构建中医院校基础医学实验教学虚拟实验室

1、构建中医院校基础医学实验教学虚拟实验室北京中医药大学基础医学实验教学中心属于国家级实验教 学示范中心也是北京市实验示范中心和北京高等学校示范性校 内创新实践基地。 在该实验教学示范中心的基础上正在有计划地 进行虚拟实验室的建设 ，构建了虚实结合的实验教学模式，对 开展虚拟仿真实验教学进行了初步探索。构建医学实验教学虚拟实验室是科技发展的必然。 医学实验 教学是培养医学及相关专业学生实践能力、 创新意识、 科学思维 方法及严谨科学态度的重要途径。 中医专业的学生要成为一个合 格的医生，不仅要掌握中医基本理论、 中医经典及中医临床知识， 也要掌握现代医学知识。教育部关于 十二五期间实施 高等学 校

2、本科教学质量与教学改革工程 的意见中提出 卓越医生教育 培养计划 ，对医学院校的人才培养也提出了更高的要求 1 。1 虚拟实验技术的引入可提高形态学实验课程的课时效率1.1 在传统人体解剖学教学中，教师使用实物标本、教学模 具、多媒体课件等帮助学生理解人体的形态结构。 虚拟实验室可 通过建立数字虚拟人体平台， 在计算机上建立三维人体模型， 能 更好地展现人体空间的准确结构和层次关系 3 。学生只需将鼠 标移到某一解剖结构上， 该结构的详细说明便会显示出来。 这使 学生能够反复多次观察人体复杂多样的组织器官， 便于理解和记 忆其形态、 位置和毗邻关系。 也可进行虚拟解剖操作， 通过点击、 选择即

3、可完成逐层解剖、 构建组织与器官等， 极大地增加了学生 的操作机会，锻炼了动手能力，同时启发临床思维。数字虚拟人 体平台作为尸体解剖的辅助训练和前期练习， 可以提高解剖学实 验教学的时效。1.2 传统的医学组织胚胎学与病理验教学中，教师借助光学 显微镜和组织切片，向学生阐述各种正常及病理状态下的细胞、 组织、器官的结构和特点。教学模式存在玻片制作成本高，且易 破损或褪色， 后期投入资金加大、 学生学习局限于专业实验室内 进行，受时间和空间的限制的问题。 这些问题必然会影响形态实 验教学的质量。 虚拟实验技术将普通玻璃切片扫描、 重构形成数 字化切片， 以图像的方式呈现给学生， 以模拟显微镜观察

4、切片的 全过程 4 。数字化切片具有图像分辨率及色彩还原度高、不受 显微镜、场地和时间的限制、操作简单等特点，可完美解决上述 问题。大大提高教师有限实验课程的课时教学效率。2虚拟实验技术的引进可延伸人体机能学实验课程的时间和 空间；提高学生实验的安全系数；提高实验教学效果。是实操实 验课程的有益补充人体机能学实验课程包括生化、生物、生理、病原微生物实 验课程， 在虚拟实验室中构建虚拟仿真技能学实验平台。 依托网 络通信技术、数据库技术、人机交互技术、多媒体技术等，构建 一个虚拟的实验环境和实验对象， 学生可通过鼠标在虚拟的实验 环境对实验对象进行操作， 掌握一些因实验条件不具备、 实验操 作危

5、险性较高、 实验成本过高、 实验消耗过大等原因无法真实进 行的实验 5 。以生理实验室为例， 包含了神经肌肉电生理实验、 心血管系统实验、呼吸系统实验、泌尿系统实验、消化道系统实 验等 5 个实验模块，每个实验模块又下设若干个具体的实验项 目。每个实验项目包括了实验简介、实验原理、实验模拟、实验 录像、实验波形和结果等内容。 学生可根据自己的兴趣选择实验 项目进行操作或者预习， 实验操作过程通过鼠标移动来实现， 如 果出现操作不当或者操作失误， 系统会进行自动提示。 学生也可 以通过实验录像对实验内容进行提前预习或者在实验操作后进 行回顾。通过这种教学方式，一方面可以节约教学成本，另一方 面也

6、可以提高高校对创新型人才的培养能力。3虚拟实验技术引入中医诊断实训课程和中药学实训课程不 仅提高了教学效果并延展课堂范围中医诊断实训课程和中药学实训课程是中医院校的特色， 对 培养中医学生成为一名真正优秀的中医人才起着桥梁的作用。 虚 拟实验技术通过计算机生成的一种可以创建和体验虚拟世界的 计算机系统。它通过视、听、触觉等作用于使用者，使之产生身 临其境的交互视景的仿真。 通过网络大数据可以将临床病例收集 整理并通过计算机图形、图像处理与模式识别，智能技术、传感 技术、语言处理与音响技术、网络技术等多门科学，是现代仿真 技术的进一步发展和应用。 使作者借助必要的设备自然地与虚拟 环境中的对象进

7、行交互作用、 相互影响， 产生身临其境的感觉和 体验， 使人机交互更加自然和谐。 以多媒体编程技术和虚拟现实 技术为基础 ，应用语义识别、 T TS 发音、动态图形识别和多种 音视频素材，构建一个仿真的临床技能培训和诊断思维环境 ， 采取人机交互方式进行实验。 虚拟诊断技术具有创新性、 交互性、 智能性、仿真性、开放性和可扩展性等优点 ，用于训练和培养 医学生、研究生和青年医师，有助于增强诊断学实验教学效果、 提高学生的积极性和自主性、培养与学生临床技能和思维能力。4 虚拟实验室的局限性虚拟实验室虽具有诸多优点， 但是也存在某些局限性， 所以 在实际教学过程中不可以完全取代真实实验室。 虚拟实

8、验室的局 限性体现在以下 3 方面。4.1 设备参数测试与实物测试有差别，虚拟实验不能完全代 替实物实验。4.2 虚拟现实技术属于新兴计算机技术的一种，要求教师具 有较专业的计算机技能， 而医学专业教师主要侧重于教学能力的 培养和教学方法的探索， 两者有时不能得到统一。 如何实现两种 能力的有机组合， 又发挥专业技能优势， 是当前亟需解决的问题。4.3 传统的实验教学是在教师的指导下， 学生分组进行实验， 在实际操作中发现问题并通过合作解决问题。 对于较复杂的自主 设计实验， 要求学生能对课本知识融会贯通， 提高动手能力和创 新能力；要求多位 学生团结协作，明确分工。而虚拟实验室是 对现有实验的三维重现，只包含已经建模并输出的实验教学课 程，难以模拟具有创新性的自主实验设计。5 结论虚拟教学与实