利用虛擬實驗室進行分子診斷實驗教學的研究

竇迪

（四川中醫藥高等專科學校，四川 綿陽 621000）

0 引言

分子診斷實驗教學主要是借助分子生物學技術，對人體內源性和外源性生物分子體系結構和變化進行研究，是一門新興學科。由于分子診斷技術突出的高靈敏度和前瞻性特性，對于學生的專業培訓是一項重要內容，直接關乎到學生后續是否可以勝任崗位工作需求。所以，應該進一步推動分子診斷實驗教學改革，但是由于傳統分子生物學實驗中儀器設備老化，因此需要耗費大量的時間和精力，在不同程度上影響教學效率和教學質量。所以，應該充分發揮虛擬實驗室優勢，在分子診斷實驗中應用可以有效推動教學改革，為后續相關教學活動有序開展提供參考。

1 虛擬實驗室的特點概述

虛擬實驗室經過發展和完善，逐漸形成了一套切實可行的實驗系統，其中包括儀器設備、實驗對象和實驗環境等多種元素。學生通過計算機系統即可操作虛擬儀器設備，結合具體的實驗要求形成完整的實驗系統，在虛擬環境中進行實驗，實現分子診斷實驗，并且可以對數據信息進行深入分析和處理，從而可以獲得更加直觀的感官刺激。就虛擬實驗室特點來看，主要包括構想性、交互性和沉浸性特點[1]。其中交互性主要是指在虛擬實驗室中，可以實現對實驗物體的信息反饋，實驗活動更加實時；構想性則是強調在虛擬實驗室中尋找合適的場景進行開發，促使學生可以在虛擬環境中獲得深層次的體驗和感知，有助于促進學生的創造力發揮，提升實驗能力。

2 分子診斷實驗中虛擬實驗室的優勢

2.1 教學形式多樣化

通過虛擬實驗室的應用，可以將分子診斷實驗內容通過多種形式呈現出來，改變以往教學中文字、圖片單一的呈現形式，帶給學生全方位的感官沖擊，促使教學活動更具趣味性[2]。虛擬實驗技術具有真實性特點，通過創設三維模型將內容呈現在學生面前，在虛擬學習情境中帶給學生深刻的情感體驗，充分發揮學生的主觀能動性，有助于提升學習質量。諸如，聚合酶鏈反應試驗中，作為分子診斷實驗的一項技術，PCR技術實驗過程較為復雜，需要分多個實驗組，優勢較為突出，易于學生的理解和記憶。通過虛擬實驗技術組織PCR實驗，有效降低外界因素的干擾和影響，促使實驗活動可以自由完成，優化實驗環境的同時，為后續的現實環境實驗活動開展打下堅實基礎和保障[3]。

2.2 彌補實驗教學條件不足

實驗教學中，受到場地、儀器條件的限制，無法保證每一位學生都可以親自動手實踐。而在虛擬現實技術基礎上組織虛擬實驗，可以有效打破瓶頸限制，降低設備采購成本和維護成本，可以有效帶給學生更加深層次的體會和感受，有助于降低教學成本[4]。需要注意的是，在虛擬現實技術基礎上輔助教學活動開展，創建虛擬環境，為每位學生提供實踐操作機會，降低實體實驗室建設壓力的同時，促使操作更為便利。實驗過程中由于很多存在毒性的材料，不需要實務操作即可實驗，可以有效降低實驗過程中存在的安全隱患，自由度更大，幫助學生鞏固所學知識的同時，提升實踐操作能力，對于實驗教學質量提升具有重要促進作用[5]。

2.3 虛擬實驗室打破時空限制

傳統實驗教學模式在合計應用中，很容易受到時間和空間限制，實驗活動無法靈活運行，將會嚴重影響到教學效果。通過虛擬現實技術建立虛擬實驗室，有助于改善傳統實驗室中的缺陷和不足，打破時間和空間的限制，模擬更加真實的實驗室環境，實驗活動更容易被控制。學生可以結合實際情況自由進行實驗，反復聯系實驗。

3 虛擬實驗室在分子診斷實驗教學中的應用

3.1 激發學生學習興趣，深入挖掘教材內容

為了可以有效提升分子診斷實驗教學成效，可以借助利用先進技術，從而深入挖掘教材內容，激發學生的學習興趣。通過互聯網整合教育資源，拓寬教學空間，結合實際需要選擇合適的虛擬實驗素材內容，有助于激發學生的實驗興趣。諸如，在虛擬實驗室中組織PCR、DNA提取和瓊脂糖電泳實驗，是培養學生崗位實踐能力的關鍵所在。對于很少接觸分子診斷實驗的學生，根據實驗提示摸索實驗進程，可以有效提升實驗效率和試驗質量[6]。而在科學技術快速發展背景下，通過虛擬實驗室可以增設實驗項目，激發學生學習興趣的同時，拓寬知識面的廣度和深度，為后續教學活動有序開展打下堅實基礎和保障。

但是，當前我國分子診斷實驗教學中，主要是采用單元操作方式，實驗單元之間缺少緊密聯系[7]。在實踐中引入虛擬實驗素材，有助于進一步強化各個單元之間內在聯系。諸如，在核酸純化與鑒定實驗課中，只有少數的兩個單元，包括質粒DNA提取和DNA鑒定，通過虛擬實驗室的應用，可以將重組DNA轉化、大腸埃希菌感受態細胞制備實驗，通過多樣化的實驗活動來激發學生的學習興趣，提升教學有效性。

3.2 虛實結合的實驗方法

在分子診斷實驗教學中，通過虛擬實驗室的應用，可以有效改善傳統教學方法中的缺陷和不足，促使虛擬試驗和實際實驗有機整合在一起，為教學活動有序開展提供堅實的資源保障。教師應該充分發揮自身的引導作用，可以加強理論教學和虛擬實驗活動之間的聯系，將原有抽象的內容轉變成生動形象從而在學生面前展現出來，激發學生學習興趣的同時，充分挖掘學生潛力和價值。在虛擬實驗課上，在教師指導下開展計算機實踐活動，積極參與到虛擬實驗中，獲得更加直觀的感受。與此同時，結合實際情況開展虛擬實驗活動，通過計算機操作可以有效改善傳統實驗的不足，實現教學方式的優勢互補，幫助學生更為直觀的學習知識，切實提升學生的實踐操作能力，養成良好的學習習慣，為后續教學活動有序開展打下堅實基礎[8]。

4 結論

綜上所述，在分子診斷實驗教學改革持續深化下，由于傳統分子生物學實驗中儀器設備老化，教學模式單一，難以有效調動學生學習興趣，需要耗費大量的時間和精力。而虛擬實驗室的應用，有助于教學內容生動形象的展現在學生面前，有效提升教學效率和教學質量。