虛擬仿真技術在病理學實驗教學中的應用探討

楊珺　汪曉慶　潘獻柱　謝琳琳　吳義春

【摘 要】伴隨著科技信息化技術的不斷進步，教育觀念開始不斷改變，創新性教育模式不斷發展。目前，虛擬仿真技術正逐步應用于高校教學中，跟傳統的教學方法相比，虛擬仿真技術有著的優勢無可比擬。本文主要介紹的虛擬仿真技術的概念，分析了傳統病理學實驗教學存在的問題，并對虛擬仿真技術在病理實驗教學中表現出的優勢進行分析。

【關鍵詞】虛擬仿真技術;病理學;實驗教學

中圖分類號： G642;D919-4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）30-0204-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.30.104

病理學是一門專業基礎課程，被稱之為“橋梁學科”，是連接基礎醫學和臨床醫學的紐帶。病理學實驗教學是病理學教學的重要組成部分，通過對切片和大體標本的觀察，將病理理論知識更直觀地呈現在學生面前，鞏固所學的理論知識。學生對病理學知識的理解和掌握程度直接反映了病理學實驗教學的效果，而病理學實驗教學效果則直接反映了學生應用病理學知識分析臨床問題的能力[1]。

隨著科技信息的飛速發展，基于網絡技術的虛擬仿真技術以其優良的交互特征和接替特性，正逐漸應用于教育領域，步入高校課堂成為信息化教學中舉足輕重的一部分[2]。

1 虛擬仿真技術的概述

虛擬仿真技術是在多媒體技術，虛擬現實技術與網絡通信技術等科技迅猛發展的基礎上，將仿真技術與虛擬現實技術相結合的產物。以構建全系統統一的完整的虛擬環境為典型特征，具有沉浸性、交互性、虛擬性、逼真性四大基本特征。使用者在虛擬環境中課產生真實的生理感官，能讓使用者沉浸其中[3]。虛擬仿真技術作為當前較為先進的科學技術，給高校傳統教學帶來極大的沖擊，嘗試解決傳統教學中出現的難題，引導學生用創新方式思考問題，增加學生學習興趣，加快高校信息化進程。

2 傳統病理學實驗教學的不足

2.1 以教師為主體的驗證性實驗教學模式為主，實驗項目單一

傳統的病理學實驗教學主要采用在顯微鏡下觀察切片，肉眼觀察大體標本。教師通過親身指導，多媒體示范教學，學生自主觀察，實現對疾病的形態學認知，這種驗證性實驗為主的教學模式有助于學生理論知識的鞏固，但是實驗課堂以教師為主導，學生被動接受知識，實驗方式單一枯燥，實驗課堂氣氛呆板，學生很難享受實驗的樂趣。而且其他例如病理尸檢、取材及生物醫學最新發展技術的實驗項目，也因為場地、資金或操作專業程度等問題難以開展，對學生動手能力的培養不益。

2.2 學習興趣和學習效率低下

知識的系統性和連貫性是病理實驗的突出特點，現階段我們的病理學實驗課時較少，實驗的前期準備工作完全由實驗技術人員完成，學生無法參與其中，再者鏡下形態學特點的觀察抽象，學生理解有一定難度，導致學生對實驗課興趣不高。病理實驗課沒有將病理學、組織學與胚胎學和人體解剖學形成體系，沒有做到從正常到異常，從宏觀到微觀，從基礎知識到臨床應用的融合，學生沒有對比學習，造成學習效率的低下。

2.3 實驗教學資源的匱乏

隨著高校教育改革的不斷深化，高校招生人數急劇增加，實驗教學場地受到限制，大多數的醫學類院校出現了人體教學標本的短缺，雖然現在有面向社會的遺體捐贈活動，但是依然不能滿足實驗教學的需要。同時伴隨社會醫療水平的不斷提高，醫療條件的不斷完善，一些過去常見的疾病得到了很好的救治，現在這些人體疾病標本都難以尋獲，即便獲得病變也不典型，這些原因都讓人體教學的實驗資源日漸匱乏。

2.4 實驗操作不當涉及的實驗安全問題

病理學實驗教學運用很多高精密度儀器并且接觸患病的人體或動物的組織、細胞等實驗材料，進入實驗室的學生層次不同，他們的操作規范不盡相同，甚至有的操作不規范，容易產生各類安全問題[4]。盡管實驗課老師會反復強調實驗操作的具體注意事項，但是由于學生動手能力不足，依舊有同學沒有按照操作規程來實施實驗，增加了病理實驗室的安全管理難度加大。

3 虛擬仿真技術在病理學實驗教學中的應用優勢

3.1 促進病理實驗教學模式的轉變，提高學生學習興趣增強學習效率

虛擬仿真技術將傳統的實驗課上教師示范實驗，學生被動掌握知識轉變成學生可以基于互聯網技術通過虛擬畫面對實驗過程進行觀察，模擬實驗過程自己動手，特別是對一些受實驗條件限制無法開展的實驗項目，能突破時間和空間的限制，實現從教師到學生的主體轉變，促進以能力培養為核心混合型病理學實驗教學模式的形成。虛擬仿真技術所呈現的四大特性，讓學生可以親身參與到病理實驗所需的切片標本的制作過程，大大提升學生動手能力，提高學習興趣。通過虛擬仿真技術將病理實驗與組織胚胎學實驗，人體解剖學實驗進行整合，向學生展現人體正常到異常，疾病的發生，發展及轉歸的過程，在對比學習中增強學習效率。

3.2 解決實驗教學資源的匱乏

傳統病理學實驗主要是在實驗室里運用玻璃切片和實體標本進行實驗教學。病理實驗室建設要求高，建設條件嚴苛，場地不足。病理切片容易褪色、丟失和損毀，一些疾病的標本現在難以尋獲，例如寄生蟲病的標本，實體標本一般置于標本缸中，體積和質量過大，不利于搬動，不利于學生觀察。利用虛擬仿真技術構建病理數字化資源庫，數字切片和三維病理標本將替代傳統的玻璃切片和實體標本，解決了玻璃切片褪色，易碎問題，也避免了實體標本重復購買，標本資源短缺問題。數字資源庫的建立也讓病理學實驗教學不再局限于病理實驗室，學生可以通過互聯網的依托平臺讓學生自主的進行病理實驗的操作和學習。從很大程度上解決了實驗教學資源匱乏的問題。

3.3 解決實驗室的很多安全問題

傳統病理學實驗教學中，因操作不當引起的人身和實驗儀器安全事故屢見不鮮。采用虛擬仿真技術可以有效地避免實驗過程中產生的各類安全問題，甚至可以模擬安全事故的發生，完善現實中實驗室的安全預案。對實驗室的安全管理有重大意義。

4 結語

隨著信息技術的不斷發展，虛擬仿真技術的運用不僅使病理學實驗教學效果大幅提升，也增強了學生學習的主動性和積極性，解決了病理實驗教學中存在的實驗教學資源匱乏和實驗安全問題。但同時也有一些問題有待改進，病理實驗真實實驗操作沒有與虛擬仿真教學授課相結合，學生實際動手能力的培養相對薄弱。在今后的病理學實驗教學中對虛擬仿真技術的不斷完善，促進病理學學科的建設。

【參考文獻】

[1]潘坤，劉慧萍，等.基于虛擬數字切片結合數碼互動系統在中醫院校病理學實驗教學中的應用[J].大醫生，2017，2（7）：173-176.

[2]李冰，馬頌華，等.PBL與虛擬仿真結合在醫學機能學實驗中的探索[J].科教文匯，2015，31（8）：79-80.

[3]楊宏偉.虛擬仿真技術在物理實驗中的應用[J].實驗室研究與探索，2005，24（9）：38-39.

[4]陳玉，戈瑤.淺談高校生物類實驗室的安全管理對策[J].林區教學，2015，11：22-23.