虛擬仿真技術在臨床檢驗儀器維修教學中的應用*

李宇紅

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虛擬仿真技術在臨床檢驗儀器維修教學中的應用*

李宇紅①

［摘要］目的：結合學校實際情況，探索虛擬仿真技術在臨床檢驗儀器設備維修教學中的作用。方法：選取學校2014級三年制?？茩z驗班90名學生，采用數表法將其分為對照組和觀察組，每組45名；學生所學課程相同，且年齡、性別和愛好相近。對照組學生采用傳統教學模式，觀察組學生采用虛擬仿真技術有機結合模式。結果：學期課程結束后，通過考試測評學生的筆試成績和實訓技能操作成績，采用統計學軟件SPSS 19.0進行數據統計、處理并分析得出結果，觀察組筆試成績及實訓技能考核成績均優于對照組。結論：在臨床檢驗儀器設備維修教學中采用虛擬仿真技術，能夠提高學生的學習成績和學習效果。

［關鍵詞］臨床檢驗儀器；設備維修；虛擬仿真技術；教學

李宇紅，男，（1978- ），本科學歷，講師、工程師。漯河醫學高等專科學校教務處，研究方向：醫用電子設備自動化和醫療設備維修及課程講授。

［First-author’s address］ Academic Administration， Luohe Medical College， LuoHe， Henan， 462002， China.

近年來，隨著高等教育創新改革的不斷發展，傳統的教學模式因受到師資、場地、資金、設備、時空和環境等眾多因素的影響，極大地制約著學生的創新能力和動手能力的培養。而隨著互聯網+和計算機技術的高速發展，醫學院校充分利用人機互動技術、計算機三維動畫技術和模擬軟件等技術手段，通過復雜的數據處理，構建仿真的學習和實訓環境，解決了學生學習和實訓難的問題［1-2］。

虛擬仿真技術虛擬現實（virtual reality，VR），作為一種新的認知工具和知識載體，具有沉浸性、交互性、多感知性和構想性等獨特優勢，能夠給醫學教育事業注入新的活力。本研究將虛擬仿真技術應用于臨床檢驗儀器設備維修教學中，在提高教師的教學水平、改善實訓中心的實驗環境的同時，優化教學過程，解決傳統教學中的師資、場地等制約因素，增強學生的實際動手能力，從根本上滿足師生的共同需求［3］。

1 虛擬仿真技術的教學意義與方法

VR是一種采用計算機為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境，用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產生如同真實環境的感受和體驗［4］。臨床檢驗儀器維修是一門涉及范圍廣泛的多專業交叉性學科，是醫學高等院校檢驗專業的一門重要專業課程，學生將來步入醫院，將親手操作使用、維修和維護臨床檢驗儀器，為臨床醫生提供準確的疾病診斷、治療和病情監測數據以及健康評估報告，并且對臨床檢驗儀器進行日常維護，對出現故障的臨床檢驗儀器設備進行簡單的評估和維修［5］。因而，采用何種教學方法能夠讓學生熟練的掌握臨床檢驗儀器設備的結構、工作原理、維護、故障的排除以及日后的預防措施等顯得十分關鍵和必要。而采用虛擬仿真技術教學具有諸多優點，能夠調動學生學習興趣，模擬真實的維修實訓環境，突破時間和空間的限制，節約學校的教育經費等。

1.1 提高學生的學習興趣

在VR實訓中心，學生根據實訓大綱和實驗指導要求，選擇指定范圍內實訓項目，選取實驗耗材和器材，進行虛擬實驗，完成各種預設的實驗要求，得出實驗結果，自始至終學生都處于主導地位，體驗虛擬仿真技術帶來的視覺和聽覺效果，調動了學生的學習興趣，提高了學生的動手能力，拓寬了學生的知識面，培養了學生的創新思維，鍛煉了學生實際解決問題的能力［6］。

1.2 模擬真實教學維修環境

隨著科技的發展，臨床檢驗儀器在設計上越來越精密，智能化程度越來越高，體積也越來越小，但是機械裝置、氣動裝置、電路裝置、傳動馬達、傳感器和集成電路一個也不能少，臨床檢驗儀器內部結構越來越緊湊，電路板集成度越來越高，這給臨床檢驗儀器設備維修教學造成了很大的困難，機器不好拆，拆下來不好修，修好不好裝，尤其是向學生講授臨床檢驗儀器內部結構的時候，無法拆開儀器設備進行一一對應講解。而引入VR的三維動畫模型，則可以較為容易地讓學生在計算機上操作，對臨床檢驗儀器進行逐步拆解，對應感知并分析，然后再從內到外一一對應組裝和調試，具體到每一個單元裝置、電路、水路、氣路、電源板、控制板、AD板和集成芯片等，極大提高了學生的感性和理性認識，加強了學生的學習實訓效果［7］。

1.3 突破維修時間和空間的限制

一臺臨床檢驗儀器從出現故障到維修調試好重新投入使用，往往需要數小時甚至數日，而一堂實訓課只有90 min，在設備維修實訓時，不可能從分析、拆卸、維修、組裝和調試做到面面俱到，時間上極大限制實訓過程，而采用虛擬仿真技術，簡化了臨床檢驗儀器設備的拆卸、維修、組裝和調試的時間過程，學生無需動手拆卸、維修、組裝和調試機器，只需操作計算機，分析原因，對臨床檢驗儀器從外到內，一層一層剝去，再按序組裝調試，三維動畫直觀、逼真及形象，最終得出實驗結果。節約的時間可以用來分析臨床檢驗儀器設備出現此類故障的原因和今后維修注意事項，既抓住了實訓課的重點，又解決了維修的難點，還加強了學生學習臨床檢驗儀器設備維修實訓課的學習效果［8］。

1.4 節約醫學實驗教學經費

隨著高校的不斷擴招，學生人數的大幅增加，學校實驗室的使用日趨緊張，昂貴的教學儀器和實訓耗材費用居高不下，不僅影響到正常實驗教學，而且影響到教師的科研工作，逐漸成為醫學實驗教學質量和科研開展的“瓶頸”，一直以來是困擾醫學實訓教學的難題。充分利用VR，采用互聯網+和計算機輔助教學虛擬軟件，模擬實驗過程，分析實驗步驟，思索實驗中可能出現的每個細節，再進行實驗操作，可以避免因實驗某一步驟出錯，或實驗試劑計量過高，導致該實驗無法繼續進行，從而節約教學實訓經費［9］。VR可以彌補教學條件的不足、打破教學時間和空間的限制，避免或減少真實操作所帶來的不可控風險。

2 虛擬仿真技術的應用

2.1 一般資料

選取漯河醫學高等?？茖W校2014級三年制專科檢驗1班90名學生，并隨機將其分對照組和觀察組，每組45人，年齡18～20歲，均為統招普通三年制?？茖W生。對照組采用傳統教學模式；觀察組采用引入VR有機結合模式［10-11］。學生所學課程相同，年齡、性別和愛好無大的差異。對比已學的上一年的人體解剖學、生理學、病理學、醫用化學、生物化學、藥理學、疾病概要、生物免疫學、寄生蟲學、傳染病學、衛生統計學和毛澤東概論12門學科的平均成績，對照組為（84.7±4.1）分，觀察組為（84.9±5.4）分，兩組相比無明顯性差異。

2.2 VR學習方法

VR學習方法分為3個步驟：①激發學習興趣，教師向學生介紹VR的基礎知識、采用的必要性和現實意義等，并聽取學生的建設性意見，激發起學生了解VR濃厚興趣［12］；②制作試驗模塊和應用，根據實驗室的實際情況和學生的反饋意見，制作切合課程實際的VR試驗模塊，適當增加擴展性實驗，必要時安排學生走進實驗室實地觀察或動手操作；③建立VR實訓模塊考核，評估學生的學習成績和實訓效果［13-14］。

2.3 統計學方法

學期課程結束后，通過考試測評學生的學習成績，包括筆試成績和實訓技能操作成績。采用統計學軟件SPSS 19.0進行數據統計、處理并分析得出結果，計量資料以均數±標準差（±s）表示，采用t檢驗；以P＜0.05為差異有統計學意義［15］。

2.4 結果

觀察組理論成績及實訓技能考試成績均好于對照組，兩組相比，差異有統計學意義（t=2.27，t=2.16；P＜0.05），見表1。

表1 觀察組與對照組學生理論成績對比(±s)

表1 觀察組與對照組學生理論成績對比(±s)

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3 討論

遵循教育部“要重視學生在教學活動中的主體地位，充分調動學生學習的積極性、主動性和創造性”的精神，將VR積極有效的應用到教學中來，利用實驗室現有的設備器材，根據教學大綱和實驗指導的要求，結合學校的實際情況，制作盡可能多的實驗模塊。VR使教學內容變的生動具體，形象逼真，學生更容易接受，學習更有效果，極大拓寬了學生的知識和視野，大幅度提高了學生的學習成績和學習興趣。

研究結果顯示，觀察組理論成績及實訓技能考核成績均好于對照組，表明采用VR模式的教學應用，在一定程度上提高了學生的學習成績和學習效果，優于傳統的教學模式［16］。

4 結語

VR作為一種新的認知工具和知識載體，必將給醫學教育注入新的活力，將其應用于臨床檢驗儀器設備維修教學中，不但能夠提高教師的教學水平、改善實訓中心的實驗環境，而且能夠優化教學過程，解決傳統教學中的師資、場地和時間等困難，更能增強學生的學習成績、學習興趣和動手能力，從根本上滿足了學校和師生的共同需求，得到共贏。

參考文獻

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［16］張斌斌，曹高健，金凱，等.虛擬高仿真病例在教學病歷討論中的應用［J］.中國現代醫生，2010，16（26）：81-82.

①漯河醫學高等?？茖W校教務處 河南 漯河 462002

［文章編號］1672-8270（2016）05-0053-03 ［中圖分類號］ R197.39

［文獻標識碼］A

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.05.017

作者簡介

收稿日期：2016-02-20

*基金項目：河南省醫學教育教學改革與研究項目（WJLX2014081）“任務驅動法在醫學高專影像電子學教學中的實踐與研究”

The application of virtual reality in experimental teaching of clinical laboratory equipment maintenance

LI Yu-hong

China Medical Equipment，2016，13（5）:53-55.

［Abstract］ Objective: To explore the function of virtual reality in clinical laboratory equipment maintenance teaching depends on present condition of Luohe medical college. Methods: 90 college students from laboratory medicine department were selected as experiment target. They were divided into control group and experiment group and each group were 45 students. All the chosen students had no significant difference in subjects， ages and hobbies. Traditional teaching was used in the control group and virtual reality was introduced in the teaching of the experiment group. Results: Scores of written exam and training operation were analyzed with SPSS19.0. It showed that the scores of the experiment group were better than those of the control group. Conclusion: Application of virtual reality in clinical laboratory equipment maintenance teaching can improve students’ scores and effects

［Key words］Clinical testing instrument； Equipment maintenance； Virtual reality； Teaching