法醫學虛擬仿真平臺的構建與應用

毛征生　袁藝標　蘇川　陳峰

摘 要 虛擬仿真實驗教學中心建設是實現高等教育現代化的重要途徑，同時也是全面提升學生實驗技能最有效的方法之一。文章分別從虛擬仿真教學背景、平臺架構模式、平臺構建和平臺應用方面出發，論述了法醫學虛擬仿真平臺的構建方法和應用前景，為法醫教學改革和提升本科教學水平提供理論依據。

關鍵詞 法醫學 虛擬仿真 教學改革

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.06.018

Construction and Application of Virtual Forensic Simulation Platform

MAO Zhengsheng， YUAN Yibiao， SU Chuan， CHEN Feng

（Department of Forensic Medicine， Nanjing Medical University， Nanjing， Jiangsu 211166）

Abstract The construction of virtual simulation experiment teaching center is not only an important way to realize the modernization of higher education， but also one of the most effective ways to improve students' experimental skills in an all-round way. Based on the background of virtual simulation teaching， platform architecture， platform construction and platform application， this paper discusses the construction methods and application prospects of virtual simulation platform for forensic medicine， which provides theoretical basis for the reform of forensic medicine teaching and the improvement of undergraduate teaching level.

Keywords forensic medicine； virtual simulation； teaching reform

為貫徹落實《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》（教高[2012]4號）精神，教育部在2013年發布了《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》（教高司函[2013]94號），并于同年8月啟動首批國家級虛擬仿真實驗教學中心申報工作，截至目前為止，全國已建設有300個國家級虛擬仿真實驗教學中心。[1-2]由于虛擬仿真實驗具有高度還原性、高安全性和高創新性等優點，這種技術已經成為緩解實驗教學條件不足、提升學生創新能力以及激發學生潛能的有效方法。[3]

法醫學是一門實踐性很強的學科，實驗練習是本專業學生掌握法醫學專業知識和相關技能的重要方法。然而，在法醫學實驗實踐中，面臨許多傳統方法難以解決的問題，如尸體解剖資源緊缺以及大型儀器設備昂貴，難以安排學生實際操作等問題。虛擬仿真技術的出現，可以為解決法醫學中的這些難題提供切實可行的方法。

1 法醫學虛擬仿真平臺架構模式選擇

傳統的虛擬仿真平臺架構模式主要包括“B/S架構”和“C/S架構”。“B/S架構”是指數控虛擬仿真系統基于Browser/Server，即使用瀏覽器/服務器為基礎的架構模式。[4]“C/S架構”是指數控虛擬仿真系統基于Client/Server，即使用客戶/服務器為基礎的架構模式。“C/S架構”客戶端須要安裝應用程序，相比較而言，“B/S架構”客戶端可以通過瀏覽器訪問虛擬仿真用戶平臺，采用互聯網進行通信，這樣就突破了時間和空間的限制，方便用戶隨時隨地進行使用。[5]“B/S架構”模式是目前虛擬仿真平臺普遍采用的一種模式，因此，法醫學虛擬仿真平臺的建設也應該首選這種架構模式。

2 法醫學虛擬仿真平臺構建

法醫學虛擬仿真平臺主要由兩大模塊組成，包括學生模塊和教師模塊。學生模塊包括訓練模塊、考核模塊以及互動模塊。教師模塊主要由用戶與權限管理模塊和學習統計與分析模塊，如圖1所示。

2.1 學生模塊

（1）訓練模塊。訓練模塊主要是對特定實驗對象和場景進行虛擬仿真建模，學生通過人機交互的虛擬操作進行訓練學習，經過反復操作訓練，使學生熟悉法醫學實際工作流程并掌握相關操作技能。

（2）考核模塊。考核模塊主要是模擬具體案件的全部要素，讓學生結合自己掌握的知識和前期訓練的結果，對案件進行處理。通過這一模塊，可以考查學生專業知識和實驗技能的掌握程度。

（3）互動模塊。互動模塊提供一個開放的學習交流平臺，學生可以在這個平臺分享實驗經驗和學習心得，還可以邀請老師一起討論解決實驗中遇到的問題。互動平臺提升學生在教學中的參與程度，使得學生既是知識的接收者，同時也是知識的創造者。

2.2 教師模塊

（1）用戶與權限管理模塊。該模塊主要是定義不同角色在教學場景中的權限，包括學生、教師和平臺管理員。學生可以通過選課碼、教師導入名單等方式加入課堂，完成老師發布的虛擬實驗并提交相關實驗報告。教師作為課程負責人，對課程進行管理，配置實驗時間以及時時查看統計信息等。平臺管理員擁有最高權限，可以對整個平臺系統進行管理。另外，根據實際需要，也可以增加助教、評審專家等角色并賦予相關權限。[6]

（2）學習統計與分析模塊。這一模塊能夠動態記錄學生的學習軌跡，通過列表、柱形圖和雷達圖、路徑圖等多種形式全方位反饋學生學習的每個環節。同時實現對班級均分、班級分項均分以及分項分數分布等進行統計，為進一步優化平臺模塊提升教學質量提供數據支持。

根據以上組成模塊，結合法醫學實際案例，擬構建的法醫學虛擬仿真平臺如圖2所示。

3 法醫學虛擬仿真實驗平臺的應用

法醫學虛擬仿真實驗平臺在本科教學中的實際應用主要有教學模式和考試模式這兩種形式。（1）教學模式。法醫學虛擬仿真實驗平臺可以延伸實驗教學的時間和空間，克服法醫學實驗中大型儀器貴重、尸體解剖資源短缺以及犯罪現場重現困難等問題，為學生提供生動的學習體驗。將虛擬仿真技術應用于法醫學實驗教學，在很大程度上加深學生對知識的直觀認識，同時也提高了學生的實際操作能力。（2）考試模式。與傳統考試模式相比，法醫學虛擬仿真實驗平臺的考試模式更加全面。傳統考試模式是靜態模式下對知識點分割式的記憶考查，而虛擬仿真系統是動態模式下對學生知識記憶、實驗操作以及綜合分析能力的整體考核，更能體現學生滿足實際工作需要的真實水平。

4 結語

全面提高高等教育質量是我國教育發展的長期目標，其中提升本科教學質量是這一工作的重要組成部分。目前，隨著學科的發展和社會環境的改變，法醫學在本科教學領域也存在著發展瓶頸。由其是尸體解剖資源緊缺以及大型儀器設備昂貴等因素導致法醫學實驗難以順利開展，這一現實條件嚴重制約法醫學專業本科教學水平的提高。虛擬仿真作為一種新興技術，已經在生物醫療、經濟管理、電子電力等眾多學科成功建立虛擬仿真實驗平臺，體現出其具有重大的應用價值。法醫學虛擬仿真實驗平臺的建立，不僅為法醫學實驗開展提供有效解決途徑，也為本科教學改革以及全面提升本科教學水平提供新的思路。

*通訊作者：陳峰

基金項目：江蘇省高等教育教改研究立項課題（編號：2017JSJG182），南京醫科大學教改研究立項課題（編號：ZD2017004）

參考文獻

[1] 王曜暉，周萬津，姚新生，楊俊偉，趙智權，葛正龍.醫學虛擬仿真實驗教學中心的建設與探索[J].基礎醫學教育，2018.20（12）：1128-1131.

[2] 祖強，魏永軍.國家級虛擬仿真實驗教學中心建設現狀探析[J].實驗技術與管理，2015.32（11）：156-158.

[3] 杜彥敏.基于虛擬仿真技術的實驗教學中心建設研究[J].教育教學論壇，2018（15）：273-274.

[4] 伊延吉.基于B/S架構的數控虛擬仿真實驗中心建設研究[J].吉林省經濟管理干部學院學報，2016.30（06）：124-125.

[5] 唐光艷.基于B/S架構的虛擬實驗室研究與實現[J].遼寧師專學報（自然科學版），2011.13（02）：53-54，57.

[6] 李林，陳宇峰，李仲君，李鳳霞.大規模在線虛擬實驗教學平臺的建設與實踐[J].實驗技術與管理，2018.35（07）：144-147.