實驗教學基礎醫(yī)學論文
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1基礎醫(yī)學實驗教學目前面臨的問題
目前基礎醫(yī)學實驗教學模式大多仍然遵從傳統(tǒng)的醫(yī)學實驗教學模式，在進行實驗教學和管理的同時也暴露出許多問題。一是現(xiàn)有的教學模式都是教師先講解實驗步驟，學生再一步一步做，與其說做實驗不如說體會實驗過程，學生在其中很少能夠得到思考，只是機械地完成課程任務，這樣的教學模式無法培養(yǎng)學生學習的主觀能動性與創(chuàng)造性，也不會激起學生的濃厚興趣，更不會深刻理解教學內容從而學以致用;二是課堂實驗開展的僅僅只是一部分有代表性、易操作、經(jīng)濟、常用的簡單實驗，對于那些需要昂貴儀器、比較耗時的實驗大多并不開展;三是實驗課的資源(如實驗動物、儀器設備等)緊張，經(jīng)常多人共做一次實驗，而開展的實驗大都較為簡單，可以自己獨立完成，某些復雜實驗因為資源緊張只做教學示教，沒有鍛煉機會，這些都不利于學生動手能力的提高及對實驗的理解;四是隨著科技的不斷發(fā)展，一些高端精密儀器設備也逐步應用于基礎醫(yī)學實驗教學當中，但是生均實驗設備擁有量低，而且該類儀器由專人操作，采用示范教學的方法，不利于學生培養(yǎng);五是部分基礎醫(yī)學實驗標本和耗材難于購置(如局部解剖學、斷層解剖學等課程需用的大量尸體，部分稀缺微生物寄生蟲大體標本，蟾蜍、狗等特殊實驗動物等)，導致資源的極度緊張;六是某些實驗存在危險性，如分子生物學實驗和免疫學實驗所必須使用的一些試劑有劇毒或神經(jīng)毒性，醫(yī)學微生物學實驗中必須用到許多致病菌(如大腸桿菌、痢疾桿菌、結核分歧桿菌等)，一旦學生操作不慎或失誤都會對學生的健康造成威脅。
2基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心建設的目標
基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心是針對本校的管理需求，采用先進的設計理念和教育技術，整合國內外成熟的虛擬實驗研究成果，與機能學實驗、形態(tài)學實驗、人體解剖學實驗、斷層解剖學實驗、局部解剖學實驗、分子生物學實驗及病原生物學實驗相結合，研究開發(fā)和部署開放式虛擬仿真實驗教學的管理和共享平臺，提供數(shù)字化網(wǎng)上實驗教學環(huán)境，在全校范圍內開展應用。在現(xiàn)有的校園網(wǎng)和省級醫(yī)學基礎實驗教學示范中心平臺的基礎上，以各個學科的特點建設不同的虛擬仿真實驗模塊，實現(xiàn)以學生為主體、全天候開放的基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗教學平臺。搭建“真實與虛擬相結合，教學與科研相結合”的現(xiàn)代化實驗教學平臺，創(chuàng)建了“理論授課－虛擬實驗－實驗室教學”融合的醫(yī)學基礎類學科實驗教學體系，為醫(yī)學教育科研服務。基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗教學平臺包含機能學虛擬仿真實驗平臺、形態(tài)學虛擬仿真實驗平臺、人體解剖學虛擬仿真實驗平臺、分子生物與免疫學虛擬仿真實驗平臺4個虛擬模塊。主要目的在于實現(xiàn)虛實統(tǒng)一、網(wǎng)絡學習與課堂模擬相結合，使現(xiàn)代計算機圖形技術、多媒體技術、傳感器技術、人機交互技術、網(wǎng)絡技術、仿真技術等多種技術融合于基礎醫(yī)學實驗當中，為學生提供一個新的學習環(huán)境，激發(fā)學生的學習興趣與熱情，提高學生實體操作的動手能力，激發(fā)學生對科學實驗的興趣，真正實現(xiàn)綠色、安全、經(jīng)濟的實驗教學?；A醫(yī)學虛擬仿真平臺的建設將為學校大大節(jié)約實驗動物、實驗用尸體標本、顯微鏡、切片購置和維護成本，解決珍稀標本如胚胎等和尸體標本的來源。同時使基礎醫(yī)學各學科實驗教學內容優(yōu)化重組，增加觀念創(chuàng)新、實驗技術創(chuàng)新的設計性、綜合性實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，增強學生分析問題、解決問題的能力及跨學科綜合運用知識和動手的能力。
3基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心建設模式的探索與實踐
3．1優(yōu)化實驗模式
在基礎醫(yī)學實驗教學設計中積極探索各種類型實驗的優(yōu)勢互補，將動畫模擬、虛擬仿真、錄像和實體實驗優(yōu)化組合。對于生理、病理及機能學等實驗可使模擬醫(yī)學實驗教學系統(tǒng)和原有的多道生理信號處理系統(tǒng)實驗軟件配合，使高仿模擬實驗、實驗指導實現(xiàn)隨意切換。每一個教學實驗包括實驗指導、模擬實驗、動手實驗3大部分?？赏瓿啥噙_幾十個實驗項目，介紹生理科學實驗的儀器常識、常用儀器設備，常用實驗動物種類、品系、實驗操作技術等知識，擁有多部生理學、病理生理學和藥理學操作視頻。高仿實驗有真實實驗場景，實驗儀器、裝置、實驗對象與真實實驗現(xiàn)場情況一致，實驗儀器界面和操作與真實的道生理信號采集處理系統(tǒng)相仿;實驗步驟按實際實驗設計;實驗操作與實驗對象的活動應用實景動畫;實驗數(shù)據(jù)進行生理指標的定量分析測量，并可導出?？蓾M足不同學生的需求，增強學生對機能學實驗的興趣，提高學生在真實實驗中的動手能力，能節(jié)約部分實驗動物，并且能解決以往在實體實驗時由于操作失誤導致實驗動物的浪費現(xiàn)象。針對系統(tǒng)解剖學、局部解剖學、斷層解剖學、麻醉解剖學課程將虛擬解剖系統(tǒng)與傳統(tǒng)的尸體解剖實驗相結合，可開設幾十個虛擬仿真實驗項目，可查看彩色塑化切片圖像，可根據(jù)教學需要鎖定顯示畫面，3D解剖模型與2D切片截面圖像完美結合，帶來無與倫比的視覺感受，可完全滿足臨床醫(yī)學、影像學、中醫(yī)骨傷科學等特殊專業(yè)對解剖學課程的不同要求。使現(xiàn)代醫(yī)學解剖教學擺脫了日常教學中對尸體解剖的完全依賴，滿足教學需要，并可緩解教學尸體緊缺的難題。運用3D技術并有機合理地組合文字、圖片、聲音、動畫、視頻等多種媒體，把枯燥乏味的課堂知識形象、生動、活潑地展現(xiàn)出來，讓學生在生物化學與分子生物學實驗中擺脫以往的抽象枯燥且具有一定危險性的實驗環(huán)境，讓學生在快樂中輕松地掌握更多分子生物與免疫學實驗的知識，能夠在虛擬仿真的過程中掌握聚合酶鏈反應(PCR)技術，克隆核酸電泳，瓊脂糖凝膠電泳，測序DNA、RNA提取，逆轉錄cDNA，以及蛋白免疫印跡(Westernblotting)等實驗技術相關的實驗項目，可減少分子生物和免疫學實驗過程中有毒、有害物質對學生的傷害;減少分子生物與免疫學實驗過程中對耗材、試劑、抗體等昂貴實驗材料的需求以減少實驗經(jīng)費，使學生通過虛擬仿真實驗掌握基本技術、操作步驟以及特殊儀器設備使用后能順利完成實體實驗，同時，分子生物學與免疫學虛擬仿真實驗也可作為對本科生、研究生及教師科研基本功的培訓。
3．2流程化的實驗管理
注重操作細節(jié)，規(guī)范實驗管理，通過虛擬仿真實驗平臺可完成實驗教學的全流程業(yè)務功能。通過實驗課程管理、實驗教學設計、實驗教學安排、實驗前預習、實驗過程指導、實驗結果批改、實驗成績分析等，實現(xiàn)對實驗教學過程的全流程跟蹤。各類教學資源建設也進行流程管理。基于網(wǎng)絡的流程化管理有效促進各種類型實驗的統(tǒng)一安排、優(yōu)化組合，提高實驗教學工作的效率和規(guī)范，為開放共享虛擬仿真實驗資源奠定良好基礎。
3．3智能化的教學服務
為了減輕實驗指導教師的工作量，提高實驗教學的質量和效果，在課前預習階段，采用智能組卷技術對學生進行應知應會測試。在實驗過程中，采用人工智能技術，實現(xiàn)虛擬仿真實驗的網(wǎng)上實時智能指導，根據(jù)實驗過程中的問題，階段性地對學生進行個性化的有效指導。實驗結束后，對學生的實驗結果和實驗報告進行自動化的輔助批改。整個教學過程中，學生隨時可以通過智能答疑系統(tǒng)答疑，學生可搜索常見問題，與教師實時互動或者向教師發(fā)送郵件。實驗管理者和教師可以對實驗過程的數(shù)據(jù)進行詳實的統(tǒng)計與分析，通過大數(shù)據(jù)挖掘，發(fā)現(xiàn)教學過程中的問題，改進實驗教學。
3．4規(guī)范化的資源建設
通過優(yōu)化實驗模式、流程化的實驗管理，可整合不同學科實驗室資源。虛擬仿真實驗種類較多，技術較復雜，利用虛擬仿真實驗平臺，基礎醫(yī)學不同學科間可達到資源共享。為了保障實驗教學資源的長期積累和共享交流，實現(xiàn)規(guī)范化的資源建設就顯得非常必要。這些規(guī)范和標準的實施，有利于在全校乃致其他院校范圍內的推廣和應用，減少不必要的重復開發(fā)和浪費?？傊ㄟ^虛擬仿真實驗平臺的建設，將傳統(tǒng)的實驗模式融合虛擬仿真技術進行優(yōu)化，順應了基礎醫(yī)學教學改革的需要，充分實現(xiàn)了“教師指導，學生主動學習”的新模式，對學生興趣和積極性的提高也有促進作用，緩解了現(xiàn)有基礎醫(yī)學實驗教學中的諸多問題，解決了因各種原因出現(xiàn)的基礎醫(yī)學實驗教學質量得不到保證的現(xiàn)狀。
作者：王燕 車敏 楚慧媛 單位：甘肅中醫(yī)學院教學實驗中心
