醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展

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［提要］隨著醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)教學(xué)的不斷改革與創(chuàng)新，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)已成為教師的重要教學(xué)手段，各醫(yī)科院校里的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心也成為醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)信息化的重要組成部分，如何實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的可持續(xù)發(fā)展是一項(xiàng)重要的任務(wù)。通過(guò)對(duì)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的現(xiàn)狀進(jìn)行梳理，分析影響虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題和制約的因素，提出可持續(xù)發(fā)展的資源利用與開(kāi)發(fā)舉措，以及以知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)體系、經(jīng)費(fèi)保障機(jī)制、長(zhǎng)效激勵(lì)機(jī)制為主體的管理體系和運(yùn)行機(jī)制。

［關(guān)鍵詞］實(shí)驗(yàn)室技術(shù)和方法；教學(xué)方法；仿生學(xué)；計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)

1虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵與建設(shè)任務(wù)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵包含2個(gè)方面：（1）具有智能發(fā)展性。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)要根據(jù)學(xué)科的發(fā)展規(guī)劃以及學(xué)科建設(shè)的新要求，在當(dāng)前現(xiàn)有的資源基礎(chǔ)上不斷加入新的內(nèi)容、新的知識(shí)和新的技術(shù)手段［3］。（2）具有可持續(xù)發(fā)展性。即保證發(fā)展的長(zhǎng)遠(yuǎn)性和不間斷性，這就要求虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心要立足學(xué)校的高度，打破學(xué)科的局限，整合各學(xué)科信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，發(fā)揮企業(yè)開(kāi)發(fā)實(shí)力強(qiáng)、支持服務(wù)能力好的優(yōu)勢(shì)，以培養(yǎng)學(xué)生扎實(shí)的綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力與創(chuàng)新能力為出發(fā)點(diǎn)，創(chuàng)造性地建設(shè)與應(yīng)用高水平軟件共享虛擬實(shí)驗(yàn)、儀器共享虛擬實(shí)驗(yàn)和遠(yuǎn)程控制虛擬實(shí)驗(yàn)等教學(xué)資源，提高教學(xué)能力，拓展實(shí)踐領(lǐng)域，豐富教學(xué)內(nèi)容，降低成本和風(fēng)險(xiǎn)，開(kāi)展綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)［4］。具體應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：（1）管理平臺(tái)的建設(shè)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心不是單一學(xué)科專(zhuān)業(yè)的封閉式實(shí)驗(yàn)室，而應(yīng)該是多學(xué)科、多學(xué)校、多地區(qū)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源平臺(tái)，需要一個(gè)兼容性強(qiáng)，且具備擴(kuò)展性和前瞻性的共享管理平臺(tái)來(lái)管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，以實(shí)現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享。（2）保障持續(xù)性運(yùn)行經(jīng)費(fèi)的投入。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)與發(fā)展需要虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與軟件的不斷開(kāi)發(fā)、維護(hù)與更新，必須要有持續(xù)性的經(jīng)費(fèi)支持，沒(méi)有持續(xù)性的經(jīng)費(fèi)支持，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(yùn)行機(jī)制。完善良好的管理體制和合理的運(yùn)行機(jī)制是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心高效運(yùn)轉(zhuǎn)的前提，多學(xué)科、多專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源融合平臺(tái)需要有好的管理體制與運(yùn)行機(jī)制以確保各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)支撐體系。

2虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)的必要性

培養(yǎng)創(chuàng)新型和實(shí)用型的“一專(zhuān)多能”高素質(zhì)檢驗(yàn)人才離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)這一重要環(huán)節(jié)。醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是針對(duì)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象及過(guò)程，通過(guò)仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體等技術(shù)及相關(guān)設(shè)備將操作實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)方法步驟等相互結(jié)合構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)象，學(xué)生能在高仿真度的虛擬環(huán)境中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)所要求的教學(xué)效果［6］。而醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性和應(yīng)用性均很強(qiáng)的學(xué)科。臨床檢驗(yàn)工作者要熟練掌握常用檢驗(yàn)儀器的實(shí)驗(yàn)原理與操作技能，具備分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的獨(dú)立工作能力，這需要經(jīng)歷一個(gè)較漫長(zhǎng)的過(guò)程。長(zhǎng)期以來(lái)，檢驗(yàn)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)常以教師授課、學(xué)生聽(tīng)課及進(jìn)行常規(guī)的實(shí)驗(yàn)操作和課后看書(shū)復(fù)習(xí)的傳統(tǒng)教學(xué)模式為主，學(xué)生實(shí)操能力的培養(yǎng)受到一定實(shí)驗(yàn)條件的限制［7］。因此，可依托虛擬臨床實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)與虛擬實(shí)驗(yàn)操作流程，讓操作者可以通過(guò)計(jì)算機(jī)虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，擺脫傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的種種限制，讓學(xué)生“身臨其境”地操作虛擬儀器和其他實(shí)驗(yàn)器材自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、模擬操作過(guò)程，通過(guò)對(duì)虛擬世界的體驗(yàn)和交互作用加快熟悉檢驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容，從而達(dá)到教學(xué)大綱的教學(xué)要求與學(xué)習(xí)效果。虛擬仿真教學(xué)作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助有段可有效解決過(guò)去醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)教學(xué)的難題：（1）為解決醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)高、精、昂貴儀器培訓(xùn)難的困擾提供了條件。醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)離不開(kāi)高、精、昂貴的儀器設(shè)備（如全自動(dòng)生化分析儀、高精酶標(biāo)儀、流式細(xì)胞儀等），然而在學(xué)生上實(shí)操課、見(jiàn)習(xí)及各級(jí)各類(lèi)培訓(xùn)過(guò)程中不可能拆分儀器和實(shí)時(shí)親手操作這些儀器設(shè)備，而通過(guò)虛擬的儀器設(shè)備可很好地解決這一難題，實(shí)現(xiàn)對(duì)高、精、昂貴的儀器設(shè)備的操作，達(dá)到醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)機(jī)能與培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)思維的目的［8］。（2）規(guī)范檢驗(yàn)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化操作培訓(xùn)。通過(guò)模擬操作檢驗(yàn)過(guò)程（如細(xì)菌接種培養(yǎng)、靜脈血標(biāo)本和骨髓標(biāo)本的采集等）規(guī)范學(xué)生的臨床檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作，掌握相關(guān)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化操作程序，提高臨床實(shí)踐能力。（3）規(guī)避檢驗(yàn)技術(shù)培訓(xùn)的生物安全問(wèn)題。在虛擬環(huán)境下進(jìn)行仿真儀器操作與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目訓(xùn)練不需要接觸真實(shí)的設(shè)備和疾病標(biāo)本，避免了受感染、受傷的危險(xiǎn)性。（4）節(jié)約檢驗(yàn)技術(shù)培訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)器械、試劑等耗材成本。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中學(xué)習(xí)及操作虛擬實(shí)驗(yàn)可反復(fù)多次訓(xùn)練，不存在實(shí)驗(yàn)器械、耗材與試劑（如昂貴的抗體）的消耗，節(jié)省使用、維護(hù)成本。（5）解決臨床檢驗(yàn)中疑難罕見(jiàn)形態(tài)學(xué)資源短缺問(wèn)題。在虛擬形態(tài)學(xué)圖片庫(kù)中可隨時(shí)搜索并學(xué)習(xí)到一些在臨床工作中少見(jiàn)的細(xì)菌（紅斑丹毒絲狀菌）、病毒（漢坦病毒）、寄生蟲(chóng)（環(huán)孢子蟲(chóng)）、白血病細(xì)胞及一些罕見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果等，可達(dá)到實(shí)際實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)的效果，使操作者的學(xué)習(xí)事半功倍，大大縮短了學(xué)生進(jìn)入臨床檢驗(yàn)工作的適應(yīng)期。（6）增加學(xué)生對(duì)檢驗(yàn)技術(shù)的學(xué)習(xí)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(yuǎn)比枯燥的課本、笨重的儀器、漫長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)等待更能吸引學(xué)生的興趣，從而提高學(xué)習(xí)效果。（7）臨床檢驗(yàn)人員的再教育也可充分利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。讓臨床檢驗(yàn)人員在工作之余根據(jù)自己的興趣和愛(ài)好在逼真的軟件系統(tǒng)與豐富的數(shù)字化資源中自由學(xué)習(xí)新知識(shí)、新技術(shù)、新進(jìn)展，達(dá)到再次提升技能的目的。（8）在課余時(shí)間，學(xué)生可利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心進(jìn)行科研設(shè)計(jì)和預(yù)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生進(jìn)入虛擬場(chǎng)景，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并完成實(shí)驗(yàn)，這樣不僅能鍛煉學(xué)生的獨(dú)立構(gòu)思和設(shè)計(jì)能力，且能激發(fā)學(xué)生的科研興趣，更有利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新型和實(shí)用型人才。

3制約虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題

從2013年啟動(dòng)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)工作至今已有數(shù)年，全國(guó)已有300余家國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，但在管理機(jī)制和運(yùn)行機(jī)制等方面尚不盡完善，存在一些問(wèn)題：（1）資源利用不高及浪費(fèi)嚴(yán)重。部分虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心利用率不高，加上新技術(shù)的快速發(fā)展，導(dǎo)致一些資源的折舊率很高。應(yīng)將每個(gè)高校各自不同實(shí)驗(yàn)室的資源進(jìn)行整合以提高利用率［9］。（2）后續(xù)投入的經(jīng)費(fèi)不足。大部分高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)模式為一次性建設(shè)，在建設(shè)完成后很少有經(jīng)費(fèi)的持續(xù)性投入，但虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)是一個(gè)持續(xù)性過(guò)程，虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的增設(shè)、軟件的更新均需要后續(xù)的擴(kuò)展與完善，均需要持續(xù)性的經(jīng)費(fèi)投入。（3）管理機(jī)制和運(yùn)行機(jī)制尚不夠完善。部分高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心無(wú)法發(fā)揮多學(xué)科的優(yōu)勢(shì)，缺乏統(tǒng)一的管理平臺(tái)，在資源整合方面做得不夠細(xì)致，從而導(dǎo)致利用率不高［10］。（4）知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)力度不夠。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)過(guò)程中每一個(gè)新的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目與實(shí)驗(yàn)軟件的開(kāi)發(fā)均是工作人員智慧與汗水的結(jié)晶，應(yīng)該對(duì)其進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)與獎(jiǎng)勵(lì)。但目前大部分高校僅將此當(dāng)作其工作職責(zé)與工作義務(wù)看待。對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和建設(shè)人員的效益激勵(lì)力度不夠，在一定程度上阻礙了虛擬仿真教學(xué)中心的可持續(xù)性發(fā)展［11］。

4虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心可持續(xù)發(fā)展的資源利用與開(kāi)發(fā)舉措

“科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展”是教育部對(duì)各高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)的指導(dǎo)思想要求。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)要以提高學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神為宗旨，以共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為核心，以建設(shè)信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為重點(diǎn)，推動(dòng)高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)與改革創(chuàng)新［12］。因此，資源共享是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心可持續(xù)發(fā)展的前提條件，也是實(shí)現(xiàn)資源可持續(xù)發(fā)展的重要途徑：（1）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是信息技術(shù)與學(xué)科專(zhuān)業(yè)深度融合的產(chǎn)物，是多學(xué)科資源共建的平臺(tái)，而不是單一某個(gè)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將各高校的虛擬仿真資源在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上共享，可有效解決資源重復(fù)建設(shè)、資源利用率不高的問(wèn)題，同時(shí)，信息化技術(shù)便于使用者訪問(wèn)和資源的調(diào)用，對(duì)提高資源的使用效率具有重要的意義［13］。（2）通過(guò)將資源集中在一個(gè)管理平臺(tái)中進(jìn)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(kāi)發(fā)更優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，從而緩解資源維護(hù)和升級(jí)經(jīng)費(fèi)等問(wèn)題。（3）有效吸納和利用社會(huì)資源。高校是理論知識(shí)的傳播載體，在專(zhuān)業(yè)知識(shí)方面具有優(yōu)勢(shì)；企業(yè)是研發(fā)虛擬仿真項(xiàng)目與提供虛擬仿真技術(shù)服務(wù)的實(shí)踐載體，在實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段的實(shí)現(xiàn)方面具有優(yōu)勢(shì)。高校的專(zhuān)業(yè)知識(shí)指導(dǎo)與企業(yè)的技術(shù)研發(fā)實(shí)踐相結(jié)合才可實(shí)現(xiàn)雙方所期待的雙贏結(jié)果。因此，社會(huì)參與共同研發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是虛擬仿真資源實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要保證。（4）建立有效的評(píng)價(jià)和反饋體系。使用者有效的評(píng)價(jià)與及時(shí)的反饋是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)發(fā)展完善的動(dòng)力與方向。使用者對(duì)所使用的資源進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，可有效地對(duì)使用的資源進(jìn)行檢驗(yàn)，同時(shí)，有利于資源的完善和改進(jìn)。綜上所述，基于醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)傳統(tǒng)教學(xué)的不足及虛擬仿真教學(xué)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，根據(jù)檢驗(yàn)專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)與育人目標(biāo)，研發(fā)和推廣虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中高成本、高耗能的綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與現(xiàn)實(shí)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(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式呈現(xiàn)，可激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)學(xué)校資源的優(yōu)化配置，給傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)注入新的活力，對(duì)高等醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)教育的發(fā)展和高素質(zhì)創(chuàng)新性人才培養(yǎng)具有深遠(yuǎn)的意義。

作者：林滿(mǎn)華 蔡靜怡 謝朝陽(yáng) 余路新 單位：廣東醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)學(xué)院