醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化平臺(tái)建設(shè)探討

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摘要：醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化平臺(tái)的構(gòu)建擬作為本實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的一種補(bǔ)充，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的保證和提高是十分有必要的，是當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的熱點(diǎn)課題。實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化平臺(tái)的構(gòu)建在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力方面起著重要作用，以本中心虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室教學(xué)為例，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建進(jìn)行具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐。結(jié)果表明，虛擬實(shí)驗(yàn)豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式，為實(shí)踐教學(xué)的創(chuàng)新提供了新的平臺(tái)和拓展空間，為我院培養(yǎng)高水平綜合創(chuàng)新應(yīng)用型專門(mén)人才提供了支撐。

關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)信息化平臺(tái)虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)3D導(dǎo)航教學(xué)系統(tǒng)

一、前言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用已從多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)時(shí)代進(jìn)入更高層次的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)代。加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，不僅需要硬件設(shè)施的投入還要實(shí)行科學(xué)化規(guī)范化的管理，更新教學(xué)體系，完善教學(xué)方法等，充分提高實(shí)驗(yàn)室建設(shè)水平，培養(yǎng)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技能型人才。傳統(tǒng)教學(xué)模式中常常將實(shí)驗(yàn)教學(xué)和理論教學(xué)分開(kāi)進(jìn)行。如在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師用粉筆在黑板上板書(shū)或結(jié)合PPT投影演示教學(xué)，傳授相對(duì)抽象的實(shí)驗(yàn)原理等理論知識(shí)，在黑板上簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟和操作路線圖，給學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)過(guò)程，分析實(shí)驗(yàn)過(guò)程中物質(zhì)或反應(yīng)的變化情況。整個(gè)過(guò)程教師講得辛苦，學(xué)生卻未必能完全理解，收不到理想的教學(xué)效果。因此必須結(jié)合直觀教學(xué)，在課堂上作演示實(shí)驗(yàn)，但也不能起到非常好的演示效果，存在一些不足。隨著時(shí)代的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)的發(fā)展，很多信息化教學(xué)手段應(yīng)運(yùn)而生，如虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)。若有虛擬實(shí)驗(yàn)室，便可方便地在課堂上進(jìn)行演示，讓抽象的理論及時(shí)得到驗(yàn)證檢驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)在教學(xué)中能模擬危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)，豐富感性認(rèn)知，加深學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的理解。例如，虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可避免化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的燃燒爆炸所帶來(lái)的危險(xiǎn)；虛擬外科手術(shù)，可避免由于學(xué)生操作失誤造成病人死亡的醫(yī)療事故；虛擬飛機(jī)駕駛系統(tǒng)，可免除學(xué)員操作失誤造成飛機(jī)墜毀的嚴(yán)重事故。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)增進(jìn)學(xué)生感官上的認(rèn)識(shí)，實(shí)現(xiàn)從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的過(guò)渡。因此，信息化教學(xué)是當(dāng)今教學(xué)改革的趨勢(shì)，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)將起到非常重要的作用。

二、實(shí)踐教學(xué)中存在的問(wèn)題

一是實(shí)驗(yàn)室器材的數(shù)量不足和落后。現(xiàn)在的教學(xué)方式還普遍是傳統(tǒng)方式的老師教學(xué)生學(xué)，但由于實(shí)驗(yàn)器材的缺少，學(xué)生無(wú)法進(jìn)行實(shí)踐操作，無(wú)法讓學(xué)生更好地理解和掌握實(shí)驗(yàn)原理。隨著21世紀(jì)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)不斷提高，所以在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)教學(xué)方面應(yīng)該跟上時(shí)展步伐。目前的檢測(cè)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生通過(guò)操作儀器給各個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行測(cè)試，但由于受實(shí)驗(yàn)硬件的影響，檢測(cè)中的測(cè)量參數(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)自由改變，這對(duì)它的特性分析等帶來(lái)了一定的局限，同時(shí)學(xué)生反復(fù)操作容易損壞器材，使性能受到影響。大型儀器的成本也較高，教學(xué)使用率卻不會(huì)太高，一定程度會(huì)造成資源的浪費(fèi)。二是專業(yè)建設(shè)整體缺乏先進(jìn)教學(xué)手段，影響教學(xué)質(zhì)量。傳統(tǒng)的教與學(xué)已不再滿足當(dāng)代的需求，一味地讓老師教學(xué)生學(xué)，老師通過(guò)演示操作讓學(xué)生觀察理解，或者是在人多器材少的情況下通過(guò)多人分組進(jìn)行操作都無(wú)法更好地讓不同的學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行自己獨(dú)特的創(chuàng)新思維實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新的成果。課堂的不生動(dòng)也會(huì)使學(xué)生對(duì)所教知識(shí)理解產(chǎn)生一定的偏差。而使用虛擬技術(shù)能使實(shí)驗(yàn)更生動(dòng)，讓學(xué)生理解更透徹。除此之外，專業(yè)建設(shè)需適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求，檢驗(yàn)人才要重視應(yīng)用能力培養(yǎng)，堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放教學(xué)，突出實(shí)踐能力培養(yǎng)，可以充分利用附屬醫(yī)院先進(jìn)檢驗(yàn)儀器設(shè)備的資源優(yōu)勢(shì)，把課堂開(kāi)在附屬醫(yī)院實(shí)驗(yàn)中心，使學(xué)生掌握最新專業(yè)技術(shù)，更真實(shí)地展示實(shí)踐操作，豐富學(xué)生的知識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。

三、信息化手段在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的需求

信息化教學(xué)手段是人才培養(yǎng)與教學(xué)改革的需要。隨著各行各業(yè)對(duì)人才質(zhì)量要求的不斷提高，教育改革的重點(diǎn)更傾向于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。所以，在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，充分利用多媒體手段和虛擬技術(shù)搭建現(xiàn)代教育技術(shù)平臺(tái)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和自學(xué)能力，提高教學(xué)質(zhì)量，具有十分重要意義。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指利用三維圖形生成技術(shù)，多傳感交互技術(shù)及高分辨技術(shù)，生成逼真的虛擬環(huán)境。它綜合計(jì)算機(jī)圖形、圖像處理與模式識(shí)別、智能技術(shù)、傳感技術(shù)、語(yǔ)言處理技術(shù)與音響技術(shù)等多門(mén)科學(xué)，是現(xiàn)代仿真技術(shù)的高級(jí)發(fā)展和突破。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中引入虛擬技術(shù)，實(shí)現(xiàn)各種虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。信息化教學(xué)手段是實(shí)驗(yàn)器材使用管理的需要。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在檢驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中占據(jù)較為重要的地位，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，有的實(shí)驗(yàn)對(duì)器材本身會(huì)有一定的損傷，隨著設(shè)備使用率提高，對(duì)設(shè)備損壞增大，這對(duì)設(shè)備的使用和管理帶來(lái)了很多問(wèn)題。一方面需要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的管理的制度和規(guī)定，另一方面可以先進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，再進(jìn)行實(shí)物訓(xùn)練，則可以更好地減少器材損壞，降低實(shí)驗(yàn)成本，延長(zhǎng)儀器使用壽命，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。

四、教學(xué)相關(guān)信息化軟件的建設(shè)應(yīng)用

在實(shí)踐教學(xué)中使用信息化教學(xué)手段，實(shí)驗(yàn)軟件是技術(shù)的核心。軟件包括系統(tǒng)軟件、實(shí)驗(yàn)仿真軟件兩部分。系統(tǒng)軟件為支持虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，包括虛擬設(shè)備、虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建立、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的教學(xué)模型等。“虛擬實(shí)驗(yàn)室”是利用計(jì)算機(jī)上的各種模擬仿真軟件完成傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的工作，完成傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中不可能完成的事情。它不是簡(jiǎn)單的軟件，而是一個(gè)學(xué)習(xí)平臺(tái)，它把要研究的對(duì)象用它的數(shù)學(xué)模型以多媒體手段表現(xiàn)出來(lái)。實(shí)驗(yàn)仿真軟件是針對(duì)具體實(shí)驗(yàn)者開(kāi)發(fā)的軟件。軟件包括各種實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)生能很快地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，解決實(shí)驗(yàn)技術(shù)落后的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)軟件為支持虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)做了扎實(shí)的基礎(chǔ)，遠(yuǎn)程教學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)，包括虛擬設(shè)備，虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的建立。通過(guò)計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，把實(shí)驗(yàn)室搬到網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于那些操作性很強(qiáng)的豐富表現(xiàn)形式，有效地組織教學(xué)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的教學(xué)模型等，能使分布在各地的實(shí)驗(yàn)聚集，大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于進(jìn)一步學(xué)習(xí)對(duì)具體實(shí)驗(yàn)者開(kāi)發(fā)的軟件。虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)可以使學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，更有利于開(kāi)拓學(xué)生創(chuàng)造性思維和創(chuàng)新意識(shí)。虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)利用計(jì)算機(jī)上的各種模擬仿真軟件完善遠(yuǎn)程教育的教學(xué)環(huán)節(jié)。1.虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景建模軟件。虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景建模軟件EONStudio軟件是一款運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)進(jìn)行3D對(duì)象展示、交互拆裝、5D（三維立體+時(shí)間維度+交互維度）的新型VR軟件。它適用于多媒體、互動(dòng)3D網(wǎng)頁(yè)展示、視覺(jué)仿真、傳感與反饋技術(shù)相結(jié)合的全系列軟件解決方案。將這些軟件建立的三維模型文件直接導(dǎo)入EON中即可獲得虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)象和場(chǎng)景，幫助醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)學(xué)生更好地理解肉眼無(wú)法看到的結(jié)構(gòu)。2.視訊技術(shù)。基于TCP/IP影音與數(shù)據(jù)交互技術(shù)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音圖像數(shù)據(jù)等綜合信息的結(jié)合。網(wǎng)絡(luò)視屏系統(tǒng)簡(jiǎn)便易開(kāi)，費(fèi)用合理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)作、實(shí)驗(yàn)教學(xué)與國(guó)內(nèi)、外交流功能，提高教學(xué)質(zhì)量，更好地讓學(xué)生見(jiàn)識(shí)到所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用效果。虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)在教學(xué)上的應(yīng)用還要配備相對(duì)應(yīng)的硬件設(shè)備，包括服務(wù)器、工作站、外存儲(chǔ)設(shè)備如軟驅(qū)、光驅(qū)等一些硬件設(shè)備。通常配備17英寸、分辨率。通常配備19英寸、分辨率為1440*900、顏色為32位以上真彩色顯示系統(tǒng)。

五、信息化教學(xué)的效果

信息化教學(xué)能有效地降低實(shí)驗(yàn)成本，提高實(shí)驗(yàn)效率，可以實(shí)現(xiàn)異地協(xié)作和實(shí)驗(yàn)資源共享。將信息化技術(shù)引入課程教學(xué)，輔助實(shí)際實(shí)踐教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分是當(dāng)今必要的手段之一。目前，信息化技術(shù)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外高校的教學(xué)領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用，并發(fā)揮了非常重要的作用，通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)在有限的教學(xué)資源條件下最大限度發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造力和能動(dòng)力，學(xué)生的動(dòng)手能力得到明顯提升，學(xué)生的就業(yè)率大大提升。可見(jiàn)，信息化技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中的使用對(duì)培養(yǎng)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技能型綜合人才具有較大作用。

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作者：路勇 吳醒 徐旭 余苗苗 王松娟 周容 浦春 文育鋒 單位：皖南醫(yī)學(xué)院