬實驗對象，學生能在高仿真度的虛擬環(huán)境中開展實驗，達到教學目標所要求的教學效果［6］。而醫(yī)學檢驗技術是一門實踐性和應用性均很強的學科。臨床檢驗工作者要熟練掌握常用檢驗儀器的實驗原理與操作技能，具備分析問題和解決問題的獨立工作能力，這需要經(jīng)歷一個較漫長的過程。長期以來，檢驗專業(yè)的教學常以教師授課、學生聽課及進行常規(guī)的實驗操作和課后看書復習的傳統(tǒng)教學模式為主，學生實操能力的培養(yǎng)受到一定實驗條件的限制［7］。因此，可依托虛擬臨床實驗室系統(tǒng)與虛擬實驗操作流程，讓操作者可以通過計算機虛擬的實驗環(huán)境，擺脫傳統(tǒng)實驗的種種限制，讓學生“身臨其境”地操作虛擬儀器和其他實驗器材自主選擇實驗內(nèi)容、模擬操作過程，通過對虛擬世界的體驗和交互作用加快熟悉檢驗的相關內(nèi)容，從而達到教學大綱的教學要求與學習效果。虛擬仿真教學作為實驗教學的輔助有段可有效解決過去醫(yī)學檢驗教學的難題：（1）為解決醫(yī)學檢驗技術高、精、昂貴儀器培訓難的困擾提供了條件。醫(yī)學檢驗離不開高、精、昂貴的儀器設備（如全自動生化分析儀、高精酶標儀、流式細胞儀等），然而在學生上實操課、見習及各級各類培訓過程中不可能拆分儀器和實時親手操作這些儀器設備，而通過虛擬的儀器設備可很好地解決這一難題，實現(xiàn)對高、精、昂貴的儀器設備的操作，達到醫(yī)學檢驗實驗機能與培養(yǎng)學生綜合實驗思維的目的［8］。（2）規(guī)范檢驗技術的標準化操作培訓。通過模擬操作檢驗過程（如細菌接種培養(yǎng)、靜脈血標本和骨髓標本的采集等）規(guī)范學生的臨床檢驗實驗操作，掌握相關技術的標準化操作程序，提高臨床實踐能力。（3）規(guī)避檢驗技術培訓的生物安全問題。在虛擬環(huán)境下進行仿真儀器操作與實驗項目訓練不需要接觸真實的設備和疾病標本，避免了受感染、受傷的危險性。（4）節(jié)約檢驗技術培訓的實驗器械、試劑等耗材成本。在虛擬實驗室中學習及操作虛擬實驗可反復多次訓練，不存在實驗器械、耗材與試劑（如昂貴的抗體）的消耗，節(jié)省使用、維護成本。（5）解決臨床檢驗中疑難罕見形態(tài)學資源短缺問題。在虛擬形態(tài)學圖片庫中可隨時搜索并學習到一些在臨床工作中少見的細菌（紅斑丹毒絲狀菌）、病毒（漢坦病毒）、寄生蟲（環(huán)孢子蟲）、白血病細胞及一些罕見的實驗現(xiàn)象、結(jié)果等，可達到實際實驗難以實現(xiàn)的效果，使操作者的學習事半功倍，大大縮短了學生進入臨床檢驗工作的適應期。（6）增加學生對檢驗技術的學習興趣和效果。在逼真的軟件系統(tǒng)與豐富的數(shù)字化資源中自由尋覓，遠比枯燥的課本、笨重的儀器、漫長的實驗等待更能吸引學生的興趣，從而提高學習效果。（7）臨床檢驗人員的再教育也可充分利用虛擬仿真實驗教學中心。讓臨床檢驗人員在工作之余根據(jù)自己的興趣和愛好在逼真的軟件系統(tǒng)與豐富的數(shù)字化資源中自由學習新知識、新技術、新進展，達到再次提升技能的目的。（8）在課余時間，學生可利用虛擬仿真實驗教學中心進行科研設計和預實驗。學生進入虛擬場景，根據(jù)實驗要求自行設計實驗并完成實驗，這樣不僅能鍛煉學生的獨立構思和設計能力，且能激發(fā)學生的科研興趣，更有利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新型和實用型人才。

3制約虛擬仿真實驗教學中心可持續(xù)發(fā)展的問題

從2013年啟動國家級虛擬仿真實驗教學中心的建設工作至今已有數(shù)年，全國已有300余家國家級虛擬仿真實驗教學中心，但在管理機制和運行機制等方面尚不盡完善，存在一些問題：（1）資源利用不高及浪費嚴重。部分虛擬仿真實驗中心利用率不高，加上新技術的快速發(fā)展，導致一些資源的折舊率很高。應將每個高校各自不同實驗室的資源進行整合以提高利用率［9］。（2）后續(xù)投入的經(jīng)費不足。大部分高校虛擬仿真實驗中心建設模式為一次性建設，在建設完成后很少有經(jīng)費的持續(xù)性投入，但虛擬仿真實驗中心的建設是一個持續(xù)性過程，虛擬仿真教學實驗項目的增設、軟件的更新均需要后續(xù)的擴展與完善，均需要持續(xù)性的經(jīng)費投入。（3）管理機制和運行機制尚不夠完善。部分高校虛擬仿真實驗教學中心無法發(fā)揮多學科的優(yōu)勢，缺乏統(tǒng)一的管理平臺，在資源整合方面做得不夠細致，從而導致利用率不高［10］。（4）知識產(chǎn)權的保護力度不夠。在虛擬仿真實驗教學的建設過程中每一個新的虛擬仿真實驗教學項目與實驗軟件的開發(fā)均是工作人員智慧與汗水的結(jié)晶，應該對其進行知識產(chǎn)權的保護與獎勵。但目前大部分高校僅將此當作其工作職責與工作義務看待。對知識產(chǎn)權保護和建設人員的效益激勵力度不夠，在一定程度上阻礙了虛擬仿真教學中心的可持續(xù)性發(fā)展［11］。

4虛擬仿真實驗教學中心可持續(xù)發(fā)展的資源利用與開發(fā)舉措

“科學規(guī)劃、共享資源、突出重點、提高效益、持續(xù)發(fā)展”是教育部對各高校虛擬仿真實驗教學中心建設的指導思想要求。虛擬仿真實驗教學中心建設要以提高學生的實踐能力與創(chuàng)新精神為宗旨，以共享優(yōu)質(zhì)實驗教學資源為核心，以建設信息化實驗教學資源為重點，推動高等學校實驗教學信息化建設與改革創(chuàng)新［12］。因此，資源共享是虛擬仿真實驗教學中心可持續(xù)發(fā)展的前提條件，也是實現(xiàn)資源可持續(xù)發(fā)展的重要途徑：（1）虛擬仿真實驗教學中心是信息技術與學科專業(yè)深度融合的產(chǎn)物，是多學科資源共建的平臺，而不是單一某個學科的實驗室。通過信息技術和網(wǎng)絡技術將各高校的虛擬仿真資源在網(wǎng)絡平臺上共享，可有效解決資源重復建設、資源利用率不高的問題，同時，信息化技術便于使用者訪問和資源的調(diào)用，對提高資源的使用效率具有重要的意義［13］。（2）通過將資源集中在一個管理平臺中進行共享共用，可起到資源的有效整合和高度優(yōu)化的作用，發(fā)揮資源的高效性，開發(fā)更優(yōu)質(zhì)的教學資源，從而緩解資源維護和升級經(jīng)費等問題。（3）有效吸納和利用社會資源。高校是理論知識的傳播載體，在專業(yè)知識方面具有優(yōu)勢；企業(yè)是研發(fā)虛擬仿真項目與提供虛擬仿真技術服務的實踐載體，在實驗技術手段的實現(xiàn)方面具有優(yōu)勢。高校的專業(yè)知識指導與企業(yè)的技術研發(fā)實踐相結(jié)合才可實現(xiàn)雙方所期待的雙贏結(jié)果。因此，社會參與共同研發(fā)虛擬仿真實驗教學平臺是虛擬仿真資源實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要保證。（4）建立有效的評價和反饋體系。使用者有效的評價與及時的反饋是虛擬仿真實驗平臺發(fā)展完善的動力與方向。使用者對所使用的資源進行質(zhì)量評價，可有效地對使用的資源進行檢驗，同時，有利于資源的完善和改進。綜上所述，基于醫(yī)學檢驗技術傳統(tǒng)教學的不足及虛擬仿真教學的獨特優(yōu)勢，充分利用現(xiàn)代信息技術，根據(jù)檢驗專業(yè)特點與育人目標，研發(fā)和推廣虛擬仿真實驗教學，將現(xiàn)實實驗教學中高成本、高耗能的綜合實驗項目與現(xiàn)實環(huán)境中涉及高危、不可及或不可逆的操作內(nèi)容以虛擬仿真實驗教學的方式呈現(xiàn)，可激發(fā)學生的學習興趣，實現(xiàn)學校資源的優(yōu)化配置，給傳統(tǒng)的實驗教學注入新的活力，對高等醫(yī)學檢驗技術教育的發(fā)展和高素質(zhì)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)具有深遠的意義。

作者：林滿華 蔡靜怡 謝朝陽 余路新 單位：廣東醫(yī)科大學醫(yī)學檢驗學院