摘要：“血液學(xué)檢驗”是高職醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)的核心課程之一，該課程實驗教學(xué)涉廈多種血液系統(tǒng)疾病的實驗室檢查。因此是檢驗專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事血液病診斷工作不可缺少的知識和技能。但實驗教學(xué)由于受學(xué)時、場地、儀器設(shè)備、經(jīng)費等因素的限制，教學(xué)效果不理想，學(xué)生崗位勝任力較差，高質(zhì)量就業(yè)的學(xué)生不多。虛擬實驗室是一種利用多媒體廈計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)模擬實驗場景，實現(xiàn)交互操作的新型教學(xué)模式。在信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化高速發(fā)展的環(huán)境下，虛擬實驗室的應(yīng)用有助于提升和優(yōu)化血液學(xué)檢驗的實驗教學(xué)體系，提高教學(xué)效果。本文主要探討血液學(xué)檢驗虛擬實驗室的建設(shè)方案與思路，為血液學(xué)檢驗實驗教學(xué)改革以及虛擬實驗室建設(shè)提供一定參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：血液學(xué)檢驗；實踐教學(xué)改革；虛擬實驗室

“血液學(xué)檢驗”是高職醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)的五大核心課程之一，該課程實驗教學(xué)涉及貧血、白血病、骨髓增生異常綜合征、霍奇金淋巴瘤等血液系統(tǒng)疾病的實驗室檢查，它是醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)學(xué)生畢業(yè)后從事血液系統(tǒng)疾病診斷工作不可缺少的知識和技能。

1 “血液學(xué)檢驗”實踐教學(xué)現(xiàn)狀和醫(yī)學(xué)檢驗行業(yè)現(xiàn)狀分析

“血液學(xué)檢驗”的實驗教學(xué)主要有以下三個主要問題：（1）實驗教學(xué)模式單一，教學(xué)模式固定，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力。（2）實驗課時不足，臨床上血液病種類繁多，不同血液病的實驗室檢查項目和方法也不同，由于受到實驗場所、實驗試劑、耗材、學(xué)時的限制，許多實驗項目無法開展，不能完全對接課本知識以及臨床崗位需求。這導(dǎo)致學(xué)生對實驗步驟不熟悉，對實驗原理理解不到位，實驗技術(shù)不熟練。（3）教學(xué)內(nèi)容與臨床崗位嚴重脫節(jié)，儀器設(shè)備落后，實訓(xùn)課的實驗項目與臨床工作內(nèi)容不一致。這嚴重影響教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，學(xué)生的崗位勝任能力得不到培養(yǎng)，很難高質(zhì)量就業(yè)。

近年來，隨著臨床檢驗技術(shù)的不斷發(fā)展，加上自動化檢驗設(shè)備的不斷更新，各種新技術(shù)、新方法已經(jīng)逐漸融入血液疾病的診斷、治療及預(yù)后評價中。目前臨床血液學(xué)檢驗實驗室基本實現(xiàn)或正在實現(xiàn)醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)的現(xiàn)代化、分析的自動化、方法的標準化、項目的分子化、質(zhì)量管理的全程化、臨床實驗實驗室的信息化、實驗室安全的制度化，檢驗醫(yī)學(xué)已經(jīng)成精準醫(yī)學(xué)的技術(shù)核心。

虛擬實驗室是一種利用人工智能、數(shù)學(xué)模型、虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）或增強現(xiàn)實（AR）仿真技術(shù)在計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)各種符合實驗教學(xué)基本要求的高度仿真實驗環(huán)境。虛擬實驗系統(tǒng)利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)及高分辨技術(shù)，綜合計算機圖形、圖像處理與模式識別、智能技術(shù)、傳感技術(shù)、語言處理技術(shù)與音響技術(shù)模仿了實驗過程中所有使用的組件，儀器和材料，各種實驗儀器、藥品和材料等在軟件程序中將以3D或動畫的形式展現(xiàn)，非常直觀、形象、可視。實驗人員能通過鼠標單擊、拖動并結(jié)合鍵盤或點擊手機屏幕來操作實驗中所需要的儀器設(shè)備和材料來開展模擬實驗，整個真實的實驗過程及實驗結(jié)果在虛擬的實驗環(huán)境中顯示出來，完成各類預(yù)先設(shè)置的實驗內(nèi)容，是一種新的實驗教學(xué)形式。近年來，虛擬實驗已廣泛運用于各學(xué)科實驗教學(xué)領(lǐng)域。

2 虛擬仿真實驗室的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)實驗室相比，虛擬仿真實驗室的優(yōu)勢：（1）可進行遠程教育。通過建立網(wǎng)絡(luò)平臺，虛擬實驗室可打破教學(xué)時間和空間上的限制，實現(xiàn)教與學(xué)的分離。（2）節(jié)約實驗成本。進行虛擬仿真實驗時，學(xué)生不會接觸真實儀器設(shè)備和器材及試劑，可避免造成儀器、器材損毀，試劑消耗及“三廢”問題且實驗項目可重復(fù)操作。（3）教學(xué)手段與時俱進，教學(xué)資源貼近行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。在血液學(xué)檢驗虛擬仿真實驗室系統(tǒng)中，引進臨床崗位上的新儀器設(shè)備、新方法、新技術(shù)、新規(guī)范，根據(jù)疾病類型設(shè)計實驗項目和流程，模擬醫(yī)院檢驗科實驗室環(huán)境，實現(xiàn)情境教學(xué)，使教學(xué)內(nèi)容與臨床工作內(nèi)容保持一致，緊跟行業(yè)發(fā)展步伐。

3 建設(shè)血液學(xué)檢驗虛擬仿真實驗室的必要性

在信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化高速發(fā)展的環(huán)境下，傳統(tǒng)實踐教學(xué)模式已不能滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需求，將虛擬仿真實驗室結(jié)合到“血液學(xué)檢驗”課程的實踐教學(xué)中，改進實驗教學(xué)模式提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量十分重要。虛擬實驗室可降低實驗教學(xué)成本，增強學(xué)生實踐能力，突破實踐教學(xué)的瓶頸，有助于增強情景教學(xué)的交互式體驗，完善實踐教學(xué)體系。因此對“血液學(xué)檢驗”進行實踐課程改革，建立虛擬實驗室滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，是教學(xué)改革實施的必要措施。

4 虛擬仿真實驗室的模式及功能特征

4.1單機模擬實驗室

可利用計算機資源和場地資源，計算機需配備完善的輸入和輸出設(shè)備，通過局域網(wǎng)相互連接，在計算機上利用各種仿真軟件和開發(fā)工具如HIML、CCI、JAVA、3DSMAX、Unity3D、EoNsIudlo等軟件對實驗環(huán)境、儀器設(shè)備、器材、試劑等虛擬實驗處理，結(jié)合“血液學(xué)檢驗”課程特點，開發(fā)建設(shè)虛擬實驗平臺，虛擬實驗室建設(shè)最為關(guān)鍵的就是優(yōu)化硬件以及軟件系統(tǒng)的設(shè)計，其中硬件平臺主要就是計算機系統(tǒng)I/O的接口設(shè)備，其中計算機平臺是硬件開發(fā)的關(guān)鍵，要根據(jù)實際狀況進行優(yōu)化處理。

4.2網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室

在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下進行虛擬實驗室建設(shè)，利用編程技術(shù)開發(fā)軟件制作虛擬實驗室的小程序APP，虛擬實驗平臺分為教師端和學(xué)生端。在教師端，教師可利用虛擬教學(xué)資源庫中的儀器設(shè)備、器材、試劑編輯實驗操作流程和相關(guān)數(shù)據(jù)，學(xué)生端則給予學(xué)生一定的權(quán)限，學(xué)生可通過手機或電腦下載軟件使用賬號登錄，以場景漫游方式了解實驗室布局、儀器設(shè)備構(gòu)成，通過觸屏或單擊鼠標等方式在主界面中進行場景切換、實訓(xùn)操作、考核練習(xí)等。

4.3虛擬現(xiàn)實實驗室

實驗室配置VR行走平臺桌面立體式設(shè)備、VR一體機、AR/MR 3D眼鏡、3D LED顯示屏、HTCVIEVR頭盔、HTCVive手柄傳感器等裝置，學(xué)生可佩戴VR眼鏡或頭盔，手握傳感器，就能身臨其境在虛擬環(huán)境中使用各種儀器設(shè)備進行各項操作，完成各項實驗操作。

4.4功能特征

血液學(xué)檢驗虛擬實驗室建設(shè)模式具有以下三項功能，其具體如下：（1）可以實現(xiàn)數(shù)字模型建立，通過3DMAX軟件對臨床檢驗科實驗室的目前常用血液項目檢查儀器如艾森NovoCyte2040R流式細胞儀、邁瑞B(yǎng)C-5380全自動血細胞分析儀、SHS-3000血沉儀、Mx3005P熒光定量PCR儀、全血發(fā)光血小板聚集儀、CW-3000全自動凝血儀、Cobas e601全自動電化學(xué)發(fā)光免疫分析儀等設(shè)備進行建模處理，根據(jù)儀器實際的尺寸進行精準建模，充分保障外觀模型的真實性。對于一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的儀器，分析其三維模型的結(jié)構(gòu)以及層次，要根據(jù)具體結(jié)構(gòu)分區(qū)域進行建模處理，最終進行模型合并處理。模型建立后，根據(jù)虛擬實驗室的動作進行動畫制作。通過VRP for max插件進行場景的導(dǎo)出處理，對所建模型進行修改，根據(jù)實際狀況確定導(dǎo)出格式文件類型。（2）具有交互文檔。VRP主要對動作、事件以及場景三個對象進行設(shè)置處理。根據(jù)實驗項目實際操作情況進行交互處理，利用交互設(shè)計進行腳本編輯器的實驗信息、動作場景的設(shè)計，明確具體的關(guān)系特征。在3D建模的基礎(chǔ)上將時間維度和交互維度充分融合。（3）網(wǎng)絡(luò)出版功能。通過VRP進行交互設(shè)置處理，VRP可以使用IE瀏覽器、360瀏覽器，在網(wǎng)絡(luò)、本地終端執(zhí)行，分解實驗步驟以及信息，或查看詳細的結(jié)構(gòu)和屬性，通過旋轉(zhuǎn)或移動物體來組裝和分解物體。學(xué)生登錄虛擬實驗平臺的網(wǎng)頁開展各項實驗，同時通過分解儀器設(shè)備和實驗操作步驟，進一步了解儀器的內(nèi)部組成、實驗原理和流程。

5 虛擬仿真實驗室的建設(shè)思路

在血液學(xué)檢驗教學(xué)中，通過建設(shè)和合理應(yīng)用虛擬實驗室，明確具體的教學(xué)內(nèi)容以及信息，可以充分滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。（1）血液學(xué)檢驗虛擬實驗室建設(shè)。通過虛擬仿真軟件構(gòu)建實驗室，利用虛擬軟件將各種檢驗儀器和設(shè)備建立模型和處理，從空間布局和設(shè)備的擺放上，都和醫(yī)院的臨檢室完全一致，從化驗標本的采集、接收、檢驗和審核結(jié)果，全真模擬醫(yī)院臨檢室的整個檢驗流程。根據(jù)實驗原理、實驗流程、儀器使用流程等設(shè)計虛擬仿真實驗，并形成系統(tǒng)化的模式，其主要的系統(tǒng)構(gòu)成如下圖所示。（2）系統(tǒng)內(nèi)容。在進行系統(tǒng)建設(shè)中，要明確具體內(nèi)容，通過建立案例庫、形態(tài)學(xué)資源庫、醫(yī)學(xué)檢驗基礎(chǔ)實驗操作平臺、血液疾病檢驗虛擬實驗系統(tǒng)、在線實訓(xùn)考核測試系統(tǒng)、教學(xué)效果實時評價系統(tǒng)的方式開展教學(xué)，滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的實際需求。

血液學(xué)檢驗技術(shù)操作平臺包括基礎(chǔ)實驗和血液病檢驗技術(shù)四個模塊，即基礎(chǔ)實驗操作系統(tǒng)、血液疾病檢驗操作系統(tǒng)、在線實訓(xùn)考核測試系統(tǒng)、教學(xué)效果實時評價系統(tǒng)。

（1）基礎(chǔ)操作系統(tǒng)是在理論教學(xué)以及實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過軟件對各種試劑、耗材、儀器進行仿真模擬處理，分析實驗原理，根據(jù)臨床實驗室各項目實驗操作流程和行業(yè)標準編輯虛擬實驗項目。其主要教學(xué)內(nèi)容包括實驗室常用器材和儀器一次性采血針、微量吸管、顯微鏡、移液槍、離心機、干燥箱、恒溫水浴箱、超凈工作臺等儀器設(shè)備的使用，標本（血液和骨髓液）的采集與處理，酶聯(lián)免疫試劑盒，蛋白質(zhì)電泳等。

（2）血液病檢驗技術(shù)操作系統(tǒng)中包括案例庫、基礎(chǔ)實驗、儀器設(shè)備，如全自動血細胞分析儀、全自動血凝分析儀、熒光實時定量PCR儀、流式細胞儀、血細胞形態(tài)分析儀器、全自動血小板聚集儀等的使用以及檢測結(jié)果分析與審核等子系統(tǒng)。該系統(tǒng)綜合理論知識分析病例，基礎(chǔ)實驗、儀器使用、血液病實驗檢查項目結(jié)果分析，通過虛擬仿真軟件模擬醫(yī)院病房、檢驗科實驗室環(huán)境實現(xiàn)情景模擬，模擬醫(yī)院檢驗科科室工作環(huán)境，按照工作流程設(shè)計平臺操作流程。學(xué)生在操作時先瀏覽案例庫中某一病例中患者的基本資料后選擇相應(yīng)體檢項目，再按照平臺操作流程進行檢驗工作：檢驗申請－病人準備－標本采集－運送與處理－儀器質(zhì)控校準環(huán)節(jié)－上機檢測－分析數(shù)據(jù)－審核結(jié)果－出示報告單－儀器日常保養(yǎng)。按照工作流程和工作任務(wù)設(shè)置完成虛擬實驗操作，讓學(xué)生在操作過程中理解和掌握檢驗項目的主要知識點和技能，對檢驗方法的敏感性、特異性、快速、簡單和安全的目標進行評價，理解檢驗項目的參考區(qū)間，正確區(qū)別參考區(qū)間、危急值和醫(yī)學(xué)決定性水平的關(guān)系，并對檢驗結(jié)果進行有效分析，將行業(yè)新標準與新技術(shù)融入實驗項目中，培養(yǎng)學(xué)生批判性思維和臨床檢驗思維能力。

（3）在線實訓(xùn)考核測試系統(tǒng)。根據(jù)教學(xué)目標和崗位勝任能力的要求，對學(xué)生的臨床檢驗思維、實驗技能掌握狀況進行考核。教師與行業(yè)專家牽頭制定實訓(xùn)考核的評分細則和考核標準，并將這些內(nèi)容融入實驗項目考核測試系統(tǒng)中，學(xué)生通過登錄虛擬實驗室軟件進行實訓(xùn)考核，電腦或手機界面會隨機彈出病例，學(xué)生按照檢驗工作流程操作。與醫(yī)療檢驗技術(shù)平臺中的操作不同，前者在學(xué)生操作錯誤時能及時給予提示和警戒，而后者無論操作正確與否都會進入實驗的下一個環(huán)節(jié)。在學(xué)生完成實驗后，平臺會對學(xué)生的各項操作進行評價計算成績。該考核系統(tǒng)可允許學(xué)生在任意時間和地點進行實訓(xùn)考核，且實訓(xùn)成績由系統(tǒng)計算分數(shù)，考核方式客觀、公正。

在線實訓(xùn)考核系統(tǒng)測試系統(tǒng)主要包括：①實驗技能考核?？己藘?nèi)容包括骨髓涂片制備、血涂片制備、瑞氏一吉姆薩染色染、細胞化學(xué)染色技術(shù)、蔗糖溶血試、3P試驗、APIT檢測等實驗項目?？疾樾问揭约寄懿僮鳛橹?，全面考查學(xué)生基本技能相關(guān)知識和操作的掌握程度以及臨床意義的判斷。形態(tài)學(xué)考核內(nèi)容涉及外周血細胞和骨髓細胞形態(tài)學(xué)，由簡到難的考核方式可以增強學(xué)習(xí)信心。②臨床檢驗思維能力考核，考核內(nèi)容為血液系統(tǒng)疾病病例分析。要求根據(jù)給出的病例描述及初步的檢查結(jié)果，提出進一步需要做的檢查及初步診斷，并進行鑒別診斷分析。

（4）教學(xué)效果實時評價系統(tǒng)。評價系統(tǒng)中融于行業(yè)的工作標準，系統(tǒng)可根據(jù)虛擬實驗軟件的網(wǎng)頁中學(xué)生學(xué)習(xí)的網(wǎng)頁瀏覽量、操作過程次數(shù)、實驗環(huán)節(jié)中的失誤次數(shù)、實訓(xùn)考核成績對學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況進行綜合評價，指出失誤、失分環(huán)節(jié)。

6 虛擬實驗室在血液學(xué)檢驗實驗教學(xué)中的應(yīng)用前景

虛擬實驗室的應(yīng)用是實踐教學(xué)一次非常重要的創(chuàng)新性改革，使學(xué)生擺脫時間、地域、資源的限制，更為直觀、便捷地完成各項實驗的自主學(xué)習(xí)，不僅增強了情境教學(xué)的效果，而且提高了實踐教學(xué)質(zhì)量。但目前虛擬實驗室建設(shè)的成本較高，導(dǎo)致很多院校望而卻步，與此同時，虛擬實驗室只是借助計算機、多媒體技術(shù)為學(xué)習(xí)者創(chuàng)造了虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，不能完全取代真實實驗室的傳統(tǒng)實踐教學(xué)，僅能作為輔助教學(xué)系統(tǒng)使用。二者互補，才能真正提高教學(xué)效果。隨著5G技術(shù)和VR技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬實驗室的建設(shè)成本會越來越低，在各學(xué)科領(lǐng)域得到更為廣泛的應(yīng)用。

作者簡介：梁紅梅（1988-），女，漢族，陜西銅川人，研究生，助教，主要從事高職醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)教育教學(xué)工作。