5G 時代醫學檢驗技術專業3D虛擬仿真平臺建設探索

金花，劉國利，樊志菲，楊艷，董麗剛

（1.內蒙古民族大學附屬醫院 檢驗科，內蒙古通遼 028007；2.內蒙古民族大學 醫學院，內蒙古通遼 028007）

醫學檢驗技術是一門多學科融合，實踐性、技術性較強的專業。隨著精準醫學、智能醫學、轉化醫學的出現，以及2012 年教育部統一將高等教育五年制醫學檢驗專業改成四年制醫學檢驗技術專業，對醫學檢驗人才培養提出了更高要求[1-2]。“五年制改四年制”這一重大調整，專業培養目標由原來的培養“醫學高級專門人才”調整為培養“既能從事醫學檢驗又能從事實驗室診斷的應用型醫學檢驗高等專項人才”[2]，這一目標的調整更加明確了人才的培養要本著“以患者/臨床為中心”的服務理念。為此，內蒙古民族大學圍繞醫學檢驗專業培養目標對實踐教學模式進行改革，引入了3D 虛擬仿真教學平臺。隨著“互聯網+教育”模式在5G 時代快速發展，3D 虛擬仿真教學平臺能優化教學模式，激發學生的學習熱情與創新意識，有利于學生進行探索性學習，全面提高學生綜合素質，為社會培養應用型醫學檢驗人才。

1 5G時代3D虛擬仿真教學平臺的特點

傳統醫學實驗教學由于受實驗室硬件和操作安全性的限制，某些操作實驗未能有效開展，實驗教學無法達到要求，也不能充分提升學生的實驗技能[3-4]。而5G技術支撐下的3D 虛擬仿真教學平臺的構建能彌補以上不足，目前，3D 虛擬仿真技術已在醫學檢驗等實驗教學領域廣泛應用，充分提升了學生的實踐能力[5]。它作為新時代高新技術產物，初步在教學、科研[6]以及醫療等行業有了一定的應用，同樣會在醫學檢驗實驗教學改革中起到引領作用[7]。它是在計算機技術的支撐下通過網絡操作，模擬實踐教學，從而達到仿真教學的目的[8]。5G 時代的“互聯網+教育”模式快速發展，5G 作為網絡時代的新產物，在教育醫療等領域有著廣泛的應用前景，虛擬仿真技術能使醫學檢驗專業學生直觀流暢地體驗實驗實訓的過程[9]，使得醫學檢驗專業教師在教學中可以不局限于教室、實驗室等場所，只要在5G 網絡信息覆蓋的區域，就能開展教學。借助5G 網絡技術，根據檢驗科需求設置臨床檢驗組、生物化學組、免疫組、微生物組、分子生物組等不同崗位教育教學游戲，通過游戲設置不同檢測項目的關卡，學生通過各個關卡體驗到不同的結果，3D 智慧實驗室既能增加學生的學習興趣，又能記錄學生在實踐中的操作過程，有利于教師及時發現問題并指導學生正確操作[10]。

2 3D虛擬仿真教學平臺建設的必要性

2.1 3D 虛擬仿真教學平臺是現代醫學教育理念的產物

醫學檢驗是理論和實踐相結合的一門專業。現代教育理念決定了醫學檢驗專業實踐教學的重要性，尤其在保證一定理論教學的基礎上適度增加實踐課程教學。理論課程以檢驗項目的臨床意義、檢測原理、儀器設備基本結構、儀器設備標準操作流程為知識點，主要是以教師講解和分析來完成；而實踐課程更注重對于學生動手能力的培養，以學生為主體，以教師為主導，學生根據檢測項目自主操作、分析報告及解讀操作過程。在實驗過程中，若學生操作不規范或出現其他困難時，教師給予指導和幫助。這種教育模式需要構建硬件設備齊全的標準化、規模化的實驗室，然而所需的實驗室儀器大型設備價格昂貴且更新換代比較快，部分高校經費不足，很難滿足教學需求。3D 虛擬仿真教學平臺是以計算機技術創建的人機交互的三維平臺[11]，學生在實驗中能反復操作，且不涉及耗材問題，能開展臨床實習中難以操作的實驗，從而提高學生對實驗的參與度，激發學生的學習熱情。

2.2 3D 虛擬仿真教學平臺適應新時代教學對象

隨著醫學教育的改革，傳統教育教學模式不能滿足應用型醫學檢驗高等專項人才的培養要求。5G 時代3D 虛擬仿真醫學檢驗實踐教學系統的應用能滿足新型復合型醫學檢驗專業人才的需求。

大學生能夠熟練掌握網絡技術，對新生事物有很強的適應能力和敏感性，他們可以隨時隨地用手機等網絡設備自主選擇實驗項目、實驗儀器、實驗試劑，根據虛擬實驗室標準操作流程進行仿真實驗。

在虛擬實驗過程中，學生全程參與病人標本采集、接受運送標本、檢測前處理、選擇實驗項目、標本檢測、標本檢測后審核發報告以及報告解讀，環節較多，分工較細。學生喜歡網絡環境下3D 虛擬教學平臺提供的形象、生動的人機互動實驗場景，從而構建知識體系，形成主動探究知識的能力。

2.3 社會發展決定人才培養模式

隨著科技的快速發展，檢驗醫學的作用日益突出，它既包括現代科學實驗室技術，又與臨床融合[12]，正向自動化、智能化的方向發展，尤其是醫學檢驗專業技術人員的作用越來越重要。崗位分工的精細化、多元化，對檢驗技術人員的素質和能力有了更高的要求，以往醫學院校由于受資金、場地等方面因素的制約，很難提供醫學檢驗所需的高端實驗器材，使得醫學檢驗實驗教學仍采用傳統講授的教學方法，學生對儀器缺乏認知，未能結合實際操作理解實驗原理。現今，3D 虛擬仿真教學技術的出現恰恰彌補了實驗教學的缺陷。3D 虛擬仿真平臺利用虛擬仿真技術，讓學生了解并學習到前沿的實驗技術方法和先進的實驗儀器的工作原理，學生能夠將學習的理論知識和檢驗科工作有機銜接，實現課堂知識的遷移和實驗操作能力的提升。

3 3D虛擬仿真教學平臺建設

當前，醫學檢驗專業教學尚不能滿足各層次學生需求，為了滿足社會發展需要，培養高層次醫學檢驗專業人才，需要構建一個實驗儀器設備齊全、實驗室空間配置合理的3D 虛擬仿真教學平臺。該虛擬平臺將檢驗科常規的大型儀器設備原理、結構、基本操作制成數字3D 動畫，涉及虛擬儀器設備、虛擬實驗、虛擬檢驗項目等方面；整個虛擬教學平臺分成臨床檢驗組、急診檢驗組、生物化學檢驗組、感染免疫檢驗組、微生物檢驗組、分子遺傳學檢驗組6 個專業組以及前處理區、辦公區、文檔資料區及耗材試劑倉庫等。通過實驗，學生可整體了解檢驗科各項工作。

4 建立3D虛擬教學平臺的數字資料庫

血液和體液形態是醫學檢驗專業重點教學內容，同時也是教學難點。多數情況下，課程理論學習以文字描述細胞、寄生蟲、結晶等形態特點，這些內容比較枯燥，學生學習興趣不高、難以記憶。由于學校很難收集適合教學用的典型血液、體液形態標本，即便是有典型形態標本，但涂片保存時間長了會存在染色效果差等問題，給醫學檢驗技術專業實踐教學造成困難。構建網絡化血液學檢驗形態數據庫具有非常重要的意義。3D 虛擬仿真教學平臺能建立臨床典型形態數據庫，可以解決醫學檢驗技術實踐教學中形態學資源匱乏問題。調查研究發現，當前國際通用醫學教學中普遍采用典型案例式[13-16]和提問式為基礎的教學模式[17-19]。3D 虛擬教學平臺可以錄入保存臨床常見病例及疑難病例資料，學生可以針對異常檢驗結果查閱病人病史，比如首先觀察血液涂片，發現異常形態細胞時在系統里點擊查看病史及血液常規檢查結果，甚至進一步查閱血液病綜合診斷MICM 的各項檢查結果，分析結果，先進行小組內討論，再與帶教教師一起對具體問題展開具體分析，培養學生思考分析和解決問題的能力。

5 結語

總之，5G 的廣泛應用為各行各業賦能。3D 虛擬仿真技術在醫學檢驗教學中的應用，有效解決了傳統實驗教學部分實驗項目因條件不具備而無法開展的問題。通過3D 虛擬實驗教學平臺，學生可不受時間和場地的限制隨時隨地進行實驗操作。實驗教學在現代信息技術的推動下發生了重大變革，現代信息技術為理論和實踐教學相結合提供了有效途徑。借助3D 虛擬實驗平臺，提高了醫學檢驗教學水平，更新了教育教學理念，為理論教學和臨床實踐提供了便利，有效促進了醫學檢驗技術專業的發展。