虛擬實驗室在醫(yī)學免疫學實驗教學中的應用探討

楊光　魏巍　苗小艷　劉輝

摘要：醫(yī)學免疫學實驗教學是整個課程體系中的一個重要環(huán)節(jié)，更新教學觀念，改進實驗教學手段，是迫在眉睫的問題。虛擬實驗室提供了全新的教學環(huán)境，能激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的綜合實踐能力。

關鍵詞：醫(yī)學免疫學；實驗教學；虛擬實驗室

Discussion on the application of virtual laboratory in the experimental teaching of medical immunology

YANG Guang， WEI Wei， MIAO Xiao-yan Miao， LIU Hui

（College of Medical Laboratory， Dalian Medical University， Dalian 116044，Liaoning，China）

Abstract：Experimental teaching of medical immunology is an important link in the whole curriculum system. It is an urgent problem to renew the teaching concept and improve the experimental teaching method. Virtual laboratory provides a new teaching environment， which can stimulate students' interest in learning and improve students' comprehensive practical ability.

Key words：Medical Immunology；Experimental teaching，；Virtual Laboratory

醫(yī)學免疫學是醫(yī)學院校的一門重要的基礎醫(yī)學課程，其理論知識抽象深奧，是學生反映難以理解和掌握的課程。其中實驗教學是課程體系中的一個重要環(huán)節(jié)，通過實驗教學增強學生的實驗操作技能，是學生掌握的理論知識最終得到應用的重要途徑。如何更新實驗教學觀念，改進實驗教學手段，增強實驗教學的效果，是值得深入探討的教學課題。隨著計算機網(wǎng)絡技術和虛擬仿真技術的高速發(fā)展，虛擬實驗室提供了全新的教學環(huán)境。

目前已有國家級虛擬實驗教學中心300個，構建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，讓學生可以隨時隨地通過網(wǎng)絡在虛擬環(huán)境中開展實驗，達到教學大綱所要求的教學效果[1]。虛擬仿真技術已被廣泛地應用于醫(yī)學院校教學和科研領域，成為國內外現(xiàn)代教育的研究熱點和發(fā)展趨勢。

1醫(yī)學免疫學傳統(tǒng)實驗教學現(xiàn)狀

醫(yī)學檢驗專業(yè)本科學制五改四，專業(yè)基礎課程課時壓縮，免疫學實驗課時也相應減少，盡管任課教師會精心挑選和準備實驗課程，但仍無法保證實驗教學的全面性；學生在實驗教學中動手操作和觀察的機會減少，導致了學生的動手能力較差。傳統(tǒng)的實驗課內容多數(shù)是單因素設計，一次課僅涉及單一的免疫學技術，實驗缺乏靈活性。由于實驗環(huán)境的約束，傳統(tǒng)實驗教學多采用"灌輸式"教學法，實驗項目的選擇、實驗步驟的制定、試劑的配制及儀器設備的準備調試等均由實驗教師完成，任課教師詳細的講解實驗原理和實驗方法，學生只需機械地完成實驗操作即可，具有一定的模仿性，學生始終處于被動地位，不利于激發(fā)學生的學習興趣和培養(yǎng)學生的實踐能力。免疫學實驗內容用時長、實驗需要的實驗儀器或試劑比較貴，所以許多高成本、高消耗的實驗項目也不會被列入教學計劃內。隨著免疫學和分子生物學的發(fā)展，免疫學實驗技術也飛速發(fā)展，不僅涉及的知識量較大，而且對于學生的自主操作技能要求非常高，目前開展的實驗課程的廣度和深度不夠，學生很難學到新技術。

實驗課程的局限性將直接導致學生很難掌握各項實驗操作技能，很大程度上影響了實驗教學的質量和學生綜合能力的培養(yǎng)。而提高教學質量是現(xiàn)代高等教育的最起碼要求，如何改進實驗課程，切實提高實驗教學質量是迫在眉睫的問題。

2 虛擬實驗室在實驗教學中的優(yōu)勢

2.1學習不受時間和空間的限制 傳統(tǒng)的實驗教學只能在實驗室內進行，這就造成地域和時間的局限，不符合現(xiàn)代教學多元化發(fā)展的需求。虛擬實驗室是以互聯(lián)網(wǎng)絡和遠程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)作為依托，可以采用遠程登錄的方式進行訪問，因其不需考慮使用者所在的地點和時間，所以學生隨時隨地可以做實驗，無需到真實的實驗室就可以完成實驗所需要的實驗操作，從而使實驗過程不受實驗場地、儀器設備、實驗動物及試劑的制約，每位學生都可以獨立完成模擬實驗，學生可以自己動手連接、調節(jié)和使用實驗儀器設備，從而實現(xiàn)實驗教學的課前預習、課后復習使實驗具有高度的可重復性和可操作性，與課堂實驗緊密關聯(lián)，提供個性化的學習環(huán)境，能夠滿足學生的不同需求。

2.2節(jié)省資金，避免風險 利用虛擬仿真技術，可虛擬各種現(xiàn)實很難或無法滿足的場景，虛擬實驗室減少了實驗室建設的投入成本，避免儀器設備的重復購買，不存在試劑的損耗和浪費，并且虛擬實驗室沒有設備損壞和老化問題，可以節(jié)省大量教學經(jīng)費的投入。

醫(yī)學實驗操作的嚴謹性非常高，而且部分實驗所使用的試劑具有污染性，如操作失誤容易給學生帶來傷害，涉及有毒、有放射性、易造成污染的試劑會對實驗室安全和學生健康產生威脅，一般采用錄像、演示等方式來取代實驗，學生無法直接參與而獲得感性認識。虛擬實驗就消除了這些隱患，可以通過虛擬仿真實驗來彌補，可以放心地讓學生進行實驗操作。

2.3具有開放性，提高實驗效率 虛擬實驗室可以全天候向學生開放，學生在真實實驗前利用虛擬實驗進行預習，能模擬逼真的實驗環(huán)境，結合實驗具體內容，構建和實驗教學內容相匹配的虛擬實驗模型，建立起直觀的感性認識。對于操作步驟繁瑣的實驗，在虛擬環(huán)境下可重復操作，當學生熟悉實驗流程后，就可以減少實際操作的失誤，提高了實驗效率。在實驗結束后，提出和實驗教學有關的問題，用來評估實驗效果，以檢測學生對知識的掌握程度，實現(xiàn)理論和實驗的結合，使學生掌握每一實驗步驟的作用及其涉及理論知識，從而具備傳統(tǒng)實驗難以比擬的優(yōu)勢。

2.4更新實驗教學體系，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神 虛擬實驗室是一個虛擬的實驗平臺，使學生可以在實驗室外有機會操作仿真的實驗課程。虛擬仿真實驗能構建逼真的實驗環(huán)境、實驗對象和實驗內容，是借助計算機對真實實驗的模擬或再現(xiàn)，具有視覺、聽覺、觸覺等多感知性，使學生作為主角沉浸于模擬環(huán)境中，達到了難以分辨真假的程度。虛擬技術將復雜、枯燥的實驗操作，用類似于游戲的方式展現(xiàn)，實現(xiàn)了寓教于樂的教學境界，大大提高了學生的學習興趣和創(chuàng)新意識[2]，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力。

3合理安排虛擬實驗與傳統(tǒng)實驗的比例

虛擬實驗室雖然具有特別逼真的沉浸感，使人身臨其境，但是也存在某些局限性，缺乏真實實驗中視、聽、觸全方位的教學體驗，這是將來從事臨床工作所必需有的真實體驗。虛擬實驗的操作都是通過點擊或移動鼠標來實現(xiàn)的，不能培養(yǎng)學生的實驗技能。虛擬實驗只能作為傳統(tǒng)實驗教學的輔助手段，不能完全取代實際實驗操作。真實實驗在操作過程中充滿不確定性，影響因素眾多，而虛擬實驗是預先設置好，干擾因素有限，不利于培養(yǎng)學生對實驗異常結果的分析和解決實際問題的能力；虛擬實驗由單人獨立完成，而傳統(tǒng)實驗多數(shù)是分組進行，需要一組同學共同參與，協(xié)力合作，更能培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神。因此需要在實際教學中不斷發(fā)展和完善原有的實驗教學體系，加強虛擬仿真實驗教學的地位和作用，將虛擬實驗與傳統(tǒng)實驗緊密結合，提升實體實驗效果；應科學規(guī)劃、統(tǒng)籌安排虛擬實驗教學，以切實提高學生的實踐能力和創(chuàng)新精神為出發(fā)點，掌握好傳統(tǒng)實驗與虛擬實驗的比例，合理分配[3]，讓兩種實驗教學模式相得益彰。

4結論

時代的發(fā)展推動實驗室的發(fā)展，隨著虛擬實驗技術的成熟，虛擬實驗室被廣泛應用在高校的教學和科研領域。虛擬實驗室不僅突破傳統(tǒng)實驗教學的諸多局限性，推動和變革傳統(tǒng)的教學模式，使實驗室走向虛擬化，也帶來前所未有的發(fā)展空間。虛擬仿真實驗教學將成為教學改革的重要發(fā)展方向。

目前便利的上網(wǎng)條件，給高校虛擬實驗室的應用和發(fā)展提供了極為有利的條件，達到資源共享[4]。虛擬實驗室呈現(xiàn)出許多新特點和新優(yōu)勢，作為走在時代最前沿的教育工作者，應積極地把虛擬技術運用到實驗室建設中，發(fā)揮虛擬實驗室在新時代教學和科研中的巨大作用。

參考文獻：

[1]胡今鴻，李鴻飛，黃濤. 高校虛擬仿真實驗教學資源開放共享機制探究[J]. 實驗室研究與探索，2015，34（2）：140-144.

[2]張弛，曾勇智，張海濤，等. 虛擬實驗系統(tǒng)在醫(yī)學機能實驗學教學中的應用[J].教育教學論壇，2013（33）：265-267.

[3]朱曉靜，林元乖. 基于虛擬化實驗環(huán)境的網(wǎng)絡信息安全課程的實踐教學改革 [J]. 瓊州學院學報，2015（5）：120-124.

[4]李亞琳，陳小蓉. 利用虛擬實驗室進行實驗教學的研究與實踐[J]. 贛南醫(yī)學院學報，2008，28（5）：727-728.

編輯/雷華