劉家秀，許國瑩，李 靖，楊學(xué)藝，薛 白，朱 玲

江蘇護理職業(yè)學(xué)院醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院， 江蘇 淮安 223005

我國《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011—2020)》中指出：加強高校數(shù)字校園建設(shè)與應(yīng)用，其中包括教學(xué)實驗平臺等信息化建設(shè)[1]。隨著《2018年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點》(教技廳[2018]1號)文件的出臺，再次強調(diào)了信息技術(shù)與高等教育教學(xué)的深度融合，要求“加快推進示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)，項目運營平臺上線運行，認(rèn)定兩批350個項目，形成支撐22個專業(yè)類的在線虛擬仿真實驗教學(xué)項目集成學(xué)習(xí)環(huán)境”[2]?？梢姡摂M實訓(xùn)平臺作為一種新型的教學(xué)模式，在國家的大力推動下必將成為未來的重點發(fā)展方向。同時，虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)也契合當(dāng)今大學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和認(rèn)知特點[3]，建設(shè)能夠滿足專業(yè)需求的虛擬實訓(xùn)教學(xué)平臺，顯得尤為重要。

1 虛擬仿真實訓(xùn)平臺應(yīng)用

醫(yī)學(xué)檢驗是一門實踐性非常強的學(xué)科，實訓(xùn)操作和臨床實踐貫穿整個教學(xué)過程。實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境的優(yōu)良與否直接關(guān)系到學(xué)生能否掌握好該門課程。心理學(xué)家瑞特拉研究表明，同樣的知識采用不同的教學(xué)方式呈現(xiàn)時，效果有顯著差異。構(gòu)建醫(yī)學(xué)檢驗虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺，教師能夠采用“做中學(xué)”的教學(xué)模式，使多種媒介的信息同時作用于學(xué)生的各個感官，有助于提高學(xué)生的理解能力、實踐能力，直到形成合適的行為模式以及行為系統(tǒng)[4]。建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)平臺，具有良好的應(yīng)用前景，可以解決如下問題：解決醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)高、精、昂貴儀器培訓(xùn)難問題；規(guī)范檢驗技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化操作培訓(xùn)；規(guī)避檢驗技術(shù)培訓(xùn)的生物安全問題；節(jié)約檢驗技術(shù)培訓(xùn)的試劑耗材成本；解決臨床檢驗中形態(tài)學(xué)資源短缺問題；提高學(xué)生學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)課程的學(xué)習(xí)興趣[5]。

2 虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺特點

2.1 與醫(yī)學(xué)檢驗行業(yè)趨同

信息化管理是當(dāng)今社會發(fā)展的趨勢，目前掛號、打印醫(yī)院的檢驗報告都直接由LIS系統(tǒng)完成。因此，醫(yī)學(xué)檢驗虛擬仿真實訓(xùn)平臺的功能模塊應(yīng)該與檢驗科LIS系統(tǒng)一致或相似[6]，如在平臺導(dǎo)入與實際工作相關(guān)的質(zhì)量手冊、規(guī)章制度、SOP等文件；再將虛擬實驗融入其中，實現(xiàn)以工作任務(wù)為導(dǎo)向，以學(xué)生為主體的實訓(xùn)教學(xué)模式。有利于學(xué)生認(rèn)識、了解目前醫(yī)院檢驗信息的管理方式與要求，從而進一步提高其崗位適應(yīng)能力。

2.2 線上與線下相結(jié)合

湖南醫(yī)藥學(xué)院費嫦[7]等的實踐顯示：使用虛擬仿真平臺的學(xué)生占學(xué)生總?cè)藬?shù)的 80%，經(jīng)常使用的學(xué)生占 50%左右。因此，如何提高平臺的使用率、提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時避開虛擬仿真實訓(xùn)的缺點，如人與機器無情感交流、虛擬教學(xué)時間長會讓學(xué)生感到孤獨和壓抑、不能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和團隊精神等[8-11]，注重傳統(tǒng)實驗與虛擬仿真實驗教學(xué)資源的共同建設(shè)，注重傳統(tǒng)實驗與虛擬實驗的無縫對接。線上，學(xué)生完成虛擬操作；線下，采取網(wǎng)絡(luò)課程知識競賽、網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計大賽等讓學(xué)生參與到網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的設(shè)計和實施環(huán)節(jié)，實現(xiàn)將“線上”和“線下”融為一體。

2.3 基礎(chǔ)性與應(yīng)用性相結(jié)合

虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺重點解決實際實驗、實訓(xùn)中由于資源限制(如流式細胞儀、血細胞分析儀、自動生化分析儀等儀器昂貴)、條件限制(如微生物對實驗室環(huán)境要求高、預(yù)防微生物污染難度大、病毒培養(yǎng)條件要求高、周期長等不能大范圍開展)、實際訓(xùn)練效果不佳等客觀問題。同時兼顧課程整合，注重虛擬實驗與臨床典型病例相結(jié)合，形成基于器官、系統(tǒng)、疾病的系統(tǒng)化體系[12]。如多發(fā)性骨髓瘤檢驗包括《臨床檢驗基礎(chǔ)》《血液學(xué)檢驗》《生物化學(xué)檢驗》和《免疫學(xué)檢驗》課程的知識，可以整合成多發(fā)性骨髓瘤的臨床檢驗。

2.4 過程性與終結(jié)性評價相結(jié)合

虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺的設(shè)計要體現(xiàn)評價主體和評價指標(biāo)的多元性。評價主體的多元性：包括三方評價，即本人評價，校內(nèi)評價和校外評價；評價指標(biāo)的多元性：包括醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)課程的條件質(zhì)量、過程質(zhì)量和結(jié)果質(zhì)量[13]。因此，醫(yī)學(xué)檢驗虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺使用角色應(yīng)該包括醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)教師、醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)在校學(xué)生、校內(nèi)督導(dǎo)、校企專家、醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生、醫(yī)院檢驗科專家、非用人單位等。他們圍繞學(xué)生實驗過程分別完成不同的評價任務(wù)，為實驗教學(xué)服務(wù)。應(yīng)注重學(xué)生虛擬實訓(xùn)的過程性評價環(huán)節(jié)，將過程性評價和終結(jié)性評價更好地結(jié)合。

2.5 人文關(guān)愛與素質(zhì)教育相結(jié)合

以全面培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)為核心，注重人文關(guān)愛與素質(zhì)教育。隨著醫(yī)患矛盾日益加劇，以及00后生源“以自我為中心”的整體特征，教師在實際教學(xué)與虛擬教學(xué)過程中要加強職業(yè)素質(zhì)教育，如醫(yī)學(xué)倫理、人文關(guān)愛，強調(diào)“以人為本”的虛擬仿真教學(xué)，實驗過程中在加強技能操作的同時，加強仁愛精神教育。例如：在虛擬操作中，時時要求學(xué)生模擬與患者溝通交流；對真實患者影像資料加強隱私保護等。

2.6 短期與長期相結(jié)合

虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺的構(gòu)建需要硬件、軟件、資金和人力的投入。隨著儀器、檢驗項目的發(fā)展，平臺更新需要既懂專業(yè)又熟悉信息化技術(shù)的專業(yè)人才，這就要求學(xué)院給予政策扶持[14]。利用多種途徑籌集平臺建設(shè)的資金、積極積累和總結(jié)建設(shè)經(jīng)驗，隨著檢驗醫(yī)學(xué)的進展及時更新平臺內(nèi)容。

3 虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺結(jié)構(gòu)框架

3.1 虛擬仿真內(nèi)容

對醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)課程進行調(diào)研分析，根據(jù)《臨床檢驗基礎(chǔ)》《血液學(xué)檢驗》《生物化學(xué)檢驗》《免疫學(xué)檢驗》《微生物學(xué)檢驗》和《寄生蟲學(xué)檢驗》實訓(xùn)要求確定需要進行虛擬仿真的模塊。一方面，采用不低于1 080p的高清視頻拍攝與整理三級醫(yī)院檢驗科目前的主流儀器(自動生化分析儀、血常規(guī)分析儀等)、檢驗標(biāo)本(血液、尿液、糞便等)類型、醫(yī)院開展的經(jīng)典手工操作項目(白細胞計數(shù)、革蘭染色等)、使用的試劑(定標(biāo)液、質(zhì)控液等)及工具(移液管、加樣槍等)；另一方面，對專業(yè)課程中抽象的原理通過繪圖、文字等方式與技術(shù)人員對接，形成以視頻、圖片為主要依據(jù)的開發(fā)思路。

3.2 虛擬仿真結(jié)構(gòu)

采用SQL Server 2012數(shù)據(jù)庫規(guī)劃管理虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺。平臺管理包括用戶管理、課程管理、資源管理和考試管理。

用戶管理開發(fā)軟件為C/S架構(gòu)，設(shè)置客戶端和服務(wù)器，服務(wù)器獨立構(gòu)建數(shù)據(jù)庫和Server構(gòu)建，客戶端在構(gòu)建三維虛擬場景中實現(xiàn)虛擬實驗的交互操作。包括年級管理、班級管理、角色管理和用戶導(dǎo)入；課程管理根據(jù)醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)課程劃分為臨床檢驗基礎(chǔ)、血液學(xué)檢驗、生物化學(xué)檢驗、免疫學(xué)及檢驗、微生物學(xué)及檢驗、寄生蟲學(xué)檢驗六個模塊。每個課程的資源根據(jù)內(nèi)容分為實訓(xùn)素材、微課資源、臨床案例和虛擬實驗；資源管理便于教師根據(jù)自己的教學(xué)思路對實驗內(nèi)容進行新增、刪除、編輯、屏蔽等；考試管理包括管理員、教師和學(xué)生，具體如圖1所示。

圖1 醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺框架

4 平臺資源

以“以實為本、以虛補實、虛實結(jié)合、能實不虛”為原則，按照專業(yè)課程劃分資源。采用3Dmax、Maya、Unity3D等三維仿真軟件制作模型資源，采用實物照片合成、數(shù)據(jù)挖掘整理合成、手工建模三種制作方式，以三維視角、高度逼真的場景展現(xiàn)醫(yī)療檢驗設(shè)備的結(jié)構(gòu)和功能、手工操作的流程，以及抽象的知識點。根據(jù)樣品對象和檢驗項目不同，醫(yī)院檢驗科專家、專業(yè)教師和技術(shù)人員確立各個不同的場景。采用B/S結(jié)構(gòu)，以網(wǎng)絡(luò)瀏覽器為系統(tǒng)運行平臺，實現(xiàn)不受時間、空間、人數(shù)和設(shè)備限制(如PC、手機、ipad)任意訪問。

4.1 實訓(xùn)素材

包括實訓(xùn)課件、業(yè)務(wù)流程、教學(xué)視頻及圖片等。圖片以《血液學(xué)檢驗》為主，以《臨床檢驗基礎(chǔ)》《微生物檢驗》《寄生蟲檢驗》《病院生物與免疫》為輔。包括血液、尿液、精液、陰道分泌物、糞便、病原微生物、腦脊液等有形成分。圖片的分辨率、清晰度和色彩與顯微鏡下接近。融辨別、標(biāo)注、編輯、放大、形態(tài)考試等功能于一體。

4.2 微課資源

按照醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)課程劃分微課資源，包括網(wǎng)絡(luò)共享微課和虛擬實驗對應(yīng)的微課。通過網(wǎng)絡(luò)共享微課加強學(xué)生的自學(xué)能力，通過虛擬實驗對應(yīng)的微課讓學(xué)生提前熟悉實驗內(nèi)容和步驟，為實訓(xùn)做好準(zhǔn)備。

4.3 臨床案例

以樣本檢測為主線，將樣本檢測過程中出現(xiàn)的各種因素融入檢測過程中。以檢測技能思維訓(xùn)練、影響因素分析、臨床意義作為知識點考核，訓(xùn)練學(xué)生的臨床思維能力、分析能力、解決問題能力。

4.4 虛擬實驗

包括醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)課程基本實驗和大型儀器操作?；緦嶒灒喝缪科闹苽渑c瑞氏染色、紅細胞ABO、Rh血型鑒定、血清丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶活性測定、革蘭染色、四區(qū)劃線、冷凝集素試驗、病理切片的制備等；大型儀器：如血液分析儀、尿液干化學(xué)分析儀、尿沉渣分析儀、全自動生化分析儀(如圖2所示)、細菌鑒定儀、藥敏儀等，集儀器結(jié)構(gòu)、原理、操作、維護、保養(yǎng)于一體。

圖2 全自動生化分析儀

5 醫(yī)學(xué)檢驗虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺的教學(xué)效果

為了提高教師對虛擬軟件的應(yīng)用和學(xué)生使用的積極性，設(shè)置真實實驗和虛擬實驗相結(jié)合的教學(xué)模式。課前，學(xué)生通過登錄虛擬操作平臺預(yù)習(xí)，設(shè)計實驗方案并完成虛擬操作；課中，再次讓學(xué)生完成相應(yīng)的虛擬實驗，成績通過考核要求方可進入真實實驗室。教師根據(jù)學(xué)生虛擬操作后臺反映出的問題和實驗設(shè)計中的弱點著重分析講解，輔助學(xué)生完成任務(wù)；課后，學(xué)生提交實驗數(shù)據(jù)和實驗報告，完成復(fù)習(xí)題。此部分實驗主要解決真實實驗室無法實時開放，打破傳統(tǒng)實驗教學(xué)對時、空的限制，學(xué)生可以隨時、隨地登錄系統(tǒng)，完成虛擬操作。

虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)綜合質(zhì)量評價中真實實訓(xùn)成績占80%，虛擬操作占20%。真實實訓(xùn)評價包括職業(yè)素質(zhì)、專業(yè)能力和專業(yè)知識三部分；虛擬實訓(xùn)包括操作時間、操作次數(shù)和操作效果三部分，具體如表1所示。

表1 虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)綜合質(zhì)量評價賦分表

通過比較(如表2所示)發(fā)現(xiàn)，實驗班的綜合質(zhì)量分?jǐn)?shù)與對照班級相比，其平均分高于對照班，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(t期中=2.03，P<0.05，t期末=2.531，P<0.05)。表明傳統(tǒng)教學(xué)班級積極性不高，而虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)班級調(diào)動了學(xué)生的積極性，由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變成“我要學(xué)”，有效提高了學(xué)生對于檢驗知識和技能的掌握能力。

組 別人數(shù)期中成績期末成績實驗班51(83.57±7.03)?(85.78±7.32)?對照班50(76.32±7.27) (77.51±8.21)

注：*與對照班相比，P<0.05

醫(yī)學(xué)檢驗虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺的構(gòu)建，對教師的“教”和學(xué)生的“學(xué)”都具有一定的促進作用。教師在使用虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺的過程中，要查閱資料、觀察學(xué)生操作情況，并及時更新教學(xué)內(nèi)容，從而促使專業(yè)教師進一步加強自身專業(yè)素質(zhì)及能力。此外，醫(yī)學(xué)檢驗虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺提供的豐富立體化教學(xué)資源和形式多樣的實驗情境以及臨床思維拓展實驗，能夠化繁為簡、化抽象為具體，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)實踐創(chuàng)新能力。因此，醫(yī)學(xué)檢驗虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)平臺真正實現(xiàn)了以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，能進一步提高醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)的實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量。