朱麗君，方正美，常微微，金岳龍，陳燕，姚應水

(皖南醫(yī)學院公共衛(wèi)生學院，安徽 蕪湖 241002)

預防醫(yī)學是一門綜合性醫(yī)學應用學科，其實驗課是教學工作的重點和亮點，是培養(yǎng)醫(yī)學生思維能力、動手能力的重要手段，也是為國家培養(yǎng)卓越公共衛(wèi)生人才的突破點。隨著國家教育改革的不斷深入，實踐教學改革已成為預防醫(yī)學教育改革的重點任務，社會及用人單位對學生的實踐技能和分析思考能力提出更高的要求[1]。高校實驗室是對學生開展實踐教學和科研能力培養(yǎng)的重要基地，是新形勢下培養(yǎng)人才、開展科學研究和服務社會的主要場所，是衡量高校辦學水平的重要尺度之一[2]。在非典、埃博拉病毒、中東呼吸綜合征等突發(fā)公共衛(wèi)生事件發(fā)生之后，公共衛(wèi)生專業(yè)人才已具備越來越多的經(jīng)驗，但未來可能還會經(jīng)歷更多不確定的挑戰(zhàn)，這就需要預防醫(yī)學專業(yè)的學生具有更強的實踐能力、創(chuàng)新能力以及更高的綜合能力。實踐教學的目的不僅在于培養(yǎng)學生的實踐操作技能，更重要的是教會學生如何思考，提高其解決問題的能力，增強其應急管理能力。目前大多數(shù)的實踐教學局限于在固定的時間、固定的場所開展有限的實驗項目教學，仍以“填鴨式”教學為主，學生的創(chuàng)新能力和應急管理能力得不到充分的鍛煉?；诖?，為滿足當今社會對創(chuàng)新型人才的需求[3]，開放實驗室應運而生。近幾年，隨著虛擬實驗技術的不斷提高，虛擬仿真實驗也逐漸受到關注。這一實驗技術的運用實現(xiàn)了優(yōu)質實驗教學資源開放共享，構建了課內課外、線上線下互補的新型實驗教學模式。將虛擬實驗技術應用于預防醫(yī)學開放實驗室建設，更有利于學生自主學習、培養(yǎng)創(chuàng)新意識和實踐能力，全面提高實驗教學質量，同時積極促進跨學科、跨專業(yè)課程的交叉融合[4]。

1 開放實驗室建設的利弊

1.1 開放實驗室建設的優(yōu)點

1.1.1 靈活的學習時間 開放實驗室打破了既往傳統(tǒng)的在固定時間教授固定的實驗課程的模式，給予了學生和老師更多的自由和可發(fā)揮的空間。學生可充分利用課余時間開展自己感興趣的實驗操作，驗證自己的實驗設想，教師也可以利用自由時間培養(yǎng)學生并完成自己的科研項目。有研究表明[5-6]，將理論教學與開放性實驗教學相結合能夠增加醫(yī)學生對抽象知識的理解和掌握。

1.1.2 充分發(fā)揮儀器設備的使用價值 許多高校的實驗室在引進各類高尖端儀器設備上花費了大量資金，但是許多貴重儀器的使用率卻不高，有些高昂的設備可能僅僅是為了滿足某一節(jié)課的授課需要，未能充分發(fā)揮其效能。開展開放性實驗，讓設備在更多的科研項目中得到使用，讓它們的價值得到更大化的體現(xiàn)，讓教師和學生在開放的氛圍中取得進步。這樣不僅可以讓設備物盡其用，而且也能夠培養(yǎng)學生的學習主動性，提高學生的創(chuàng)新意識和動手能力。

1.1.3 為大學生創(chuàng)業(yè)提供技術支持 在“大眾創(chuàng)業(yè)，萬眾創(chuàng)新”的時代，預防醫(yī)學開放性實驗室的建設更有利于教師和學生建立起相互學習、相互幫助的良好局面。有些學生的創(chuàng)業(yè)之路往往被前期的設備所限制，許多想法無法得到驗證。但是在開放性實驗室建成之后，學生好的主意在老師和同學的幫助下可能就會成為優(yōu)秀的產品，教師的科研項目也可以在學生的協(xié)同下得到進一步的完善。我校公共衛(wèi)生學院自建立預防醫(yī)學開放實驗室以來，大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目以及論文發(fā)表數(shù)量上較以前均有明顯增長，對推動學科建設起到了積極的作用。

1.2 開放實驗室建設的短板

1.2.1 成本的增加 開放實驗室一旦建成并投入使用，不可避免地會對儀器、設備造成損毀，并因此增加了維護成本。許多一次性耗材和各類消耗品的使用進一步增加了運行成本。

1.2.2 危險系數(shù)的增加 學校實驗室涉及到許多有毒有害、易燃易爆的物質，如果此類物品保管不當，就會發(fā)生許多嚴重的危險事故。在學生開展各類實驗的過程中亦可能產生多種有害物質，一旦這些?；返姆雷o措施不到位或處置不當，就會發(fā)生難以預估的危害。

1.2.3 實驗室的開放制度不健全 開放實驗室的管理制度大多都沿用之前的實驗室管理制度或有稍微調整，使得實驗室開放制度不明確，存在很大的隨意性。此外，開放實驗室經(jīng)常在非教學時間開放，這樣會犧牲實驗教輔人員的休息時間，因此應該進一步完善開放制度。

1.2.4 學生對于開放實驗室的認知度不夠 大多數(shù)學生習慣于傳統(tǒng)的實驗教學模式，缺乏積極主動的參與以及創(chuàng)新意識。此外，各個學院對于開放實驗室的宣傳力度不大，使得學生對于開放實驗室的認知度不夠，受益面較少。

2 虛擬實驗技術應用的優(yōu)點

實驗技能是一項熟能生巧的科學研究的基本能力，高校開設實驗課也是為了學生能將課堂學到的理論知識運用于實踐，并在熟練掌握之后用于解決未來發(fā)現(xiàn)的問題或用于探索新領域。虛擬實驗技術是教育部于2012年3月13日在其印發(fā)的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020) 》一文中提出，規(guī)劃中要求加強信息化與教育深度融合。經(jīng)過了近幾年的不斷探索和發(fā)展，如南京醫(yī)科大學的基礎醫(yī)學仿真實驗課的成功開設[7]，虛擬實驗技術已日趨成熟并顯現(xiàn)出諸多優(yōu)點。

2.1 形式新穎，能更好地激發(fā)學生的實驗興趣 虛擬實驗技術依托電子信息技術，完全區(qū)別于傳統(tǒng)實驗，在視覺和聽覺上給予學生更直觀和更形象的展示，能極大地吸引學生的關注，調動學生的積極性和主動性，激發(fā)學生的實驗興趣，提高實驗技能和分析問題、解決問題的能力。隨著信息技術的不斷發(fā)展，完全可以實現(xiàn)真人在虛擬實驗室操作完成各項實驗。目前的虛擬現(xiàn)實技術(VR)已經(jīng)出現(xiàn)在各類市場中。

2.2 有利于突破時間和地域限制 利用虛擬仿真實驗，學生和教師將打破既往在固定時間段開展實驗教學工作的限制，學生可以利用大量的課余時間挑選自己感興趣的實驗課程進行反復練習。在不斷提高實驗技能的基礎上，培養(yǎng)學生的實驗創(chuàng)新理念和技術，為國家培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供保障。院校師生也可以通過網(wǎng)絡平臺，突破地域限制，與其他學校的師生交流心得體會，參與其他項目組的模擬實驗，這都將讓學生在實驗技能和綜合能力上得到極大的提高。

2.3 有利于節(jié)約資源、保護環(huán)境 實驗過程的安全、昂貴的實驗耗材和有毒有害物質的處理等均是高等學校教學中需要考慮的因素，這在一定程度上制約了實驗教學的發(fā)展。利用虛擬實驗，因為不會用到現(xiàn)實實驗的器材與試劑，實驗安全得到保證，也在很大程度上節(jié)約了資源，同時又減少了實驗過程中產生的有毒有害物質，有利于環(huán)境保護。

2.4 有利于學生綜合能力的鍛煉 在虛擬的實驗環(huán)境下，教師可以充分利用教學知識，豐富實驗內容，綜合多種學科知識，發(fā)揮學生的主觀能動性，擴大實驗課程的廣度和深度，讓實驗課不僅僅是“臨摹課”，更是鍛煉學生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力的平臺，為國家培養(yǎng)“高分高能”的有用人才。

2.5 實驗效果易于評判，幫助學生自我反思 完善的網(wǎng)絡信息技術，不僅能夠提高學生的綜合能力，更有助于教師掌握各個學生的實驗課程學習動態(tài)情況，有針對性地幫助學生提高其綜合能力。學生也可以在系統(tǒng)中觀看自己操作的全過程，并從中發(fā)現(xiàn)自己的不足，進而不斷改進，從“你教我學”的過程轉變到“我想我學”的過程，充分發(fā)揮學生的主觀能動性。

3 虛擬實驗技術現(xiàn)階段的發(fā)展難點

3.1 前期投入大 目前部分高校所運行的虛擬平臺只是簡單的虛擬實驗，并未真正做到仿真實驗，很多試點學校的虛擬平臺只是學生登錄系統(tǒng)，進行簡單的選擇和點擊操作，并未充分利用虛擬現(xiàn)實技術達到虛擬操作的目的[7-8]。但僅僅是達到這一步，高校的花費也是巨大的。國家對于申報建設國家級虛擬仿真實驗教學中心有著很高的標準，申報學校要有虛擬仿真實驗平臺并開設虛擬仿真實驗課程，這就要求學校在起步階段需要投入大量的人力和物力[9]。

3.2 專業(yè)性強，技術壁壘 虛擬仿真實驗系統(tǒng)的運行不是簡單的電腦編程，單一的軟件工程師無法解決實驗過程中涉及到的非常多的專業(yè)的物理和化學變化，這都需要有專業(yè)人員配合完成平臺建設。由于不同的參數(shù)會導致不同的結果，在實驗中，差之毫厘謬以千里的情況隨處可見。如何解決細微變化，實現(xiàn)真正的虛擬仿真，這就對技術層面提出了很高的要求。

4 虛擬實驗技術與開放性實驗室建設的應用前景

預防醫(yī)學以“環(huán)境—人群—健康”為模式，研究人群中疾病與危險因素的關系，從而達到預防疾病、保護和促進健康的目的。預防醫(yī)學要求學生在掌握基本的理論知識的基礎上，合理運用基礎醫(yī)學、臨床醫(yī)學、醫(yī)學統(tǒng)計學、流行病學、環(huán)境醫(yī)學和社會醫(yī)學的知識，在衛(wèi)生防疫與監(jiān)督、疾病預防和控制、突發(fā)公共衛(wèi)生事件的應急處理方面具備實際操作能力。因此，預防醫(yī)學專業(yè)教學中非常重要的實驗課會隨著國家對創(chuàng)新人才的需求的增加而變得更加重要，未來高校在實驗課程的教學方面也會不斷深入，開放性實驗室的建設已成為高校實驗室發(fā)展的新趨勢[10]，如何建設好和充分利用預防醫(yī)學開放實驗室的平臺將是醫(yī)學院校面臨的新課題。伴隨著網(wǎng)絡技術的革命性發(fā)展，肩負著培育更全面的公共衛(wèi)生預防醫(yī)學人才的使命的高校，要緊跟時代步伐，充分利用當代先進技術和網(wǎng)絡平臺為學生提供更加便捷、高效、綠色、健康的實驗環(huán)境，幫助預防醫(yī)學專業(yè)的學生提高學習興趣、發(fā)掘自身潛力、鍛煉創(chuàng)新思維和提升綜合能力，適應社會對人才的需求。未來高校的實驗課應該充分利用虛擬現(xiàn)實技術讓學生可以隨時隨地反復練習，讓天馬行空的構想得以驗證。當然，作為最直觀和最可靠的真實實驗也是必不可少的，二者相輔相成、優(yōu)勢互補，為培養(yǎng)具有科研能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的高素質綜合型預防醫(yī)學人才搭建更加完善的平臺。