基于虛擬仿真技術開展臨床生化實驗教學研究

崔力文，張志華

(忻州職業技術學院 醫學系醫學檢驗教研室，山西 忻州 034000)

最近幾年，隨著我國虛擬仿真技術的快速發展，經濟水平的不斷提高，對基于虛擬仿真技術開展臨床生化實驗教學工作提出了更高的要求，但是，臨床生化實驗教學過程中存在很多問題，影響了臨床生化實驗教學工作的順利開展。因此，關于“基于虛擬仿真技術開展臨床生化實驗教學研究”這一話題成為了社會關注的焦點，為了提高臨床生化實驗教學的質量，加強虛擬仿真技術的不斷完善，必須針對問題進行深入研究并給出有效的解決對策，為臨床生化實驗教學的順利開展創造更大的價值。文章首先介紹了臨床生化實驗教學存在的問題，然后研究了模擬仿真實驗教學特點，接著，針對臨床生化檢驗虛擬仿真實驗教學平臺的構建，詳細介紹了自動生化分析儀的使用模塊、常規項目的檢測模塊、質量控制和規范操作模塊。最后，對臨床生化虛擬仿真實驗的應用進行了展望。

1 臨床生化實驗教學存在的問題

目前，由于臨床生化實驗教學采用了傳統的板書教學模式，導致臨床生化實驗教學的工作在開展的過程中，出現了以下幾個問題：第一是實驗教學資源嚴重短缺。開展臨床生化實驗教學會需要很多大型器材[1]，這些大型器材費用特別昂貴，但是學校投入實驗教學的資金非常有限，所以實驗教學使用的大型器材少之又少，甚至已經老化的大型器材不能及時更新，除此之外，學校由于擴招，學生的人數一年比一年多，但是實驗教學用到的器材卻非常有限，導致某些教師可能沒有器材，而無法進行臨床生化實驗的教學，從而造成一種嚴重的現象就是學生只有理論學習，沒有實踐學習，不利于培養學生的實踐動手能力。第二，臨床生化的實驗教學內容單一，不能激發學生學習的積極性。因為，臨床生化的實驗教學內容主要是對某項指標進行試驗和驗證，這種教學的內容非常單一，教師在對某項指標進行驗證的過程中[2]，通常先講解實驗步驟和注意事項，接下來學生開始按照教師講解的實驗步驟和注意事項，對實驗進行中規中矩的操作，這種被動式的學習不利于激發學生學習的興趣，同時也不利于培養學生動手實驗的創新能力。

2 模擬仿真實驗教學特點

模擬仿真實驗教學，顧名思義就是教師通過使用計算機多媒體，運用3D動畫技術將實驗器材和實驗過程生動逼真的再現給學生，以便達到高效教學的目的。這種模擬仿真實驗教學有一個顯著的特點就是讓學生直觀形象的感受實驗的整個操作過程，極大的提高了實驗的趣味性。除此之外，通過模擬仿真實驗教學，可以讓學生在虛擬的仿真實驗環境中，毫無阻礙的對各種各樣的實驗進行實驗[3]，并且通過模擬仿真的實驗得到的實驗結果與真實環境中的實驗結果是一模一樣的，甚至通過模擬仿真實驗得到的實驗效果比在真實環境中的進行實驗得到的實驗效果更好。模擬仿真實驗教學還有一個很大優勢，通過模擬大型實驗器材設備進行實驗，有效的避免了學校對昂貴的大型實驗器材的購買，從而降低了實驗教學的器材購買成本。綜上所述，虛擬仿真實驗教學有以下幾個特點，第一個特點是學生通過模擬虛擬的實驗室，虛擬的大型實驗器材，進行實驗，不需要使用真實的器材，從而降低了學校購買器材的成本，進而大大降低了實驗成本。第二個特點是通過虛擬仿真實驗，可以有效的激發學生學習的興趣，提高學生參與實驗的意識，同時，培養學生動手實驗能力，除此之外，還能促進學生理論與實踐相結合能力的提升，通過虛擬仿真實驗，可以幫助學生加深對理論知識的認識和理解[4]。第三個特點是沒有時間和空間的限制，學生足不出戶就可以進行任何實驗，方便學生靈活自由的安排自己的實驗時間，提高學生自主學習的能力。第四個特點是豐富實驗的內容，對于那些在學校實訓室難以開展的重要實驗項目可以通過虛擬仿真實驗的方法完成，例如：在虛擬仿真的實驗室中開設那些實驗過程復雜、消耗時間長、實驗器材昂貴的實驗項目。

3 臨床生化檢驗虛擬仿真實驗教學平臺的構建

3.1 自動生化分析儀的使用模塊

圖1 自動生化分析儀的模塊框圖

對臨床生化檢驗虛擬仿真實驗教學平臺進行構建需要研究的第一個模塊是自動生化分析儀的使用模塊。自動生化分析儀價格非常昂貴，并且自動化分析儀的體積龐大，占用空間，需要單獨放置到一個獨立的教學實驗室，不利于實驗教學與自動生化分析儀之間進行有效的連接[5]。為了解決這個問題，可以通過對自動生化分析儀的使用過程進行詳細的講解，例如，根據圖1對自動生化分析儀的內部構造、工作原理、操作注意事項、維修方式等內容進行詳細介紹。為此，在對虛擬仿真平臺進行構建的過程中，可以通過計算機多媒體的形式介紹自動生化分析儀的內部構造，通過演示文稿的形式介紹自動生化分析儀的工作原理，通過使用虛擬仿真技術介紹自動生化分析儀的操作注意事項。這樣不僅豐富了實驗教學資源，而且提高了儀器設備的學習效率，除此之外，通過對自動生化分析儀的使用過程進行詳細的講解，對真實的儀器使用打下了堅實的理論基礎，從而極大的提高了實驗教學的質量。

3.2 常規項目的檢測模塊

對臨床生化檢驗虛擬仿真實驗教學平臺進行構建需要研究的第二個模塊是常規項目的檢測模塊。首先要對實驗項目總體設計用到的參數進行設置，設置的參數都相當抽象，導致學生對參數的理解不夠到位，為了解決這個問題，可以運用虛擬仿真實驗教學的方式進行解決。針對圖2的常規項目檢測的模塊框圖，應用模擬的自動生化分析儀進行詳細的測定[6]。例如：教師在操作模擬自動生化分析儀系統進行測定的示教過程中，根據圖2的常規項目檢測的模塊框圖給學生進行詳細的介紹和講解，從而讓學生對圖2的常規項目檢測的模塊框圖有深刻的認識和理解，從而提高學生對實驗項目的參數的理解能力，有利于實現項目后期順利開展。

圖2 常規項目檢測的模塊框圖

3.3 質量控制和規范操作模塊

最近幾年，越來越多的人對臨床檢驗的質量控制的標準提出了更高的要求[7]，所以，為了滿足人們對臨床檢驗的質量控制的標準提出的要求，所有的實驗項目都必須經過室內質量控制和室間質量評價，從而保證實驗結果的合理性和準確性。但是由于影響實驗結果的不確定的因素有很多，并且有些因素是不可控制的，所以，會出現實驗結果與病人的臨床表現不符合的問題，從而造成病人病情的誤診，進而延遲了病人的康復的時間，甚至惡化了病人的病情[8]。為了避免出現這個問題，可以通過使用虛擬仿真技術，從質量的控制處理、檢測過程、規范操作、結果分析等多個方面向學生演示整個質量控制操作規范，通過向學生演示整個質量控制操作規范，有助于學生對整個質量控制操作規范有更深刻的認識和理解?？偠灾?，質量控制就是控制整個測定過程的各個環節，以使每個環節的誤差減到最小，滿足臨床對測定結果準確性的需要，同時能夠及時發現可能會引起誤差突然變大的影響因素，并及時予以糾正。

4 臨床生化虛擬仿真實驗的應用展望

通過對臨床生化虛擬仿真實驗的運用，有利于激發學生對臨床生化實驗的積極性，提高學生自主動手實驗及規范化操作的能力，從而增強學生理論與實踐相結合的能力，使其在對臨床生化進行實驗的過程中，加深對臨床生化知識的認識和理解，從而達到良好的教學效果。同時，教師在運用臨床生化虛擬仿真實驗教學的過程中，沒有時間和空間的限制，隨時隨地都可以進行臨床生化實驗，并可以實時了解每個學生操作和掌握的情況，可以有效提高生化檢驗實訓課堂的教學質量及效率，提高了教師的實驗教學的質量和效率，同時也有利于學生根據自己的實際情況，針對性的動手操作實驗。

隨著教學方式的不斷創新和改革，臨床生化虛擬仿真實驗的應用會受到越來越多的學校的重視，同時臨床生化虛擬仿真實驗的應用也會越來越普及。越來越多的學者也會積極投入到關于“基于虛擬仿真技術開展臨床生化實驗教學研究”中，以不斷豐富虛擬仿真的實驗內容。

通過構建臨床生化檢驗虛擬仿真實驗教學平臺，可以有效解決臨床生化實驗教學存在的問題，同時提高了臨床生化實驗教學的質量，為我國虛擬仿真技術的快速發展產生了重大影響和參考價值。除此，也強化了臨床生化實驗教學工作者對臨床生化檢驗虛擬仿真實驗教學平臺的構建的重視，對臨床生化檢驗虛擬仿真實驗教學平臺的構建工作的順利開展起著重要的意義。