虛擬仿真實驗室在民辦高校病理學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

●程海清 陳芳

虛擬仿真實驗室在民辦高校病理學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用

●程海清 陳芳

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)高等教育的進程在不斷加快，虛擬仿真實驗室的建立為醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科的教學(xué)在傳統(tǒng)模式的基礎(chǔ)上提供里有力的補充和提高，尤其是作為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)橋梁學(xué)科的病理學(xué)實驗課程。通過虛擬實驗室豐富的圖片、視頻、資料庫以及虛擬仿真操作，可以有效的提高學(xué)生學(xué)習(xí)病理學(xué)的積極性、主動性和學(xué)習(xí)效果，提高分析和解決問題的能力，為學(xué)習(xí)臨床學(xué)科打下堅實的基礎(chǔ)。

虛擬仿真；病理學(xué)；實驗課程；民辦高校

虛擬仿真實驗室（The virtual/simulation laboratory ，VL），最早是由美國的William Wolf教授[1]提出，是指在各種計算機系統(tǒng)中通過網(wǎng)絡(luò)、VR技術(shù)現(xiàn)實虛擬構(gòu)建虛擬實驗環(huán)境，使得實驗者能夠在接近真實的實驗環(huán)境中，完成預(yù)定的實驗項目。虛擬仿真實驗室已在國內(nèi)外多所大學(xué)中被廣泛應(yīng)用，涉及到的范圍逐步擴大到科研、教學(xué)、商業(yè)決策中，功能也由單純的設(shè)備資源的遠程共享，發(fā)展到依托虛擬資源、場景、模型所建立的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作平臺[2]。

病理學(xué)是用自然科學(xué)的方法研究疾病的病因、發(fā)病機制、病理變化、臨床病例聯(lián)系和疾病轉(zhuǎn)歸的一門醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科，在醫(yī)學(xué)教育中起著承前啟后的橋梁作用[3]。病理學(xué)實驗教學(xué)環(huán)節(jié)是病理學(xué)習(xí)中非常重要的一部分，在傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ降幕A(chǔ)上應(yīng)用虛擬仿真實驗室可以幫助學(xué)生更好的理解理論知識，提高動手實踐和病例分析的能力，為提高以后的醫(yī)療專業(yè)能力打下良好基礎(chǔ)。

我校是以醫(yī)護為特色的綜合性民辦本科高校，于2016年建設(shè)并成立國家級虛擬仿真實驗中心，包括醫(yī)療、護理各學(xué)科的虛擬實驗設(shè)備和完備的資料數(shù)據(jù)庫，并且針對形態(tài)學(xué)科實驗教學(xué)建立了顯微數(shù)碼互動教學(xué)實驗室，為病理學(xué)實驗課程提供更好的保障。

1 我校傳統(tǒng)病理學(xué)實驗教學(xué)模式分析

病理學(xué)的實驗教學(xué)大體器官標(biāo)本和病理組織切片觀察。以前在實際實驗教學(xué)過程中存在較多不足之處：

（1）大體標(biāo)本方面，由于我校屬于民辦本科院校，建校時間短，標(biāo)本的制作量和存儲量都相對不足，導(dǎo)致在實驗教學(xué)過程中部分典型標(biāo)本缺失，現(xiàn)存標(biāo)本種類相對單一的現(xiàn)象，不能全部滿足學(xué)生的要求。

（2）在病理組織切片觀察方面，傳統(tǒng)的教學(xué)模式主要是人手一臺顯微鏡和切片，師生之間的互動相對較少，出現(xiàn)學(xué)生找不到病變視野和視野定位不準(zhǔn)確的現(xiàn)象；其次，學(xué)校現(xiàn)存的組織切片由于隨著時間的推進出現(xiàn)老化和陳舊，加之損毀等原因數(shù)量逐漸減少。在更新過程中，隨著醫(yī)療水平的不斷進步，部分典型病例逐漸減少，導(dǎo)致部分學(xué)生能觀察到的典型病變不夠具有代表性。

2 顯微數(shù)字化虛擬仿真實驗室在病理學(xué)實驗教學(xué)過程中的優(yōu)勢

學(xué)校利用虛擬仿真技術(shù)針對病理學(xué)等形態(tài)學(xué)科建立顯微形態(tài)數(shù)字化互動實驗室。實驗室配備高清晰度電腦和顯微鏡設(shè)備，并且建立完備的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)庫。一方面，在大體標(biāo)本不能滿足要求的時候，可以從數(shù)據(jù)庫中找到合適的標(biāo)本進行示教，并且利用虛擬仿真系統(tǒng)實現(xiàn)病理解剖全過程，學(xué)生自己動手參加病理解剖，在解剖過程中逐漸發(fā)現(xiàn)病變器官并作出準(zhǔn)確的病理診斷，大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另一方面，在教學(xué)過程中融入數(shù)字化虛擬切片。數(shù)字化虛擬切片是指利用全自動顯微鏡 數(shù)字掃描系統(tǒng)，將整張切片掃描、無縫拼接，生成一張全視野的分辨率高的數(shù)字化虛擬切片[4]，從而實現(xiàn)課堂內(nèi)數(shù)碼顯微互動。教師與學(xué)生可以在在電腦上實現(xiàn)示教過程全程互動，針對學(xué)生電腦視野中的問題進行實時講解。同時，教師通過教師客戶端軟件可以將學(xué)生電腦上典型視野通過數(shù)字化的虛擬系統(tǒng)實時與全體學(xué)生共享，節(jié)省教學(xué)時間，提高教學(xué)效率。

3 顯微數(shù)碼互動實驗室應(yīng)用評價

選取我校2016級護理學(xué)(本科)3、4班80名學(xué)生作為實驗對象，隨機分成2組。實驗組和對照組各40名，兩組學(xué)生在性別、年齡及課程進度方面均無統(tǒng)計學(xué)差異(P＞0.05)。選取相同章節(jié)對兩組學(xué)生進行實驗理論教學(xué)，為期1周。此后，實驗組采取新的實驗教學(xué)模式，在虛擬仿真實驗室進行實驗。對照組則采用傳統(tǒng)的方法在普通的形態(tài)學(xué)實驗室進行實驗操作。在實驗課程剛結(jié)束、結(jié)束后1 周，結(jié)束后2周對兩組學(xué)生進行實驗考核并打分（滿分100分）。學(xué)生成績匯總后使用SPSS22.0軟件進行分析，實驗組的成績與對照組的成績相比明顯高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）(見表1)。

表1 兩組學(xué)生不同時間段考試成績比較（±s ）

表1 兩組學(xué)生不同時間段考試成績比較（±s ）

組別 課程剛結(jié)束 結(jié)束后1周 結(jié)束后2周實驗組 90.23±7.98 86.44±10.88 81.22±12.13對照組 83.84±9.21 70.11±11.23 60.45±17.91 P＜0.05 ＜0.01 ＜0.01

4 討論

由評價結(jié)果看出，實驗組同學(xué)對于實驗知識的掌握更好，印象深刻，持續(xù)時間較長，成績明顯好于對照組的同學(xué)。教師通過在實驗過程中對學(xué)生課堂表現(xiàn)的觀察和提問發(fā)現(xiàn)，實驗組大多數(shù)同學(xué)學(xué)習(xí)積極性比較高，注意力集中，對新的實驗設(shè)備具有濃厚的興趣，尤其是在動手進行病理解剖過程中表現(xiàn)出極大的熱情，這在對照組中是很少見到的現(xiàn)象。

病理學(xué)作為醫(yī)護必修基礎(chǔ)課開課范圍非常廣泛，并且醫(yī)護學(xué)生學(xué)習(xí)科目多，壓力大，學(xué)習(xí)興趣相對不高。虛擬仿真實驗室的建立實現(xiàn)了教師和學(xué)生在病理實驗教學(xué)過程中的無縫對接，大大提高學(xué)習(xí)效率，節(jié)省師資設(shè)施的成本，使多種以前不易實現(xiàn)的實驗成為可能。隨著網(wǎng)絡(luò)客戶端的開放，在以后的教學(xué)中師生可以實現(xiàn)線上和線下交流，更好的充分利用時間，提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

（作者單位：山東協(xié)和學(xué)院）

[1]James R V.Report of the Expet Meeting on Virtual Laboratories[M]. Paris：UNESCO,2000.

[2]李春艷,易夜.虛擬仿真實驗室的建設(shè)與實驗教學(xué)的改革[J].中國信息管理化,2014,17（24）:114-115.

[3]李玉林.病理學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2015.1.

[4]王進京,孫保存,趙秀蘭等.數(shù)字化切片庫結(jié)合網(wǎng)絡(luò)在病理學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用用[J].基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育,2012,14(12):935937.