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医学检验技术虚拟仿真实验教学发展

2019-10-23 10:28:20

[提要]随着医学检验技术教学的不断改革与创新,虚拟仿真实验教学已成为教师的重要教学手段,各医科院校里的虚拟仿真实验教学中心也成为医学检验技术信息化的重要组成部分,如何实现医学检验技术虚拟仿真实验教学中心的可持续发展是一项重要的任务。通过对医学检验技术虚拟仿真实验教学中心的现状进行梳理,分析影响虚拟仿真实验教学中心可持续发展的问题和制约的因素,提出可持续发展的资源利用与开发举措,以及以知识产权保护体系、经费保障机制、长效激励机制为主体的管理体系和运行机制。

关键词]实验室技术和方法;教学方法;仿生学;计算机通信网络

1虚拟仿真实验教学中心可持续发展的内涵与建设任务

虚拟仿真实验教学中心可持续发展的内涵包含2个方面:(1)具有智能发展性。虚拟仿真实验教学中心建设要根据学科的发展规划以及学科建设的新要求,在当前现有的资源基础上不断加入新的内容、新的知识和新的技术手段[3]。(2)具有可持续发展性。即保证发展的长远性和不间断性,这就要求虚拟仿真实验教学中心要立足学校的高度,打破学科的局限,整合各学科信息化实验教学资源,发挥企业开发实力强、支持服务能力好的优势,以培养学生扎实的综合实验设计能力与创新能力为出发点,创造性地建设与应用高水平软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验等教学资源,提高教学能力,拓展实践领域,丰富教学内容,降低成本和风险,开展绿色实验教学[4]。具体应做到以下几点:(1)管理平台的建设。虚拟仿真实验教学中心不是单一学科专业的封闭式实验室,而应该是多学科、多学校、多地区的实验教学资源平台,需要一个兼容性强,且具备扩展性和前瞻性的共享管理平台来管理实验教学资源,以实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享。(2)保障持续性运行经费的投入。虚拟仿真实验教学中心的建设与发展需要虚拟仿真实验项目与软件的不断开发、维护与更新,必须要有持续性的经费支持,没有持续性的经费支持,虚拟仿真实验教学中心不可能得到良好持续的发展。(3)建立管理体制与运行机制。完善良好的管理体制和合理的运行机制是虚拟仿真实验教学中心高效运转的前提,多学科、多专业的实验教学资源融合平台需要有好的管理体制与运行机制以确保各项实验教学目标的实现[5]。(4)探索校企共建共管的新模式和新途径,建立可持续发展的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。

2虚拟仿真实验教学中心建设的必要性

培养创新型和实用型的“一专多能”高素质检验人才离不开实验教学这一重要环节。医学虚拟仿真实验是针对医学实验的现象及过程,通过仿真、虚拟现实、多媒体等技术及相关设备将操作实践与实验材料、实验仪器、实验内容、实验方法步骤等相互结合构建高度仿真的虚拟实验对象,学生能在高仿真度的虚拟环境中开展实验,达到教学目标所要求的教学效果[6]。而医学检验技术是一门实践性和应用性均很强的学科。临床检验工作者要熟练掌握常用检验仪器的实验原理与操作技能,具备分析问题和解决问题的独立工作能力,这需要经历一个较漫长的过程。长期以来,检验专业的教学常以教师授课、学生听课及进行常规的实验操作和课后看书复习的传统教学模式为主,学生实操能力的培养受到一定实验条件的限制[7]。因此,可依托虚拟临床实验室系统与虚拟实验操作流程,让操作者可以通过计算机虚拟的实验环境,摆脱传统实验的种种限制,让学生“身临其境”地操作虚拟仪器和其他实验器材自主选择实验内容、模拟操作过程,通过对虚拟世界的体验和交互作用加快熟悉检验的相关内容,从而达到教学大纲的教学要求与学习效果。虚拟仿真教学作为实验教学的辅助有段可有效解决过去医学检验教学的难题:(1)为解决医学检验技术高、精、昂贵仪器培训难的困扰提供了条件。医学检验离不开高、精、昂贵的仪器设备(如全自动生化分析仪、高精酶标仪、流式细胞仪等),然而在学生上实操课、见习及各级各类培训过程中不可能拆分仪器和实时亲手操作这些仪器设备,而通过虚拟的仪器设备可很好地解决这一难题,实现对高、精、昂贵的仪器设备的操作,达到医学检验实验机能与培养学生综合实验思维的目的[8]。(2)规范检验技术的标准化操作培训。通过模拟操作检验过程(如细菌接种培养、静脉血标本和骨髓标本的采集等)规范学生的临床检验实验操作,掌握相关技术的标准化操作程序,提高临床实践能力。(3)规避检验技术培训的生物安全问题。在虚拟环境下进行仿真仪器操作与实验项目训练不需要接触真实的设备和疾病标本,避免了受感染、受伤的危险性。(4)节约检验技术培训的实验器械、试剂等耗材成本。在虚拟实验室中学习及操作虚拟实验可反复多次训练,不存在实验器械、耗材与试剂(如昂贵的抗体)的消耗,节省使用、维护成本。(5)解决临床检验中疑难罕见形态学资源短缺问题。在虚拟形态学图片库中可随时搜索并学习到一些在临床工作中少见的细菌(红斑丹毒丝状菌)、病毒(汉坦病毒)、寄生虫(环孢子虫)、白血病细胞及一些罕见的实验现象、结果等,可达到实际实验难以实现的效果,使操作者的学习事半功倍,大大缩短了学生进入临床检验工作的适应期。(6)增加学生对检验技术的学习兴趣和效果。在逼真的软件系统与丰富的数字化资源中自由寻觅,远比枯燥的课本、笨重的仪器、漫长的实验等待更能吸引学生的兴趣,从而提高学习效果。(7)临床检验人员的再教育也可充分利用虚拟仿真实验教学中心。让临床检验人员在工作之余根据自己的兴趣和爱好在逼真的软件系统与丰富的数字化资源中自由学习新知识、新技术、新进展,达到再次提升技能的目的。(8)在课余时间,学生可利用虚拟仿真实验教学中心进行科研设计和预实验。学生进入虚拟场景,根据实验要求自行设计实验并完成实验,这样不仅能锻炼学生的独立构思和设计能力,且能激发学生的科研兴趣,更有利于培养具有创新型和实用型人才。

3制约虚拟仿真实验教学中心可持续发展的问题

从2013年启动国家级虚拟仿真实验教学中心的建设工作至今已有数年,全国已有300余家国家级虚拟仿真实验教学中心,但在管理机制和运行机制等方面尚不尽完善,存在一些问题:(1)资源利用不高及浪费严重。部分虚拟仿真实验中心利用率不高,加上新技术的快速发展,导致一些资源的折旧率很高。应将每个高校各自不同实验室的资源进行整合以提高利用率[9]。(2)后续投入的经费不足。大部分高校虚拟仿真实验中心建设模式为一次性建设,在建设完成后很少有经费的持续性投入,但虚拟仿真实验中心的建设是一个持续性过程,虚拟仿真教学实验项目的增设、软件的更新均需要后续的扩展与完善,均需要持续性的经费投入。(3)管理机制和运行机制尚不够完善。部分高校虚拟仿真实验教学中心无法发挥多学科的优势,缺乏统一的管理平台,在资源整合方面做得不够细致,从而导致利用率不高[10]。(4)知识产权的保护力度不够。在虚拟仿真实验教学的建设过程中每一个新的虚拟仿真实验教学项目与实验软件的开发均是工作人员智慧与汗水的结晶,应该对其进行知识产权的保护与奖励。但目前大部分高校仅将此当作其工作职责与工作义务看待。对知识产权保护和建设人员的效益激励力度不够,在一定程度上阻碍了虚拟仿真教学中心的可持续性发展[11]。

4虚拟仿真实验教学中心可持续发展的资源利用与开发举措

“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”是教育部对各高校虚拟仿真实验教学中心建设的指导思想要求。虚拟仿真实验教学中心建设要以提高学生的实践能力与创新精神为宗旨,以共享优质实验教学资源为核心,以建设信息化实验教学资源为重点,推动高等学校实验教学信息化建设与改革创新[12]。因此,资源共享是虚拟仿真实验教学中心可持续发展的前提条件,也是实现资源可持续发展的重要途径:(1)虚拟仿真实验教学中心是信息技术与学科专业深度融合的产物,是多学科资源共建的平台,而不是单一某个学科的实验室。通过信息技术和网络技术将各高校的虚拟仿真资源在网络平台上共享,可有效解决资源重复建设、资源利用率不高的问题,同时,信息化技术便于使用者访问和资源的调用,对提高资源的使用效率具有重要的意义[13]。(2)通过将资源集中在一个管理平台中进行共享共用,可起到资源的有效整合和高度优化的作用,发挥资源的高效性,开发更优质的教学资源,从而缓解资源维护和升级经费等问题。(3)有效吸纳和利用社会资源。高校是理论知识的传播载体,在专业知识方面具有优势;企业是研发虚拟仿真项目与提供虚拟仿真技术服务的实践载体,在实验技术手段的实现方面具有优势。高校的专业知识指导与企业的技术研发实践相结合才可实现双方所期待的双赢结果。因此,社会参与共同研发虚拟仿真实验教学平台是虚拟仿真资源实现可持续发展的必要保证。(4)建立有效的评价和反馈体系。使用者有效的评价与及时的反馈是虚拟仿真实验平台发展完善的动力与方向。使用者对所使用的资源进行质量评价,可有效地对使用的资源进行检验,同时,有利于资源的完善和改进。综上所述,基于医学检验技术传统教学的不足及虚拟仿真教学的独特优势,充分利用现代信息技术,根据检验专业特点与育人目标,研发和推广虚拟仿真实验教学,将现实实验教学中高成本、高耗能的综合实验项目与现实环境中涉及高危、不可及或不可逆的操作内容以虚拟仿真实验教学的方式呈现,可激发学生的学习兴趣,实现学校资源的优化配置,给传统的实验教学注入新的活力,对高等医学检验技术教育的发展和高素质创新性人才培养具有深远的意义。

作者:林满华 蔡静怡 谢朝阳 余路新 单位:广东医科大学医学检验学院


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