虛擬實驗室在核醫(yī)學實驗教學中的應用

陶紹能++黃鶴

摘 要 具體闡述虛擬實驗室的內涵、在實際教學運用中的利與弊。虛擬實驗室建設將是今后核醫(yī)學實驗課教學改革重要方向，值得推廣。

關鍵詞 核醫(yī)學；虛擬實驗室；教學改革

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）24-0061-02

Application of Virtual Laboratory in Experiment Teaching of Nuclear Medicine//TAO Shaoneng， HUANG He

Abstract The article elaborates the conception of virtual laboratory， in the actual teaching use of the advantages and disadvantages. Vir-tual laboratory construction will be the important direction of future nuclear medicine experiment teaching reform， is worth promoting.

Key words nuclear medicine； virtual laboratory； teaching reform

1 引言

核醫(yī)學是一門研究核技術在醫(yī)學中應用及其理論的學科，或者說是用放射性核素診斷、治療疾病和進行醫(yī)學研究的醫(yī)學學科。核醫(yī)學實驗課在核醫(yī)學教學中扮演著重要的作用，實驗可以將所學理論知識與實踐能力有機結合，對學生更加深刻地理解理論教學內容，激發(fā)學生的學習熱情具有重要的作用；同時能提高學生的動手能力，提高學生觀察事物和解決問題的能力。因此，實驗課教學是核醫(yī)學教學不可分割的一部分。

但是在目前的高等醫(yī)學院校核醫(yī)學實驗課教學過程中也存在許多問題，如何提高核醫(yī)學實驗課教學水平，是當前高等醫(yī)學院校核醫(yī)學教學中重要的研究課題。近年來，隨著計算機及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，構建虛擬實驗室成為一個很好的選擇[1]。

2 核醫(yī)學實驗課教學中存在的問題

核醫(yī)學的內容包括核素顯像、功能測定、放射性核素治療和體外分析，這些方面的內容都有相應的實驗課，這些技能是臨床醫(yī)學生必須掌握的基本技能。從核醫(yī)學涉及的內容可以發(fā)現(xiàn)，核醫(yī)學實驗課跨度大，涉及影像和臨床檢驗等多種臨床技術。同時，放射性核素對人體會產生危害，由于學生對放射性的畏懼心理[2]，導致部分學生在實驗課上不愿動手，這給核醫(yī)學實驗課教學帶來較大的困難。另外，在我國高等醫(yī)學院校，核醫(yī)學實驗課教學幾乎都存在教學課時較少，教學手段單一，實驗經(jīng)費不足，學生對其認識不足，有些實驗需要的大型醫(yī)療設備不足等問題。

3 核醫(yī)學虛擬實驗室的構建及其作用

何謂虛擬實驗室 虛擬實驗室（Virtual laboratory）由美國的威廉·沃爾夫在1989年首先提出，是由計算機模擬真實實驗環(huán)境的一種虛擬現(xiàn)實技術。隨著互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術的迅猛發(fā)展，在計算機上構建一個可視化的三維環(huán)境，操作人員通過相應設備對虛擬的目標進行操控，從而產生與真實環(huán)境相近的體驗[3]。它具有成本低、效率高、功能全、協(xié)作性等特點[4]。

核醫(yī)學虛擬實驗室的構建 結合核醫(yī)學教學目的、教學要求，利用3D、VRML、HTML、Max等軟件制作出與核醫(yī)學相關模型，將SPECT、PET/CT、放射免疫分析儀等數(shù)據(jù)導入相應軟件中，模擬出實驗場地、設備、儀器和各種所需要的試劑藥品，結合實驗要求，開發(fā)出虛擬實驗室。通過三維仿真建模技術，可將核醫(yī)學虛擬實驗室分為體外分析、核素顯像、功能測定、放射性核素治療等幾個模塊，使學生能夠更加方便地實現(xiàn)人機交互，從多種角度觀察、操作和學習，更加深入地投入所學知識中。

虛擬實驗室應用于核醫(yī)學實驗教學中的作用

1）避免了放射性輻射的危害。核醫(yī)學實驗都要使用放射性同位素，這是它區(qū)別于其他臨床學科實驗的一個顯著特點。因此，核醫(yī)學實驗幾乎都是放射性實驗，所用的放射源多數(shù)是開放性的，對操作者的放射性輻射是不可避免的，可以造成對機體的確定性和隨機性效應，存在較大的安全隱患[5]。虛擬實驗室為仿真實驗室，提供了等同于真實的實驗環(huán)境，但是不接觸放射源，避免了放射性輻射。

2）增強了教學效果。相對于傳統(tǒng)教學，虛擬實驗室可以將實驗過程中的圖像、文字、動畫和聲音等各因素融為一體，因而具有智能性、仿真性、趣味性、隨意性、多樣性等特點[6]。這些特點使虛擬實驗室有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、獨立解決問題的思維能力[7]，極大地提高了學生的學習效率，增強了教學效果。

3）降低實驗室成本。隨著高等教育進入大眾化教育，高校大學生數(shù)量急劇增加，所需實驗設備、試劑、藥品和教學人員等教學資源不足的問題逐漸顯現(xiàn)出來。虛擬實驗室可以提供學生利用電腦進行操作，獲得實驗的真實感受，使實驗教學效果不變，但是大大降低實驗成本。另外，虛擬實驗室還可以通過網(wǎng)絡技術實現(xiàn)資源共享，避免大型醫(yī)療儀器的重復購置，節(jié)約了教學資本[8]。

虛擬實驗室的局限 雖然虛擬實驗室有許多優(yōu)點，但是在實際教學過程中尚不能完全取代真實實驗。原因在于：

1）虛擬實驗室是通過計算機模擬實驗操作，無法鍛煉學生真正的動手能力；

2）真實實驗過程中有許多干擾因素和一些無法解釋的實驗現(xiàn)象出現(xiàn)，這是虛擬實驗無法模擬的；

3）虛擬實驗對教師有較高的計算機專業(yè)要求，而醫(yī)學高等院校教師一般在這方面的專業(yè)知識較薄弱，這是當前醫(yī)學高等院校亟待解決的問題；

4）虛擬實驗一般是一人完成，不利于培養(yǎng)學生的團隊合作精神。

4 結語

虛擬實驗室作為一種新興的實驗教學平臺，擁有傳統(tǒng)實驗教學無可比擬的一些優(yōu)勢，擁有廣闊的應用前景。目前，國內外多所大學將虛擬實驗室應用于醫(yī)學實驗教學，成為近年來實驗教學改革的一個熱點。但是，虛擬實驗室與傳統(tǒng)實驗室相比較，仍有一些弊端。實踐證明，在核醫(yī)學實驗教學過程中構建虛擬實驗室具有重要意義，符合核醫(yī)學教學改革方向，必將為核醫(yī)學實驗教學水平的提高發(fā)揮重要作用，在實際應用中要揚長避短，使其更好地為實驗教學服務。

參考文獻

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