虛擬仿真技術下醫學院校“信息管理學基礎”課實驗平臺研究

摘要：傳統“信息管理學基礎”課實驗教學方式難以滿足現代醫學教育對學生信息管理能力培養的需求，文章探討了虛擬仿真技術下醫學院校“信息管理學基礎”課實驗平臺的相關研究，介紹了基于該技術的實驗平臺建設目標、設計架構、功能模塊以及關鍵技術實現。結合實際應用案例展示平臺應用，針對應用中出現的問題提出解決策略。將虛擬仿真技術應用于實驗平臺建設，可以為學生提供更加豐富、高效的實驗學習體驗，有助于提升學生的實踐能力和創新思維，推動醫學院校信息管理教育的發展。

關鍵詞：虛擬仿真技術；醫學院校；“信息管理學基礎”；實驗平臺

中圖分類號：TP311 文獻標志碼：A

0 引言

在當今數字化快速發展的時代，信息管理能力已成為醫學院校學生必備的素養之一。“信息管理學基礎”課作為醫學院校培養學生信息管理意識和技能的重要課程，其實驗教學環節的重要性不言而喻。它不僅能夠幫助學生將理論知識與實踐相結合，更能為學生未來在醫學領域的工作和研究奠定信息管理基礎［1］。

傳統的實驗教學方式在長期的教學過程中逐漸暴露諸多問題。傳統實驗教學往往受到實驗場地、設備、時間等因素的限制，例如，實驗設備數量有限，學生在操作過程中可能要排隊等待，導致實際操作時間不足；實驗場地的空間和環境固定，難以模擬復雜多變的醫學信息管理實際場景；實驗時間安排較為固定，學生一旦錯過，很難有機會再進行補做。這些問題導致學生難以全面、深入地理解和掌握信息管理知識與技能，難以滿足現代醫學教育對學生信息管理能力培養的需求［2］。現代醫學教育強調培養學生的實踐能力、創新思維以及解決實際問題的能力，傳統實驗教學方式顯然無法很好地達成這些目標［3］。

虛擬仿真技術作為一種融合了計算機圖形學、多媒體技術、傳感器技術等［4］多種先進技術的新型教學手段，為醫學院校“信息管理學基礎”課實驗教學帶來了新機遇。計算機圖形學能夠創建高度逼真的虛擬場景和物體模型，讓學生仿佛置身于真實的醫學信息管理環境；多媒體技術則可以通過聲音、圖像、視頻等多種形式傳遞信息，豐富學生的學習體驗；傳感器技術能夠實現學生與虛擬環境的交互，使學生的操作更加自然真實。將虛擬仿真技術應用于實驗平臺建設，能夠創建高度逼真的實驗環境，模擬復雜的信息管理場景。比如，可以模擬醫院信息系統的日常運行，包括患者信息的實時更新、醫囑的下達與執行、醫療數據的統計分析等；還能模擬醫學研究中的信息收集與處理過程，如文獻檢索、數據挖掘等。

1 基于虛擬仿真技術的醫學院校“信息管理學基礎”課實驗平臺建設目標

實驗平臺要盡可能真實地模擬醫學領域信息管理的實際場景和業務流程。在醫學信息管理中，不同的場景有著不同的信息管理任務和挑戰。例如，在醫院環境中，信息管理涉及患者從掛號、就診、檢查、治療到出院整個過程中產生的各類信息的收集、整理、存儲和傳播。實驗平臺通過虛擬仿真技術，讓學生在虛擬環境中體驗到與實際工作相近的信息管理任務和挑戰，增強學生對醫學信息管理工作的感性認識。學生可以在虛擬的醫院場景中，扮演不同的角色，如信息錄入員、數據分析師、信息主管等，親身體驗各個角色在信息管理中的職責和工作流程。

實驗平臺應涵蓋醫學信息收集、整理、存儲、分析、傳播等各個環節，設計豐富多樣的實驗項目。在信息收集環節，學生可以學習如何從各種渠道收集醫學信息，包括醫學數據庫、文獻資料、臨床病例等；在整理環節，學生將學會對收集到的雜亂信息進行分類、標注和索引；存儲環節則涉及選擇合適的存儲方式和數據庫管理系統；分析環節要求學生運用數據分析工具和方法，挖掘信息中有價值的內容；傳播環節則注重信息的安全、準確和及時傳遞。同時，配備大量虛擬的醫學信息資源，如虛擬的醫學數據庫、病例庫、研究報告等，滿足不同教學內容和學生個性化學習需求。不同學習進度和能力的學生可以根據自己的情況選擇適合的實驗項目和資源進行學習。

通過平臺的交互功能，學生能夠與虛擬環境中的各種元素進行互動。例如，學生可以與虛擬角色交流，這些虛擬角色可以是醫學專家、患者或其他工作人員，通過與虛擬角色對話，學生可以獲取更多的信息和指導；學生還能操作虛擬設備，如虛擬的計算機終端、醫療信息管理系統等。同時，平臺根據學生的學習進度和能力，提供個性化的實驗指導和任務。例如，如果學生在信息檢索實驗中表現出對某種檢索策略掌握不夠熟練，平臺會針對性地提供更多關于該檢索策略的練習和指導；如果學生在某個實驗項目中完成速度較快且質量較高，平臺會提供更具挑戰性的任務，促進學生的自主學習和發展。

學生可以在任何時間、地點進行實踐操作，拓展了學生的學習資源與空間［5］。無論學生是在學校的實驗室，還是在家中，只要有網絡連接，就能夠登錄實驗平臺進行學習。這打破了傳統實驗教學在時間和空間上的限制，學生可以根據自己的日程安排靈活學習，充分利用碎片化時間，提高學習效率。同時，平臺上豐富的學習資源也為學生提供了更多的學習選擇。學生可以反復進行實驗操作，加深對知識的理解和掌握。

2 實驗平臺架構設計

2.1 硬件層

硬件層是實驗平臺運行的物理基礎，主要包括高性能服務器、存儲設備、圖形處理設備以及網絡設備等。高性能服務器負責運行虛擬仿真實驗軟件，處理大量的實驗數據。隨著實驗項目的增多和學生訪問量的增加，服務器須要具備強大的計算能力，以確保虛擬仿真實驗軟件能夠穩定運行，快速處理學生的操作指令和實驗數據。存儲設備用于存儲虛擬實驗資源、學生實驗記錄等信息。虛擬實驗資源包括虛擬設備模型、醫學數據集、信息管理軟件等，這些資源需要大量的存儲空間來保存；學生實驗記錄則包含學生在實驗過程中的操作步驟、實驗結果等數據，對于教師了解學生的學習情況和評估教學效果具有重要意義。圖形處理設備保障虛擬環境中高質量的圖形顯示效果。在虛擬仿真實驗中，逼真的圖形顯示能夠增強學生的沉浸感和學習體驗，圖形處理設備需要具備高性能的圖形渲染能力，確保虛擬場景中的物體、人物、界面等都能夠以清晰、細膩的圖像呈現給學生。網絡設備確保學生能夠穩定、快速地訪問實驗平臺。高速穩定的網絡連接是學生順利進行實驗操作的關鍵，網絡設備須要具備高帶寬、低延遲的特點，保障學生與實驗平臺間的數據順暢傳輸。

2.2 軟件層

軟件層是實驗平臺的核心支撐，由操作系統、虛擬化軟件、虛擬仿真引擎以及各種專業軟件組成。操作系統為整個平臺提供穩定的運行環境。常見的操作系統如Windows Server、Linux等，具有良好的穩定性和兼容性，能夠支持其他軟件的正常運行。虛擬化軟件用于創建和管理多個虛擬實驗環境，實現資源的高效利用。通過虛擬化技術，可以在1臺物理服務器上創建多個虛擬服務器，每個虛擬服務器可以運行不同的實驗環境，這樣可以充分利用服務器的硬件資源，降低硬件成本。虛擬仿真引擎是構建虛擬實驗場景和實現交互功能的關鍵軟件，能夠模擬各種物理現象和行為。例如，在模擬醫院信息系統中的設備操作時，虛擬仿真引擎可以模擬設備的啟動、運行、故障等狀態以及設備與其他系統之間的交互；在模擬醫學信息傳播過程中，虛擬仿真引擎可以模擬信息在網絡中的傳輸、加密和解密等過程。專業軟件則針對“信息管理學基礎”課的教學內容，如醫學信息檢索系統、醫院信息管理系統模擬軟件等，為學生提供具體的實驗工具。醫學信息檢索系統可以幫助學生學習如何在海量的醫學文獻中快速準確地找到所需信息；醫院信息管理系統模擬軟件則讓學生親身體驗醫院信息管理的實際操作流程。

2.3 應用層

應用層直接面向學生和教師，提供便捷的操作界面和豐富的功能服務。學生通過該層登錄虛擬實驗平臺、選擇實驗項目、進行實驗操作并提交實驗結果。應用層的操作界面設計簡潔直觀，方便學生使用。學生登錄后，可以在界面上看到各種實驗項目的列表，點擊相應項目即可進入實驗環境進行操作。在實驗過程中，學生可以隨時記錄實驗數據、保存實驗進度，實驗完成后可以通過界面提交實驗結果。教師則可以利用該層進行實驗課程管理，包括設置實驗參數、監控學生實驗過程、批改實驗報告、統計分析學生學習數據等，實現對實驗教學的全面管理和指導。教師可以根據教學目標和學生的實際情況，設置實驗的時間限制、難度級別、評分標準等參數；通過監控功能，教師可以實時查看學生的實驗操作情況，及時發現學生在實驗過程中遇到的問題并給予指導；批改實驗報告功能方便教師對學生的實驗成果進行評估和反饋；統計分析學生學習數據功能則可以幫助教師了解學生的學習情況，如學生在各個實驗項目中的完成時間、正確率等，為后續教學提供參考。

3 實驗平臺功能模塊

3.1 虛擬實驗模塊

虛擬實驗模塊是實驗平臺的核心功能模塊，包含一系列基于虛擬仿真技術的實驗項目。例如，醫學信息檢索實驗，學生可以在虛擬的醫學數據庫環境中使用各種檢索工具和策略進行信息檢索，對檢索結果進行分析和評價。在虛擬的醫學數據庫中，學生可以模擬在真實的學術數據庫中進行檢索操作，嘗試不同的檢索詞組合、檢索字段選擇以及檢索運算符的使用，通過不斷調整檢索策略，提高檢索結果的準確性和相關性。檢索完成后，學生還要對檢索結果進行分析和評價，判斷檢索結果是否滿足需求，是否存在檢索過度或檢索不足的情況并思考如何進一步優化檢索策略。醫院信息系統模擬實驗中，學生能夠扮演不同的角色，如醫院信息管理人員、醫生、護士等，參與醫院信息系統的日常運營和管理，進行患者信息錄入、醫囑處理、報表生成等操作，深入了解醫院信息系統的功能和運行機制。作為醫院信息管理人員，學生要負責系統的整體維護和管理，包括用戶權限設置、數據備份與恢復等；作為醫生，要進行患者診斷信息的錄入、醫囑的下達；作為護士，則要執行醫囑、記錄患者的護理信息等。通過不同角色的體驗，學生可以全面了解醫院信息系統各個環節之間的協作和數據流動。

3.2 實驗指導與學習資源模塊

實驗指導與學習資源模塊為學生提供詳細的實驗指導文檔、視頻教程、案例分析等學習資源。實驗指導文檔針對每個實驗項目，詳細介紹實驗目的、要求、步驟以及注意事項。實驗目的明確了學生通過該實驗需要掌握的知識和技能；實驗要求則規定了學生在實驗過程中需要達到的標準；實驗步驟以文字形式描述了實驗的具體操作流程，讓學生能夠按照步驟逐步完成實驗；注意事項則提醒學生在實驗過程中可能遇到的問題和需要避免的錯誤。視頻教程通過直觀的演示，幫助學生更好地理解實驗操作過程。視頻教程可以由專業教師錄制，在視頻中教師一邊操作一邊講解，學生可以更加直觀地看到每個操作步驟的具體演示，對于一些復雜的操作，學生可以反復觀看視頻，加深理解。案例分析則選取實際醫學信息管理中的典型案例，引導學生運用所學知識進行分析和解決問題，拓寬學生的視野和思維方式。案例分析可以涵蓋不同的醫學領域和信息管理場景，如醫院信息化建設中的數據安全問題、醫學研究中的信息資源整合問題等，通過對這些實際案例的分析，學生可以學會將理論知識應用到實際問題中，提高解決實際問題的能力。

3.3 實驗管理模塊

實驗管理模塊主要面向教師，用于實驗課程的管理和學生實驗過程的監控與評估。教師可以通過該模塊創建實驗課程，設置實驗時間、實驗項目、實驗難度等參數。教師可以根據教學計劃和學生的實際情況，合理安排每個實驗課程的時間長度，選擇適合的實驗項目并根據學生的學習水平設置不同的實驗難度級別，以滿足不同層次學生的學習需求。實時監控學生的實驗操作情況，及時發現學生在實驗過程中遇到的問題并給予指導。教師可以通過監控界面實時查看每個學生的實驗操作步驟、操作時間等信息，當發現學生出現錯誤操作或遇到困難時，教師可以及時通過平臺與學生進行溝通，給予指導和幫助。教師根據學生的實驗記錄和提交的實驗報告，對學生的實驗成績進行評定和分析，了解學生的學習情況和存在問題，為后續教學提供參考。教師可以根據預先設定的評分標準，對學生的實驗記錄和實驗報告進行評分，通過對成績的分析，了解學生對各個知識點的掌握情況，發現教學過程中存在的薄弱環節，從而調整教學策略和方法。

3.4 虛擬資源管理模塊

虛擬資源管理模塊負責對虛擬實驗資源進行統一管理和維護，包括虛擬設備模型、醫學數據集、信息管理軟件等資源的上傳、更新、刪除等操作。教師可以根據教學需求，及時添加或調整實驗資源，確保實驗平臺內容的時效性和適用性。例如，隨著醫學研究的不斷發展，新的醫學數據集不斷涌現，教師可以將這些新的數據集上傳到平臺，供學生使用；當某些虛擬設備模型或信息管理軟件出現過時或錯誤時，教師可以及時進行更新或刪除操作。同時，該模塊還具備資源分類、檢索功能，方便學生快速找到所需的實驗資源。虛擬資源管理模塊可以根據資源的類型、適用課程、難度級別等進行分類，學生在查找資源時，可以通過分類導航或關鍵詞檢索的方式，快速定位到所需資源，提高學習效率。

4 關鍵技術實現

4.1 虛擬現實與增強現實技術

利用虛擬現實技術創建沉浸式的虛擬實驗環境，學生佩戴虛擬現實設備后，能夠身臨其境地感受醫學信息管理的實際場景，與虛擬環境中的各種元素進行自然交互，增強實驗的真實感和體驗感。增強現實 技術則可以將虛擬信息與現實場景相結合，例如在講解醫院信息系統中的設備操作時，通過增強現實設備將虛擬的操作指南和設備內部結構展示在學生眼前，幫助學生更好地理解和操作實際設備。

4.2 數據建模與仿真技術

對醫學信息管理中的各種數據和業務流程進行建模，通過數據挖掘、機器學習等技術對真實的醫學數據進行分析和處理，構建虛擬的醫學信息數據集和業務模型。利用仿真算法模擬信息在醫學領域中的流動、處理和應用過程，使虛擬實驗環境更加貼近實際情況，為學生提供真實的實驗體驗。

4.3 網絡通信與云計算技術

采用高速穩定的網絡通信技術，保障學生與實驗平臺之間的數據傳輸順暢，減少延遲和卡頓現象。借助云計算技術，實現實驗平臺的彈性擴展。根據學生訪問量動態分配計算資源，確保平臺在高并發情況下的穩定運行。同時，云計算還為實驗數據的存儲和管理提供了強大支持，方便教師和學生隨時隨地訪問和共享實驗數據。

5 實驗平臺的應用

在“信息管理學基礎”課教學中引入了基于虛擬仿真技術的實驗平臺。在一個學期的教學過程中，教師根據教學進度安排學生在平臺上進行了多個實驗項目。學生在虛擬的醫學數據庫平臺上，使用不同的檢索詞和檢索策略進行信息檢索，通過與虛擬的醫學專家進行交流，評估檢索結果的準確性和實用性。在醫院信息系統課程實驗中，學生分組模擬醫院不同科室的信息管理工作，進行患者信息的錄入、查詢、修改以及科室之間的信息流轉操作，體驗醫院信息系統的整體運行流程。

通過對學生的學習成績、實踐能力以及學習滿意度進行綜合評估，發現該實驗平臺取得了顯著的應用效果。在期末考試中，學生在“信息管理學基礎”課的實踐操作部分平均成績較上一學年顯著提高，表明學生對知識的掌握和應用能力有了明顯提升。在實踐能力方面，通過對學生實驗報告和實際操作的觀察，發現學生能夠更加熟練地運用所學的信息管理知識和技能解決實際問題，如在模擬醫院信息系統故障時，學生能夠快速分析問題并提出有效的解決方案。此外，學生對實驗教學的滿意度大幅提高，增加了學習的趣味性和挑戰性，提高了學習積極性和主動性［6］。

虛擬仿真實驗平臺涉及多種先進技術，部分學生在操作過程中可能會遇到技術難題，如虛擬現實設備的佩戴和使用、虛擬環境的操作技巧等。針對這一問題，學校在實驗教學前安排專門的技術培訓課程，向學生詳細介紹平臺的操作方法和注意事項，提供操作手冊和在線視頻教程供學生隨時查閱。同時，在實驗過程中設置技術支持人員，及時為學生解決技術問題。

虛擬仿真實驗環境中的實驗項目通常較為復雜，學生完成實驗所需的時間可能存在較大差異，這給實驗教學的時間管理帶來了一定挑戰。為解決這一問題，教師在實驗前根據實驗項目的難度和預計完成時間，合理安排實驗課時，為學生提供實驗進度指導。同時，利用實驗平臺的監控功能，實時掌握學生的實驗進度，對于進度較慢的學生及時給予提醒和指導，確保大多數學生能夠在規定時間內完成實驗任務。

虛擬仿真實驗平臺須要定期進行維護和更新，以保證其穩定性和性能。但平臺維護和更新可能會影響學生的正常使用，學校要建立專業的平臺維護團隊，制定詳細的維護計劃，盡量選擇在課余時間進行平臺的維護和更新工作。同時，提前向學生發布維護通知，告知學生維護時間和可能受到的影響，提供備用的學習資源和臨時解決方案，以減少對學生學習的干擾。

6 結語

在現代醫學教育快速發展背景下，基于虛擬仿真技術的醫學院校“信息管理學基礎”課實驗平臺建設具有極其重要的意義，已成為推動醫學教育進步的關鍵舉措。

通過構建科學合理的平臺架構，涵蓋硬件層、軟件層與應用層，為整個實驗平臺的穩定運行奠定基礎。硬件層的高性能服務器、存儲設備、圖形處理設備以及網絡設備相互協作，提供了強大的運算、存儲、圖形處理和網絡支持能力；軟件層的操作系統、虛擬化軟件、虛擬仿真引擎和專業軟件緊密配合，打造出功能完備的虛擬實驗環境；應用層針對學生操作與教師管理設計了不同界面，極大地滿足了教學過程中的多樣化需求。

借助豐富多樣的功能模塊，如虛擬實驗模塊、實驗指導與學習資源模塊、實驗管理模塊以及虛擬資源管理模塊，該實驗平臺有效解決了傳統實驗教學中諸如實驗資源有限、實驗場景難以真實模擬等問題。同時，虛擬現實與增強現實技術、數據建模與仿真技術、網絡通信與云計算技術的運用，為學生營造出更加真實、高效的實驗學習環境，顯著提升了學生的實踐能力和學習效果。

當然，在應用過程中，該實驗平臺也不可避免地面臨一些挑戰，如技術更新換代快、部分學生對虛擬環境適應困難等。但通過采取積極有效的解決策略，如定期進行技術升級、加強對學生的引導等，能夠不斷優化平臺的運行和教學效果。

展望未來，隨著技術的持續進步和教育理念的不斷更新，虛擬仿真實驗平臺必將在醫學院校信息管理教育中發揮更加重要的作用，助力培養更多具有創新精神和實踐能力的高素質醫學人才，為醫學教育事業的蓬勃發展貢獻更大力量。

參考文獻

［1］李江，張漫兮，楊菁.虛擬仿真技術創新歷史建筑教學模式研究［J］.華中建筑，2023（6）：154-157.

［2］劉德雙，王浩瑋，梅貴姣.新技術支持下的融媒體制播云平臺建設［J］.電視技術， 2022 （11）：81-83.

［3］杜越洋，趙盾，閆智超.基于數據分發服務的無人機任務載荷綜合仿真平臺研究［J］.無人系統技術， 2021（1）：79-86.

［4］陳晨，孫友宏，趙富章，等.基于虛擬仿真技術的鉆探工藝實驗平臺研究［J］.實驗室研究與探索， 2024 （24）：132-135，148.

［5］王夢露，張宜佳，王文生.灌腸術虛擬仿真教學系統的研發與應用［J］.醫學理論與實踐， 2017（9）：4310-4312.

［6］費婷虹，尹守春.化學實驗教學中虛擬仿真的建設探究［J］.廣東化工，2018（6）：240-241，244.

（編輯 王雪芬編輯）

Research on the experimental platform for the course of “Fundamentals of Information

Management” in medical colleges under virtual simulation technology

LIU "Jie

（School of Medicine Information， Changchun University of Chinese Medicine， Changchun 130000， China）

Abstract： "To address the challenges of traditional experimental teaching methods in the course of “Fundamentals of Information Management”， which struggle to meet the requirements of modern medical education for cultivating students’ information management capabilities， the article delves deeply into the research on the experimental platform for the course of “Fundamentals of Information Management” in medical colleges and universities under virtual simulation technology.It details the construction objectives， architectural design， functional modules， and implementation of key technologies of the experimental platform based on this technology. By presenting actual application cases， it showcases the platform’s applications. Additionally， it proposes solutions to the problems encountered during application and concludes with a look at the future development direction.Applying virtual simulation technology to the construction of the experimental platform that provides students with a more enriching and efficient experimental learning experience. This not only helps enhance students’ practical abilities and innovative thinking but also promotes the development of information management education in medical colleges and universities.

Key words： virtual simulation technology; medical colleges and universities; “Fundamentals of Information Management”; experimental platform