韓志俊

（遵義醫(yī)學(xué)院 貴州遵義 563003）

虛擬實(shí)驗(yàn)室在醫(yī)學(xué)微生物學(xué)與免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用分析

韓志俊

（遵義醫(yī)學(xué)院 貴州遵義 563003）

通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)而構(gòu)建的虛擬實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用，可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，改善實(shí)驗(yàn)條件，利于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目拓展，達(dá)到資源共享，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，相輔相成。但其在構(gòu)建過程中仍存在一些不足。本文將就虛擬實(shí)驗(yàn)室在醫(yī)學(xué)微生物學(xué)與醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用進(jìn)行分析探討。

虛擬實(shí)驗(yàn)室 醫(yī)學(xué)微生物學(xué) 醫(yī)學(xué)免疫學(xué) 教學(xué)模式

實(shí)驗(yàn)室不管是對(duì)高等學(xué)校還是科學(xué)研究單位來說都是必不可少的，在培養(yǎng)人才，創(chuàng)新，科研等方面都起著非常重要的作用［1］。

我實(shí)驗(yàn)室系為醫(yī)學(xué)微生物與免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)室，主要承擔(dān)醫(yī)學(xué)微生物與免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及部分實(shí)驗(yàn)授課工作。醫(yī)學(xué)微生物與免疫學(xué)作為醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程，其重要性不言而喻。但因?yàn)槠鋬?nèi)容都涉及了生化，分子生物，細(xì)胞生物學(xué)等諸微觀領(lǐng)域，所以對(duì)于很多學(xué)生來說，難免會(huì)覺得抽象，理論性強(qiáng)不容易理解與掌握。與課程理論教學(xué)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解。學(xué)生可以通過對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的解讀，實(shí)驗(yàn)程序的操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察將某些晦澀難懂的理論知識(shí)變得形象具體，不僅學(xué)習(xí)了醫(yī)學(xué)微生物與免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作技術(shù)也加強(qiáng)了對(duì)理論知識(shí)的理解記憶。近年，學(xué)校招生規(guī)模擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)條件和資源漸顯不足。實(shí)驗(yàn)課學(xué)生數(shù)量增加，實(shí)驗(yàn)室各方面建設(shè)速度不能與之相匹配，造成實(shí)驗(yàn)室資源緊張，實(shí)驗(yàn)室教師及其它工作人員工作負(fù)荷趨近飽和。這就迫切需要有新型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式來解決現(xiàn)存的問題。虛擬實(shí)驗(yàn)室是通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)而構(gòu)建的。在我國，虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究雖起步比較晚，但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建技術(shù)亦得到不斷的發(fā)展和完善。同時(shí)，其優(yōu)勢(shì)也漸突顯，越來越得到大家的認(rèn)可［2］。

1　建設(shè)微免虛擬實(shí)驗(yàn)室的益處

1.1激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

傳統(tǒng)的微免實(shí)驗(yàn)室由于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)條件限制或由于課程要求的不同，多設(shè)置與理論相結(jié)合的驗(yàn)證性或綜合性實(shí)驗(yàn)。同時(shí)由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備材料等的限制，學(xué)生并不能夠自主開展一些設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程基本處于被動(dòng)的學(xué)習(xí)情境中，對(duì)所做實(shí)驗(yàn)印象不夠深刻，導(dǎo)致所安排的實(shí)驗(yàn)彼此孤立。通過虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立，學(xué)生可以利用虛擬器件選擇實(shí)驗(yàn)所需的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、工具、材料，在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，訓(xùn)練基本操作技能。還可運(yùn)用已有的知識(shí)，根據(jù)自身實(shí)驗(yàn)的需要，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，如此加深對(duì)理論知識(shí)的理解。如遇耗時(shí)較長的實(shí)驗(yàn)也可根據(jù)需要暫停，之后適時(shí)的繼續(xù)實(shí)驗(yàn)而不影響實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。從而可以更大程度的推進(jìn)學(xué)生的自助學(xué)習(xí)能力，積極地發(fā)揮學(xué)生的自主性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)［3］。

1.2利于實(shí)驗(yàn)拓展

進(jìn)行醫(yī)學(xué)微生物與免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往由于某些實(shí)驗(yàn)都涉及使用較大型或昂貴的儀器設(shè)備：如微生物實(shí)驗(yàn)細(xì)菌的分離鑒定中全自動(dòng)微生物生化分析儀及免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)中的流式細(xì)胞術(shù)。學(xué)生并不能夠自己動(dòng)手操作。這些設(shè)備往往由專人負(fù)責(zé)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中并無緣自行操作，使得基礎(chǔ)技能不能得到充分訓(xùn)練，。再如某些醫(yī)學(xué)微生物實(shí)驗(yàn)還涉及生物安全問題，需有符合生物安全標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室才能開展。如結(jié)核分枝桿菌是臨床較常見的致病菌，由于涉及生物安全，結(jié)核分枝桿菌的分離培養(yǎng)并不能在一般的學(xué)生實(shí)驗(yàn)中開展。利用虛擬實(shí)驗(yàn)室，解決了時(shí)空限制，更可以滿足學(xué)生對(duì)貴重大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備的操作欲望，減少一次性實(shí)驗(yàn)耗材的使用，節(jié)能減排利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的拓展。為學(xué)生在今后的工作及繼續(xù)學(xué)習(xí)中打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.3資源共享

虛擬實(shí)驗(yàn)室中無論是實(shí)驗(yàn)對(duì)象還是實(shí)驗(yàn)資源具有共享性。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，儀器設(shè)備是利用軟件虛擬制作而來。實(shí)驗(yàn)者通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，利用鼠標(biāo)點(diǎn)擊或者拖拽選擇需要的設(shè)備、材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)室中，無論是虛擬的儀器設(shè)備還是虛擬的實(shí)驗(yàn)材料甚至實(shí)驗(yàn)結(jié)果都具共享性，不僅能使從不同計(jì)算機(jī)登陸的實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還可通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)裙蚕碣Y源［4］。

2　虛擬實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合教學(xué)

虛擬實(shí)驗(yàn)室可以給學(xué)生一種新的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)，在其間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作可以激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣和積極性。但如單純的使用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué)，在一定程度上達(dá)不到教學(xué)要求。譬如醫(yī)學(xué)微生物實(shí)驗(yàn)中細(xì)菌培養(yǎng)技術(shù)，不僅要求學(xué)生掌握該操作技術(shù)，而且要通過此實(shí)驗(yàn)要培養(yǎng)學(xué)生的無菌意識(shí)，樹立良好的無菌觀念。但由于虛擬操作缺乏實(shí)物感，往往不能達(dá)到此教學(xué)要求。故而，我們需要將虛擬實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室相結(jié)合應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。如此，將二者按比例設(shè)置，不僅可以節(jié)約課時(shí)還可以更有效的達(dá)到教學(xué)目的。譬如微生物實(shí)驗(yàn)細(xì)菌的分離鑒定及病毒的分離鑒定，由于耗時(shí)長或生物安全的限制，而無法安排到實(shí)驗(yàn)課堂進(jìn)行操作。此時(shí)可借助虛擬實(shí)驗(yàn)室縮短實(shí)驗(yàn)周期，后將其整合到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中，這樣可以保證學(xué)生在有限時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。不僅助于學(xué)生對(duì)所學(xué)章節(jié)理論知識(shí)的把握，更有助于對(duì)微生物基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)的學(xué)習(xí)掌握。

我實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備的免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)采用“以學(xué)生為主體的”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，即實(shí)驗(yàn)學(xué)生將自己作為研究對(duì)象。［5］后續(xù)所有實(shí)驗(yàn)均以學(xué)生自己的標(biāo)本為基礎(chǔ)開展進(jìn)行。如實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的靜脈采血及淋巴細(xì)胞的分離技術(shù)。首先，學(xué)生可通過虛擬實(shí)驗(yàn)室預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，熟練靜脈采血的注意事項(xiàng)和基本操作規(guī)程，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技能，減少由于穿刺失誤給同組實(shí)驗(yàn)同學(xué)帶來的疼痛感。再如免疫熒光實(shí)驗(yàn)，由于用到的熒光顯微鏡價(jià)格昂貴，實(shí)驗(yàn)室暫只有一臺(tái)供學(xué)生實(shí)驗(yàn)使用。實(shí)驗(yàn)課時(shí)學(xué)生必須排隊(duì)按序輪流觀察，極大地耗費(fèi)了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，如設(shè)置在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，節(jié)省時(shí)間，使學(xué)生有更多的時(shí)間用來實(shí)驗(yàn)操作而不是排隊(duì)等候。故設(shè)計(jì)并設(shè)置虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并將其整合到學(xué)生實(shí)驗(yàn)課中，不僅利于學(xué)生對(duì)醫(yī)學(xué)微生物與免疫學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)的強(qiáng)化訓(xùn)練學(xué)習(xí)，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間，解決減縮課時(shí)數(shù)與提高教學(xué)質(zhì)量要求的矛盾。

3　虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中的不足

虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建技術(shù)已日趨成熟，但建設(shè)過程中易出現(xiàn)建設(shè)者與實(shí)驗(yàn)室使用者相脫離的現(xiàn)象。構(gòu)建的虛擬實(shí)驗(yàn)室中所體現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，計(jì)算機(jī)軟件及構(gòu)建本身的技術(shù)性和專業(yè)性都很到位，但某些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與設(shè)置達(dá)不到實(shí)驗(yàn)者專業(yè)的要求。這就要求建設(shè)者與使用者多溝通協(xié)作，根據(jù)使用者的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，使虛擬環(huán)境更接近實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)環(huán)境，使實(shí)驗(yàn)者的感覺也更真實(shí)，使實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加準(zhǔn)確。不僅要達(dá)到視覺上的美觀，更要達(dá)到專業(yè)上的精確。創(chuàng)建更精確更完美的符合實(shí)驗(yàn)條件的虛擬實(shí)驗(yàn)室。

4　結(jié)語

虛擬實(shí)驗(yàn)室是通過計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室功能的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。將虛擬實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室結(jié)合合理安排實(shí)驗(yàn)比例應(yīng)用于教學(xué)中，不僅可以解決實(shí)驗(yàn)室目前存在的諸多問題，更有助于提高教學(xué)質(zhì)量。作為一種新的技術(shù)，虛擬實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用具有以往教學(xué)方法無法取代的優(yōu)點(diǎn)。它能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)者創(chuàng)造更直觀更便利的實(shí)驗(yàn)條件與環(huán)境，提高學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新意識(shí)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供新平臺(tái)，以新的形勢(shì)補(bǔ)充傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。目前看來，由于虛擬實(shí)驗(yàn)室的諸多優(yōu)點(diǎn)，將會(huì)被加強(qiáng)建設(shè)，同時(shí)加強(qiáng)各實(shí)驗(yàn)室間的合作，共享實(shí)驗(yàn)資源。將虛擬實(shí)驗(yàn)室與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室結(jié)合教學(xué)，二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，相輔相成以期達(dá)到更好的教學(xué)效果。

［1］李范珠，包強(qiáng)，趙燕敏，等.發(fā)揮高?？蒲袑?shí)驗(yàn)室作用，加強(qiáng)大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，27（9）：21-23.

［2］許微.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展［J］.現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2009，2：279-280

［3］趙羚云.虛擬實(shí)驗(yàn)室的特性及應(yīng)用［J］.硅谷，2012，8（10）：126，121.

［4］由繼紅.虛擬實(shí)驗(yàn)室研究概述［J］.生命科學(xué)儀器，2014，12（4）：34-36.

［5］秦娜琳，羅軍敏，姚新生，等.構(gòu)建“以學(xué)生為主體”的本科醫(yī)學(xué)免疫學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式［J］.中國免疫學(xué)雜志，2012；28（5）：465-466.

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1674-2060（2016）05-0000-00

韓志?。?983—），女，漢族，內(nèi)蒙古巴彥淖爾，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向：感染與免疫。