楊杉　張雪雁　馬曉峰

【摘? 要】隨著“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)計劃”的提出，精準(zhǔn)治療進入一個嶄新的新時代，這也是當(dāng)今社會對臨床醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)發(fā)展的需求。當(dāng)然，這無疑對傳統(tǒng)實驗教學(xué)提出了一個新挑戰(zhàn)。以往的面對面實驗教學(xué)僅僅局限于在理論上掌握某一實驗設(shè)計方法，但是實驗的復(fù)雜性，課堂上傳統(tǒng)的實驗教學(xué)往往不能呈現(xiàn)理想的實驗結(jié)果。虛擬實驗室借助于互聯(lián)網(wǎng)平臺，成本低下，實驗可重復(fù)性，廣受各醫(yī)學(xué)院校實驗教學(xué)的青睞，這對培養(yǎng)新時代醫(yī)學(xué)實驗人才提供了必要的理論基礎(chǔ)。本文以泰盟VBL-100醫(yī)學(xué)機能學(xué)虛擬實驗系統(tǒng)教學(xué)為例，闡述虛擬實驗室在整個實驗系統(tǒng)中的教學(xué)優(yōu)勢以及在醫(yī)學(xué)技能實驗教學(xué)中的建設(shè)實施，旨在構(gòu)建一體化的互聯(lián)網(wǎng)實驗教學(xué)平臺，為我國醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)的創(chuàng)新化發(fā)展及信息化進程打下堅實基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】虛擬實驗室;醫(yī)學(xué)機能實驗學(xué);泰盟VBL-100;實驗教學(xué)

【中圖分類號】G434;R-4????? 【文獻標(biāo)識碼】A????? 【文章編號】1004-7484（2020）09-0224-02

臨床醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)門類“一級學(xué)科”，主要研究疾病的病因、診斷、治療和預(yù)后，提高臨床治療水平，促進人體健康的科學(xué)，通過預(yù)防和治療以最大程度上減弱疾病、減輕病人痛苦、恢復(fù)病人健康、保護勞動力。臨床醫(yī)學(xué)是直接面對疾病、病人，對病人直接實施治療的科學(xué)^[1-2]。當(dāng)下，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，在教育教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越多，尤其在醫(yī)學(xué)院校，在很多實驗設(shè)備或者實驗條件無法滿足時，教師更加依賴于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”教學(xué)渠道的建立，大大提高了醫(yī)學(xué)院實驗教學(xué)質(zhì)量及教學(xué)效率。泰盟VBL-100醫(yī)學(xué)機能學(xué)虛擬實驗系統(tǒng)，已然成為醫(yī)學(xué)院校實驗教學(xué)一個成功典型案例。

一、虛擬實驗室的優(yōu)勢

虛擬實驗室系統(tǒng)采用計算機虛擬仿真與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，涵蓋了40多個機能學(xué)實驗的模擬仿真，由于模擬仿真實驗無需實驗動物，無需實驗準(zhǔn)備即可幫助學(xué)生理解實驗的操作步驟以及實驗效果，可以作為機能學(xué)實驗教學(xué)的一個有益補充。對教師而言起到輔助教學(xué)的作用，對學(xué)生而言，則起到知識的預(yù)習(xí)、熟悉及強化的作用。該系統(tǒng)由儀器介紹，實驗原理，手術(shù)操作，模擬仿真、實驗波形以及實驗測試等部分組成，結(jié)構(gòu)完整，內(nèi)容豐富，可同時供40位同學(xué)進行機能學(xué)知識的學(xué)習(xí)。

與傳統(tǒng)實驗室不同，泰盟VBL-100醫(yī)學(xué)機能學(xué)虛擬實驗系統(tǒng)不受空間時間的限制，不需要額外的成本支出，不需要緊密的實驗儀器，不需要嚴(yán)格的實驗條件，只要有計算機、互聯(lián)網(wǎng)的地方就可以模擬實驗。教師可以這種虛擬實驗方法傳授實驗技術(shù)，學(xué)生也可以借助虛擬實驗室進行自學(xué)。更值得一提的是，虛擬實驗系統(tǒng)可以遠程操控，比傳統(tǒng)實驗室具有更高的安全性、便捷性和可持續(xù)性，實驗素材信手拈來，可以隨時開始或者取消實驗，而先前已經(jīng)產(chǎn)生的實驗數(shù)據(jù)或者前期實驗基礎(chǔ)會自動保存。

二、虛擬實驗室開放模式在醫(yī)學(xué)機能實驗教學(xué)中的應(yīng)用

泰盟VBL-100醫(yī)學(xué)機能學(xué)虛擬實驗系統(tǒng)旨在解決醫(yī)學(xué)相關(guān)實驗，簡化實驗操作步驟。比如在進行生理實驗時，泰盟VBL-100醫(yī)學(xué)機能學(xué)虛擬實驗系統(tǒng)能夠涵蓋包括刺激強度與肌肉收縮的反應(yīng)關(guān)系、刺激頻率與肌肉收縮之間的關(guān)系、神投影儀講臺、經(jīng)干動作電位的引導(dǎo)實驗、神經(jīng)興奮傳輸速度的測定、神經(jīng)干不應(yīng)期的測定、減壓神經(jīng)放電、膈神經(jīng)放電、大腦皮層誘發(fā)點位、離體蛙心灌流、期前收縮與代償間歇、心肌細胞動作電位、家兔血壓調(diào)節(jié)、家兔呼吸運動調(diào)節(jié)、尿生成的影響因素、消化道平滑肌生理特性等若干種生理實驗^[3]。這些實驗往往因為實驗條件的嚴(yán)苛或者微環(huán)境的把控，導(dǎo)致實驗失敗，學(xué)生往往不能接收到立項的實驗狀態(tài)，從而對醫(yī)學(xué)實驗失去學(xué)習(xí)興趣。在進行藥理相關(guān)實驗中，虛擬實驗系統(tǒng)可以操控藥物對動物學(xué)習(xí)記憶的影響、酸棗對小鼠的鎮(zhèn)定作用、安定的抗驚厥作用、杜冷丁的鎮(zhèn)痛作用、地塞米松對實驗大鼠腳趾腫脹的抗炎作用、苯海拉明藥效實驗、神經(jīng)體液因素及藥物對心血管活動的影響、藥物急性毒性實驗、藥物半衰期的測定、給藥劑量對藥物血濃度的影響、給藥途徑對藥物血濃度的影響、藥物在體內(nèi)的分布、肝腎功能狀態(tài)對藥物血濃度的影響、多次給藥對藥物血濃度的影響等^[4]。恰當(dāng)合理的應(yīng)用最適藥物濃度，探究藥理實驗存在奧秘。通過虛擬實驗的學(xué)習(xí)，可以鼓勵學(xué)生將定量計算與微觀層次的生理、藥理過程以及宏觀層次的結(jié)果聯(lián)系起來，促進更深層次的概念理解。因此建設(shè)虛擬實驗室應(yīng)始終貫徹落實四個主流原則，包括設(shè)置情景融合的實驗操作空間、營造交互良好的實驗教學(xué)環(huán)境以及形成系統(tǒng)完善的評價反饋機制。

（一）設(shè)置情景融合的實驗操作空間

大量的醫(yī)學(xué)相關(guān)實驗往往是抽象存在，尤其是基礎(chǔ)實驗，很多醫(yī)學(xué)生不能夠明白整個實驗步驟或者有的學(xué)生只知道步驟，不明白自己的實驗?zāi)康?，對預(yù)期結(jié)果不能很好預(yù)測，對實驗進行的微環(huán)境和溫度、濕度把控不到位，造成實驗屢屢失敗。學(xué)生對實驗存在的實驗數(shù)據(jù)、物質(zhì)分析不能夠合理解釋。而且，截止目前為止，尚無一本系統(tǒng)完善的醫(yī)學(xué)實驗匯編，學(xué)生學(xué)習(xí)實驗的渠道大多來自網(wǎng)上查找或者國內(nèi)外文獻。事實上，真切存在的、情景融合的實驗教學(xué)便于幫助醫(yī)學(xué)生將實驗中學(xué)到的知識與日常生活建立聯(lián)系，實驗課程學(xué)習(xí)的積極性也可以提高學(xué)生對理論課學(xué)習(xí)的積極性，增加師生關(guān)系，促進課堂互動。大量文獻提出，獨具生面的情景化教學(xué)可以幫助學(xué)生更容易主動學(xué)習(xí)、更方便記憶和再學(xué)習(xí)，能夠讓學(xué)生從長遠獲益^[5]。

（二）營造交互良好的實驗教學(xué)環(huán)境

在虛擬實驗系統(tǒng)中，交互良好的實驗教學(xué)環(huán)境也是學(xué)生學(xué)好實驗必不可少的實驗條件，一個良好的交互環(huán)境能夠培養(yǎng)學(xué)生實驗動手能力，更加有助于提升對未來臨床工作的積極性。新時代教育理念提倡學(xué)生自主提出問題、自發(fā)設(shè)計實驗思路，最后從實驗結(jié)果中總結(jié)實驗結(jié)論，最重要的該實驗結(jié)論對臨床工作的幫助，對于指導(dǎo)臨床治療有什么建設(shè)性的意義。目前的現(xiàn)實情況迫切需要學(xué)生可以足夠適應(yīng)虛擬實驗環(huán)境，熟悉掌握基礎(chǔ)實驗相關(guān)系統(tǒng)操作、臨床實驗相關(guān)數(shù)據(jù)收集以及最終結(jié)果的統(tǒng)計學(xué)分析。這就對學(xué)生的實驗性交互環(huán)境提出了更加嚴(yán)格的要求。良好有序的虛擬實驗系統(tǒng)能夠?qū)⒔虒W(xué)需求合理的嵌入其中。當(dāng)然，這不是簡單意義上的對課堂知識的取而代之，而是給學(xué)生營造良好的實驗學(xué)習(xí)環(huán)境，讓他們能夠?qū)⒆约涸谡n堂所學(xué)與實驗操作有機的結(jié)合起來。虛擬實驗系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)生實驗設(shè)計和實驗思路自主分析實驗結(jié)果，并能夠根據(jù)實驗條件分析結(jié)果的偏差。通過遠程操控向?qū)W生及老師反饋實驗數(shù)據(jù)，在很大程度上降低了枯燥的課堂管理問題。

（三）形成系統(tǒng)完善的評價反饋機制

在實驗操作環(huán)節(jié)中，實驗的可重復(fù)性也是實驗研究結(jié)果的必要要求，對于經(jīng)常實驗失敗，實驗設(shè)計各個環(huán)節(jié)的反思評價就顯得尤為重要。利用虛擬實驗技術(shù)，可以有效激勵醫(yī)學(xué)生努力從剛剛的實驗過程中尋找導(dǎo)致可能失敗的一切可能，及時從自己的記憶庫中搜尋彌補信息。虛擬實驗系統(tǒng)所反饋的實驗細節(jié)也能夠很大程度上幫助學(xué)生擺脫以往陳舊的實驗思路，推陳出新，提出適宜該實驗的專屬實驗流程。在此過程中，教師的引導(dǎo)也非常重要，但是實驗環(huán)節(jié)的不可預(yù)測性，教師往往也束手無策，但是虛擬實驗平臺的構(gòu)建，可以在很大程度上幫助老師形成實驗誤導(dǎo)框架，教師的及時總結(jié)歸納可以讓學(xué)生少走彎路，增加實驗的成功率。當(dāng)一節(jié)實驗課結(jié)束后，教師系統(tǒng)的點評以及虛擬實驗系統(tǒng)及時的反饋裝置能夠幫助學(xué)生增加對醫(yī)學(xué)實驗的求知欲與滿足感。

結(jié)語

故臨床醫(yī)學(xué)不是僅局限于理論學(xué)習(xí)，而更多的是將理論學(xué)習(xí)與實驗技術(shù)、臨床技術(shù)相結(jié)合。臨床醫(yī)學(xué)需要大量的臨床實踐，需要擁有較高理論專業(yè)知識和操作專業(yè)技能。而在學(xué)校學(xué)習(xí)階段形成的實驗思維，在一定程度上激發(fā)學(xué)生的邏輯思考能力，為以后的臨床工作添磚加瓦。

虛擬實驗室具有很多優(yōu)點，在實驗整個構(gòu)思過程中都起著不可替代的作用，而且，目前有些高校已經(jīng)采用虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)，已經(jīng)形成的工作基礎(chǔ)和適宜性技術(shù)為其他高校虛擬實驗平臺的構(gòu)建奠定基礎(chǔ)。虛擬實驗室能夠在學(xué)習(xí)過程的結(jié)構(gòu)和完善的課程中系統(tǒng)地勝任實驗教學(xué)。

參考文獻

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