1基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)目前面臨的問題

目前基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)模式大多仍然遵從傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)模式，在進(jìn)行實驗教學(xué)和管理的同時也暴露出許多問題。一是現(xiàn)有的教學(xué)模式都是教師先講解實驗步驟，學(xué)生再一步一步做，與其說做實驗不如說體會實驗過程，學(xué)生在其中很少能夠得到思考，只是機(jī)械地完成課程任務(wù)，這樣的教學(xué)模式無法培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性與創(chuàng)造性，也不會激起學(xué)生的濃厚興趣，更不會深刻理解教學(xué)內(nèi)容從而學(xué)以致用;二是課堂實驗開展的僅僅只是一部分有代表性、易操作、經(jīng)濟(jì)、常用的簡單實驗，對于那些需要昂貴儀器、比較耗時的實驗大多并不開展;三是實驗課的資源(如實驗動物、儀器設(shè)備等)緊張，經(jīng)常多人共做一次實驗，而開展的實驗大都較為簡單，可以自己獨立完成，某些復(fù)雜實驗因為資源緊張只做教學(xué)示教，沒有鍛煉機(jī)會，這些都不利于學(xué)生動手能力的提高及對實驗的理解;四是隨著科技的不斷發(fā)展，一些高端精密儀器設(shè)備也逐步應(yīng)用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)當(dāng)中，但是生均實驗設(shè)備擁有量低，而且該類儀器由專人操作，采用示范教學(xué)的方法，不利于學(xué)生培養(yǎng);五是部分基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗標(biāo)本和耗材難于購置(如局部解剖學(xué)、斷層解剖學(xué)等課程需用的大量尸體，部分稀缺微生物寄生蟲大體標(biāo)本，蟾蜍、狗等特殊實驗動物等)，導(dǎo)致資源的極度緊張;六是某些實驗存在危險性，如分子生物學(xué)實驗和免疫學(xué)實驗所必須使用的一些試劑有劇毒或神經(jīng)毒性，醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實驗中必須用到許多致病菌(如大腸桿菌、痢疾桿菌、結(jié)核分歧桿菌等)，一旦學(xué)生操作不慎或失誤都會對學(xué)生的健康造成威脅。

2基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)的目標(biāo)

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心是針對本校的管理需求，采用先進(jìn)的設(shè)計理念和教育技術(shù)，整合國內(nèi)外成熟的虛擬實驗研究成果，與機(jī)能學(xué)實驗、形態(tài)學(xué)實驗、人體解剖學(xué)實驗、斷層解剖學(xué)實驗、局部解剖學(xué)實驗、分子生物學(xué)實驗及病原生物學(xué)實驗相結(jié)合，研究開發(fā)和部署開放式虛擬仿真實驗教學(xué)的管理和共享平臺，提供數(shù)字化網(wǎng)上實驗教學(xué)環(huán)境，在全校范圍內(nèi)開展應(yīng)用。在現(xiàn)有的校園網(wǎng)和省級醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)實驗教學(xué)示范中心平臺的基礎(chǔ)上，以各個學(xué)科的特點建設(shè)不同的虛擬仿真實驗?zāi)K，實現(xiàn)以學(xué)生為主體、全天候開放的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺。搭建“真實與虛擬相結(jié)合，教學(xué)與科研相結(jié)合”的現(xiàn)代化實驗教學(xué)平臺，創(chuàng)建了“理論授課－虛擬實驗－實驗室教學(xué)”融合的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)類學(xué)科實驗教學(xué)體系，為醫(yī)學(xué)教育科研服務(wù)?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺包含機(jī)能學(xué)虛擬仿真實驗平臺、形態(tài)學(xué)虛擬仿真實驗平臺、人體解剖學(xué)虛擬仿真實驗平臺、分子生物與免疫學(xué)虛擬仿真實驗平臺4個虛擬模塊。主要目的在于實現(xiàn)虛實統(tǒng)一、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與課堂模擬相結(jié)合，使現(xiàn)代計算機(jī)圖形技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)等多種技術(shù)融合于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗當(dāng)中，為學(xué)生提供一個新的學(xué)習(xí)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與熱情，提高學(xué)生實體操作的動手能力，激發(fā)學(xué)生對科學(xué)實驗的興趣，真正實現(xiàn)綠色、安全、經(jīng)濟(jì)的實驗教學(xué)?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬仿真平臺的建設(shè)將為學(xué)校大大節(jié)約實驗動物、實驗用尸體標(biāo)本、顯微鏡、切片購置和維護(hù)成本，解決珍稀標(biāo)本如胚胎等和尸體標(biāo)本的來源。同時使基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)各學(xué)科實驗教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化重組，增加觀念創(chuàng)新、實驗技術(shù)創(chuàng)新的設(shè)計性、綜合性實驗，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，增強(qiáng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力及跨學(xué)科綜合運用知識和動手的能力。

3基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)模式的探索與實踐

3．1優(yōu)化實驗?zāi)Ｊ?/P>

在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)設(shè)計中積極探索各種類型實驗的優(yōu)勢互補(bǔ)，將動畫模擬、虛擬仿真、錄像和實體實驗優(yōu)化組合。對于生理、病理及機(jī)能學(xué)等實驗可使模擬醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)系統(tǒng)和原有的多道生理信號處理系統(tǒng)實驗軟件配合，使高仿模擬實驗、實驗指導(dǎo)實現(xiàn)隨意切換。每一個教學(xué)實驗包括實驗指導(dǎo)、模擬實驗、動手實驗3大部分。可完成多達(dá)幾十個實驗項目，介紹生理科學(xué)實驗的儀器常識、常用儀器設(shè)備，常用實驗動物種類、品系、實驗操作技術(shù)等知識，擁有多部生理學(xué)、病理生理學(xué)和藥理學(xué)操作視頻。高仿實驗有真實實驗場景，實驗儀器、裝置、實驗對象與真實實驗現(xiàn)場情況一致，實驗儀器界面和操作與真實的道生理信號采集處理系統(tǒng)相仿;實驗步驟按實際實驗設(shè)計;實驗操作與實驗對象的活動應(yīng)用實景動畫;實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行生理指標(biāo)的定量分析測量，并可導(dǎo)出?？蓾M足不同學(xué)生的需求，增強(qiáng)學(xué)生對機(jī)能學(xué)實驗的興趣，提高學(xué)生在真實實驗中的動手能力，能節(jié)約部分實驗動物，并且能解決以往在實體實驗時由于操作失誤導(dǎo)致實驗動物的浪費現(xiàn)象。針對系統(tǒng)解剖學(xué)、局部解剖學(xué)、斷層解剖學(xué)、麻醉解剖學(xué)課程將虛擬解剖系統(tǒng)與傳統(tǒng)的尸體解剖實驗相結(jié)合，可開設(shè)幾十個虛擬仿真實驗項目，可查看彩色塑化切片圖像，可根據(jù)教學(xué)需要鎖定顯示畫面，3D解剖模型與2D切片截面圖像完美結(jié)合，帶來無與倫比的視覺感受，可完全滿足臨床醫(yī)學(xué)、影像學(xué)、中醫(yī)骨傷科學(xué)等特殊專業(yè)對解剖學(xué)課程的不同要求。使現(xiàn)代醫(yī)學(xué)解剖教學(xué)擺脫了日常教學(xué)中對尸體解剖的完全依賴，滿足教學(xué)需要，并可緩解教學(xué)尸體緊缺的難題。運用3D技術(shù)并有機(jī)合理地組合文字、圖片、聲音、動畫、視頻等多種媒體，把枯燥乏味的課堂知識形象、生動、活潑地展現(xiàn)出來，讓學(xué)生在生物化學(xué)與分子生物學(xué)實驗中擺脫以往的抽象枯燥且具有一定危險性的實驗環(huán)境，讓學(xué)生在快樂中輕松地掌握更多分子生物與免疫學(xué)實驗的知識，能夠在虛擬仿真的過程中掌握聚合酶鏈反應(yīng)(PCＲ)技術(shù)，克隆核酸電泳，瓊脂糖凝膠電泳，測序DNA、ＲNA提取，逆轉(zhuǎn)錄cDNA，以及蛋白免疫印跡(Westernblotting)等實驗技術(shù)相關(guān)的實驗項目，可減少分子生物和免疫學(xué)實驗過程中有毒、有害物質(zhì)對學(xué)生的傷害;減少分子生物與免疫學(xué)實驗過程中對耗材、試劑、抗體等昂貴實驗材料的需求以減少實驗經(jīng)費，使學(xué)生通過虛擬仿真實驗掌握基本技術(shù)、操作步驟以及特殊儀器設(shè)備使用后能順利完成實體實驗，同時，分子生物學(xué)與免疫學(xué)虛擬仿真實驗也可作為對本科生、研究生及教師科研基本功的培訓(xùn)。

3．2流程化的實驗管理

注重操作細(xì)節(jié)，規(guī)范實驗管理，通過虛擬仿真實驗平臺可完成實驗教學(xué)的全流程業(yè)務(wù)功能。通過實驗課程管理、實驗教學(xué)設(shè)計、實驗教學(xué)安排、實驗前預(yù)習(xí)、實驗過程指導(dǎo)、實驗結(jié)果批改、實驗成績分析等，實現(xiàn)對實驗教學(xué)過程的全流程跟蹤。各類教學(xué)資源建設(shè)也進(jìn)行流程管理?；诰W(wǎng)絡(luò)的流程化管理有效促進(jìn)各種類型實驗的統(tǒng)一安排、優(yōu)化組合，提高實驗教學(xué)工作的效率和規(guī)范，為開放共享虛擬仿真實驗資源奠定良好基礎(chǔ)。

3．3智能化的教學(xué)服務(wù)

為了減輕實驗指導(dǎo)教師的工作量，提高實驗教學(xué)的質(zhì)量和效果，在課前預(yù)習(xí)階段，采用智能組卷技術(shù)對學(xué)生進(jìn)行應(yīng)知應(yīng)會測試。在實驗過程中，采用人工智能技術(shù)，實現(xiàn)虛擬仿真實驗的網(wǎng)上實時智能指導(dǎo)，根據(jù)實驗過程中的問題，階段性地對學(xué)生進(jìn)行個性化的有效指導(dǎo)。實驗結(jié)束后，對學(xué)生的實驗結(jié)果和實驗報告進(jìn)行自動化的輔助批改。整個教學(xué)過程中，學(xué)生隨時可以通過智能答疑系統(tǒng)答疑，學(xué)生可搜索常見問題，與教師實時互動或者向教師發(fā)送郵件。實驗管理者和教師可以對實驗過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳實的統(tǒng)計與分析，通過大數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)現(xiàn)教學(xué)過程中的問題，改進(jìn)實驗教學(xué)。

3．4規(guī)范化的資源建設(shè)

通過優(yōu)化實驗?zāi)Ｊ?、流程化的實驗管理，可整合不同學(xué)科實驗室資源。虛擬仿真實驗種類較多，技術(shù)較復(fù)雜，利用虛擬仿真實驗平臺，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)不同學(xué)科間可達(dá)到資源共享。為了保障實驗教學(xué)資源的長期積累和共享交流，實現(xiàn)規(guī)范化的資源建設(shè)就顯得非常必要。這些規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的實施，有利于在全校乃致其他院校范圍內(nèi)的推廣和應(yīng)用，減少不必要的重復(fù)開發(fā)和浪費。總之，通過虛擬仿真實驗平臺的建設(shè)，將傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ饺诤咸摂M仿真技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，順應(yīng)了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教學(xué)改革的需要，充分實現(xiàn)了“教師指導(dǎo)，學(xué)生主動學(xué)習(xí)”的新模式，對學(xué)生興趣和積極性的提高也有促進(jìn)作用，緩解了現(xiàn)有基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中的諸多問題，解決了因各種原因出現(xiàn)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)質(zhì)量得不到保證的現(xiàn)狀。

作者：王燕 車敏 楚慧媛 單位：甘肅中醫(yī)學(xué)院教學(xué)實驗中心