趙福建　張瑋　王謙　任麗薇　陶仕英　白錦雯

摘要：現(xiàn)代醫(yī)學教育中，中醫(yī)院校對基礎醫(yī)學實驗課教學大都存在著對實驗形式和內(nèi)容的要求越來越高，但實驗設備、器材、環(huán)境和經(jīng)費相對落后的矛盾。如果能構建虛擬實驗室，恰當?shù)剡\用現(xiàn)代教育技術的仿真、模擬功能，則可以變抽象為具體，使靜態(tài)內(nèi)容動態(tài)化，逼真地模擬實驗時實驗過程中宏觀變化中的微觀過程，變微觀為直觀，讓學生觀察、體驗、感受事物發(fā)展過程中的微觀現(xiàn)象，能夠把實驗教學中難以描述、難以突破的難點、重點、生動形象地表現(xiàn)出來，激發(fā)學生學習的興趣，調動學生的學習積極性，強化學生對實驗學知識的記憶和理解。

關鍵詞：基礎醫(yī)學實驗課教學；虛擬實驗室；模擬實驗

北京中醫(yī)藥大學基礎醫(yī)學實驗教學中心屬于國家級實驗教學示范中心也是北京市實驗示范中心和北京高等學校示范性校內(nèi)創(chuàng)新實踐基地。在該實驗教學示范中心的基礎上正在有計劃地進行虛擬實驗室的建設 ，構建了虛實結合的實驗教學模式，對開展虛擬仿真實驗教學進行了初步探索。

構建醫(yī)學實驗教學虛擬實驗室是科技發(fā)展的必然。醫(yī)學實驗教學是培養(yǎng)醫(yī)學及相關專業(yè)學生實踐能力、創(chuàng)新意識、科學思維方法及嚴謹科學態(tài)度的重要途徑。中醫(yī)專業(yè)的學生要成為一個合格的醫(yī)生，不僅要掌握中醫(yī)基本理論、中醫(yī)經(jīng)典及中醫(yī)臨床知識，也要掌握現(xiàn)代醫(yī)學知識。教育部關于"十二五"期間實施"高等學校本科教學質量與教學改革工程"的意見中提出"卓越醫(yī)生教育培養(yǎng)計劃"，對醫(yī)學院校的人才培養(yǎng)也提出了更高的要求[1]。

1虛擬實驗技術的引入可提高形態(tài)學實驗課程的課時效率

1.1在傳統(tǒng)人體解剖學教學中，教師使用實物標本、教學模具、多媒體課件等幫助學生理解人體的形態(tài)結構。虛擬實驗室可通過建立數(shù)字虛擬人體平臺，在計算機上建立三維人體模型，能更好地展現(xiàn)人體空間的準確結構和層次關系[3]。學生只需將鼠標移到某一解剖結構上，該結構的詳細說明便會顯示出來。這使學生能夠反復多次觀察人體復雜多樣的組織器官，便于理解和記憶其形態(tài)、位置和毗鄰關系。也可進行虛擬解剖操作，通過點擊、選擇即可完成逐層解剖、構建組織與器官等，極大地增加了學生的操作機會，鍛煉了動手能力，同時啟發(fā)臨床思維。數(shù)字虛擬人體平臺作為尸體解剖的輔助訓練和前期練習，可以提高解剖學實驗教學的時效。

1.2傳統(tǒng)的醫(yī)學組織胚胎學與病理實驗教學中，教師借助光學顯微鏡和組織切片，向學生闡述各種正常及病理狀態(tài)下的細胞、組織、器官的結構和特點。教學模式存在玻片制作成本高，且易破損或褪色，后期投入資金加大、學生學習局限于專業(yè)實驗室內(nèi)進行，受時間和空間的限制的問題。這些問題必然會影響形態(tài)實驗教學的質量。虛擬實驗技術將普通玻璃切片掃描、重構形成數(shù)字化切片，以圖像的方式呈現(xiàn)給學生，以模擬顯微鏡觀察切片的全過程[4]。數(shù)字化切片具有圖像分辨率及色彩還原度高、不受顯微鏡、場地和時間的限制、操作簡單等特點，可完美解決上述問題。大大提高教師有限實驗課程的課時教學效率。

2虛擬實驗技術的引進可延伸人體機能學實驗課程的時間和空間；提高學生實驗的安全系數(shù)；提高實驗教學效果。是實操實驗課程的有益補充

人體機能學實驗課程包括生化、生物、生理、病原微生物實驗課程，在虛擬實驗室中構建虛擬仿真技能學實驗平臺。依托網(wǎng)絡通信技術、數(shù)據(jù)庫技術、人機交互技術、多媒體技術等，構建一個虛擬的實驗環(huán)境和實驗對象，學生可通過鼠標在虛擬的實驗環(huán)境對實驗對象進行操作，掌握一些因實驗條件不具備、實驗操作危險性較高、實驗成本過高、實驗消耗過大等原因無法真實進行的實驗[5]。以生理實驗室為例，包含了神經(jīng)肌肉電生理實驗、心血管系統(tǒng)實驗、呼吸系統(tǒng)實驗、泌尿系統(tǒng)實驗、消化道系統(tǒng)實驗等5個實驗模塊，每個實驗模塊又下設若干個具體的實驗項目。每個實驗項目包括了實驗簡介、實驗原理、實驗模擬、實驗錄像、實驗波形和結果等內(nèi)容。學生可根據(jù)自己的興趣選擇實驗項目進行操作或者預習，實驗操作過程通過鼠標移動來實現(xiàn)，如果出現(xiàn)操作不當或者操作失誤，系統(tǒng)會進行自動提示。學生也可以通過實驗錄像對實驗內(nèi)容進行提前預習或者在實驗操作后進行回顧。通過這種教學方式，一方面可以節(jié)約教學成本，另一方面也可以提高高校對創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)能力。

3虛擬實驗技術引入中醫(yī)診斷實訓課程和中藥學實訓課程不僅提高了教學效果并延展課堂范圍

中醫(yī)診斷實訓課程和中藥學實訓課程是中醫(yī)院校的特色，對培養(yǎng)中醫(yī)學生成為一名真正優(yōu)秀的中醫(yī)人才起著橋梁的作用。虛擬實驗技術通過計算機生成的一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)。它通過視、聽、觸覺等作用于使用者，使之產(chǎn)生身臨其境的交互視景的仿真。通過網(wǎng)絡大數(shù)據(jù)可以將臨床病例收集整理并通過計算機圖形、圖像處理與模式識別，智能技術、傳感技術、語言處理與音響技術、網(wǎng)絡技術等多門科學，是現(xiàn)代仿真技術的進一步發(fā)展和應用。使作者借助必要的設備自然地與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用、相互影響，產(chǎn)生身臨其境的感覺和體驗，使人機交互更加自然和諧。以多媒體編程技術和虛擬現(xiàn)實技術為基礎 ，應用語義識別、T TS 發(fā)音、動態(tài)圖形識別和多種音視頻素材，構建一個仿真的臨床技能培訓和診斷思維環(huán)境 ，采取人機交互方式進行實驗。虛擬診斷技術具有創(chuàng)新性、交互性、智能性、仿真性、開放性和可擴展性等優(yōu)點 ，用于訓練和培養(yǎng)醫(yī)學生、研究生和青年醫(yī)師，有助于增強診斷學實驗教學效果、提高學生的積極性和自主性、培養(yǎng)與學生臨床技能和思維能力。

4虛擬實驗室的局限性

虛擬實驗室雖具有諸多優(yōu)點，但是也存在某些局限性，所以在實際教學過程中不可以完全取代真實實驗室。虛擬實驗室的局限性體現(xiàn)在以下3方面。

4.1設備參數(shù)測試與實物測試有差別，虛擬實驗不能完全代替實物實驗。

4.2虛擬現(xiàn)實技術屬于新興計算機技術的一種，要求教師具有較專業(yè)的計算機技能，而醫(yī)學專業(yè)教師主要側重于教學能力的培養(yǎng)和教學方法的探索，兩者有時不能得到統(tǒng)一。如何實現(xiàn)兩種能力的有機組合，又發(fā)揮專業(yè)技能優(yōu)勢，是當前亟需解決的問題。

4.3傳統(tǒng)的實驗教學是在教師的指導下，學生分組進行實驗，在實際操作中發(fā)現(xiàn)問題并通過合作解決問題。對于較復雜的自主設計實驗，要求學生能對課本知識融會貫通，提高動手能力和創(chuàng)新能力；要求多位 學生團結協(xié)作，明確分工。而虛擬實驗室是對現(xiàn)有實驗的三維重現(xiàn)，只包含已經(jīng)建模并輸出的實驗教學課程，難以模擬具有創(chuàng)新性的自主實驗設計。

5結論

虛擬教學與實際教學要相輔相成。虛擬實驗教學并不能完全取代實際實驗教學，實際實驗教學的優(yōu)點不能被完全抹殺。實際實驗教學應用于機能學實驗教學可以培養(yǎng)學生的實際操作能力，在實際操作中遇到問題解決問題。所以要合理利用虛擬實驗，補充、延展實際實驗，提高教學效率。

參考文獻：

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[3]王龍海，胡光民，張榮軍，等.虛擬醫(yī)學形態(tài)學綜合實驗室的研究與實踐[J].基礎醫(yī)學教育，2012，14（11）：879-881.

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[5]羅懷青，韓麗，衡建福，等.機能虛擬實驗室的建設與實踐[J].中國醫(yī)學教育技術，2015，29（5）：532-534.

編輯/丁一