萬 莉，張 紅，吳民瀘，賴 翼，陳 曼，孟 堯

(成都醫(yī)學(xué)院檢驗醫(yī)學(xué)院，四川成都 610500)

快速發(fā)展的現(xiàn)代化信息技術(shù)促進(jìn)了高等教育教學(xué)的改革、加速了教學(xué)模式的多元化發(fā)展。虛擬仿真實驗室是一種基于Web技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VR)構(gòu)建的開放式網(wǎng)絡(luò)化的虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)[1]，是高等教育信息化建設(shè)和實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。隨著虛擬仿真技術(shù)的成熟，虛擬仿真實驗在科學(xué)研究、實驗教學(xué)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用[2]。自2013年教育部開展了國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)工作以來，虛擬實驗室建設(shè)成為高校實驗教學(xué)改革的新方向，虛擬仿真實驗室的開發(fā)與應(yīng)用將會對醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)的實驗教學(xué)改革產(chǎn)生變革性的影響。

1 醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀

實驗教學(xué)是醫(yī)學(xué)院校非常重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，在培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力和創(chuàng)新能力方面有著不可取代的作用。醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)屬于實驗室醫(yī)學(xué)，十分強調(diào)學(xué)生的實踐操作能力和儀器操控能力，尤其是隨著科技的進(jìn)步，檢驗技術(shù)及檢驗儀器更是發(fā)生著日新月異的變化，這對醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)提出了更高的要求。而本校醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)的實驗教學(xué)受儀器設(shè)備、實驗內(nèi)容、場地、師資等多個因素約束、限制，使得本專業(yè)的在校生無法得到像臨床檢驗科一樣真實的實踐操作機會[3]。

1.1檢驗儀器設(shè)備滯后 檢驗科常規(guī)使用的全自動分析儀器，由于價格昂貴，使用及維護(hù)成本高，因此本校的全自動分析儀器不僅數(shù)量少，而且規(guī)格陳舊，元器件老化，無法滿足日常實驗，大多數(shù)情況僅作為示教使用，使得實驗教學(xué)的檢驗儀器設(shè)備滯后于臨床，很多的新方法、新技術(shù)無法在實驗中展開，實驗項目多以傳統(tǒng)經(jīng)典、驗證性實驗為主，缺乏對學(xué)生創(chuàng)新性思維和能力的培養(yǎng)[4-5]。

1.2實驗內(nèi)容受限 臨床樣本獲取困難，尤其是臨床基礎(chǔ)檢驗學(xué)、臨床血液學(xué)的形態(tài)學(xué)資源缺乏，臨床病原微生物學(xué)的疑難罕見樣本短缺[6]，導(dǎo)致實驗內(nèi)容單一、項目陳舊，與臨床實際應(yīng)用存在明顯的脫節(jié)。

1.3影響實驗室安全 實驗教學(xué)中使用的檢驗標(biāo)本多來源于人體體液的生物樣品，具有極大的感染性，實驗室存在很大的污染隱患。

1.4實驗經(jīng)費和場地限制 近年來本校醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)的招生人數(shù)逐年增加，實驗教室少，實驗教師缺乏，即使實驗課采用小班教學(xué)，學(xué)生也分成4人一組，無法保證每個學(xué)生都有操作的機會，學(xué)生難免生出偷懶、坐享其成的行為，難以保障教學(xué)效果。且常規(guī)實驗所需耗材量大，從而造成學(xué)校對本專業(yè)實驗教學(xué)的經(jīng)費投入巨大。

1.5實驗課時不足 醫(yī)學(xué)檢驗本科由五年制改為四年制，各課程的學(xué)時數(shù)都在減少，包括實驗學(xué)時，勢必造成教學(xué)內(nèi)容減少、教學(xué)進(jìn)度加快、實驗項目壓縮、學(xué)生學(xué)的不全、學(xué)得不精，教學(xué)質(zhì)量難以保證。

2 醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)構(gòu)建虛擬仿真實驗室的意義

教育教學(xué)改革的著眼點是提升專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。在醫(yī)學(xué)檢驗教育“五改四”的背景下，傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)條件已明顯滯后于當(dāng)前的人才培養(yǎng)需求，不僅直接影響學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量，更影響學(xué)生未來在社會及行業(yè)領(lǐng)域的競爭力。虛擬仿真實驗室的建設(shè)和應(yīng)用，充分發(fā)揮學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢，改造實驗教學(xué)手段、革新實驗教學(xué)內(nèi)容、突破實驗教學(xué)模式，是探索醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)實驗教學(xué)改革的有效途徑。

2.1改善實驗教學(xué)條件 尤其是價格昂貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型、新型儀器可以在虛擬實驗室中全面展現(xiàn)，避免儀器設(shè)備的巨額投資和重復(fù)添置[7]，降低實驗室儀器設(shè)備建設(shè)、管理和運行成本，減輕保養(yǎng)維護(hù)的工作量[8]，保證了實驗開出率及使用率。有效緩解了實驗教學(xué)在經(jīng)費、場地、器材等方面面臨的困難和壓力，解決了實驗室儀器設(shè)備落后、配置不足、試劑耗材浪費、生物安全隱患等傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足。

2.2改革實驗教學(xué)模式 虛擬仿真實驗室開放共享的實驗環(huán)境，形象逼真的學(xué)習(xí)場景，直觀生動的實驗對象，靈活的學(xué)習(xí)方式，可再現(xiàn)的教學(xué)模式[9]，極大地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[10]。虛擬儀器在組建上具有高效性與靈活性，能夠適應(yīng)測試功能的多樣化，可用表格、圖形快速準(zhǔn)確顯示結(jié)果，方便教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間進(jìn)行互動學(xué)習(xí)，從而改變了實驗教學(xué)模式，有效地提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

2.3培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新人才 構(gòu)建具有醫(yī)學(xué)檢驗特色的虛擬仿真實驗室，模擬檢驗科的工作環(huán)境、工作性質(zhì)和工作方式，讓學(xué)生猶如身臨檢驗科，真實地體會到檢驗科的工作模式，能有效地培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)知識融入臨床工作，促進(jìn)學(xué)生臨床思維能力、臨床操作能力的訓(xùn)練[11]，實現(xiàn)與臨床無縫對接。教師可利用虛擬仿真系統(tǒng)搭建綜合性、設(shè)計性實驗或案例，極大地促進(jìn)了綜合性、設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗的開設(shè)，活躍學(xué)生思維，增強學(xué)生動手能力，鍛煉學(xué)生獨立思考和設(shè)計能力，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維及開拓精神起到積極的引導(dǎo)作用，促進(jìn)醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)高素質(zhì)、創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)[12]。

3 醫(yī)學(xué)檢驗虛擬仿真實驗室建設(shè)思路與規(guī)劃

本校醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)強調(diào)以專業(yè)為本，提升崗位勝任力為導(dǎo)向，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)知識、職業(yè)能力、創(chuàng)新思維、綜合素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。在實體實驗的基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建實驗教學(xué)體系，合理整合、適當(dāng)引入資源，借助學(xué)校大平臺，積極推進(jìn)醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實驗室的建設(shè)。

3.1構(gòu)建虛擬仿真實驗教學(xué)體系 圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，充分發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢，認(rèn)真梳理課程體系[13]，優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容，精選實驗教學(xué)項目，構(gòu)建科學(xué)完善、資源豐富、專業(yè)特色鮮明的虛擬仿真實驗教學(xué)體系。

醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)學(xué)生未來的工作場所主要集中在實驗室，以三級甲等醫(yī)院檢驗科為藍(lán)本，模擬檢驗科室實際的工作環(huán)境，在計算機上營造臨床實驗室的布局設(shè)置、儀器設(shè)備、工作流程、檢驗項目，涵蓋檢驗科常用儀器的種類型號、參數(shù)設(shè)置、操作使用、保養(yǎng)維護(hù)和報警處理等儀器使用的各方面。以臨床生化室自動化生化分析儀的使用為例，包括虛擬樣本預(yù)處理、樣本檢測、校準(zhǔn)定標(biāo)、更換試劑、質(zhì)量控制、報告審核、日常管理等各方面，學(xué)生可通過虛擬仿真平臺提前熟悉實驗內(nèi)容、實驗步驟等，并根據(jù)個人的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行反復(fù)的練習(xí)。

虛擬實驗項目涵蓋基本型實驗、綜合設(shè)計型實驗、研究創(chuàng)新型實驗等，臨床生化檢驗教學(xué)設(shè)計了以糖代謝紊亂為例的研究創(chuàng)新性實驗教學(xué)項目：虛擬糖代謝紊亂的臨床病例，從標(biāo)本采集、檢測項目選擇、檢測、儀器使用、質(zhì)量控制、報告審核到完成初步診斷，讓學(xué)生掌握檢驗基本流程及日常管理，訓(xùn)練臨床思維能力。教師可以利用平臺與學(xué)生互動，解答學(xué)生的問題，評估學(xué)習(xí)效果。

3.2合理整合虛擬仿真資源 依托本校國家級醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心、省級精品課程、校級優(yōu)秀網(wǎng)絡(luò)課程、視頻公開課程等優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，整合資源，優(yōu)化實驗教學(xué)內(nèi)容。臨床血液學(xué)檢驗課程與臨床病理學(xué)課程合作，將正常骨髓片及常見血液病骨髓片全片制作成形態(tài)學(xué)虛擬仿真項目。學(xué)生進(jìn)入該項目，如同使用顯微鏡觀察骨髓片細(xì)胞形態(tài)，并可通過點擊界面設(shè)置，切換低倍鏡、高倍鏡及油鏡。不僅學(xué)習(xí)形式生動有趣，學(xué)習(xí)時間靈活多變，更有效解決了骨髓片來源困難，數(shù)量不足的問題。

3.3適當(dāng)引入虛擬仿真資源 引入企業(yè)已開發(fā)和成功運行的虛擬仿真系統(tǒng)及軟件，以拓展實驗教學(xué)的深度和廣度。目前本校已購買顯微鏡使用、移液管使用、骨髓穿刺術(shù)、細(xì)胞染色技術(shù)、電泳基本操作、熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)、電化學(xué)發(fā)光技術(shù)、蛋白質(zhì)定量檢測等虛擬仿真實驗項目。購買體液、腦脊液、血液學(xué)、寄生蟲學(xué)、微生物學(xué)的形態(tài)庫用于形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)。對于關(guān)鍵技術(shù)、管理平臺的建設(shè)通過校企合作完成，與企業(yè)進(jìn)行實驗項目的設(shè)計與開發(fā)[14]，本院近三年申請校級虛擬仿真實驗項目共計六項，并積極申請省級、國家級項目以完善虛擬仿真實驗教學(xué)體系。

4 虛擬仿真實驗教學(xué)的局限性

虛擬仿真實驗室在高等學(xué)校的作用不斷的變大，不僅改變了傳統(tǒng)的教育模式，節(jié)省教學(xué)資源，改善實驗教學(xué)條件，還解決了檢驗醫(yī)學(xué)在實踐教學(xué)上的難題，提高了教學(xué)水平，但是依然存在著一些不足之處。

4.1降低了學(xué)生的實際動手操作能力 由于虛擬仿真系統(tǒng)的實驗者是通過點擊鼠標(biāo)、按鍵盤等方式來完成實驗全過程，不可避免的省略了實驗器材的具體操作步驟，從而降低了實驗者的實際動手能力。例如微量加樣槍的操作，虛擬仿真實驗系統(tǒng)往往采用的是點擊鼠標(biāo)完成加樣，雖然能夠展示持槍、加槍頭的手法、加樣的角度、按壓的檔位，但學(xué)生卻不能體會按壓的力度、放液的速度、管內(nèi)余液是否排空等，尤其是無法體驗不同黏度液體的加樣感覺。

4.2降低了學(xué)生對實驗誤差的分析能力 虛擬仿真實驗基于計算機平臺保證了實驗的準(zhǔn)確性，卻使實驗者喪失了對實驗誤差的實際感知體驗。實驗者通過虛擬仿真系統(tǒng)完成實驗，無法展示實驗過程中由于操作手法不規(guī)范、加樣量不準(zhǔn)確、實驗條件(溫度、濕度)改變等所帶來的實驗誤差，實驗者無法分析實驗誤差的來源，無法糾正不標(biāo)準(zhǔn)的操作。

因此建設(shè)虛擬仿真實驗應(yīng)采用適用的原則，建立以實為主、以虛補實、虛實結(jié)合、以虛促實[15]、相互補充的實踐教學(xué)體系，推動虛擬仿真實驗教學(xué)中心快速、有序地建設(shè)與發(fā)展。

5 虛擬仿真實驗教學(xué)的展望

本院虛擬仿真實驗教學(xué)已從2015級啟動使用，相關(guān)課程的課終形態(tài)學(xué)考試也逐步通過形態(tài)庫完成，收到了較為滿意的教學(xué)效果。由于虛擬仿真實驗教學(xué)相比傳統(tǒng)實驗教學(xué)，更加強調(diào)學(xué)員的自主學(xué)習(xí)和個性化發(fā)展，教學(xué)組織形式更加開放多樣，對學(xué)員的考核更靈活多樣，勢必給實驗教學(xué)的組織管理和質(zhì)量保障帶來了一定的難度，對師資的也提出了更高的要求。應(yīng)在虛擬仿真實驗教學(xué)改革與建設(shè)過程中，打造一只高水平的師資隊伍，對虛擬仿真實驗教學(xué)過程實行全面管理，充分發(fā)揮專業(yè)特色，提高創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量，提升學(xué)校辦學(xué)水平，逐步形成特色鮮明的醫(yī)學(xué)檢驗虛擬仿真實驗室。