基于虛擬仿真實驗平臺的病理學實驗教學模式研究與實踐

趙貴芳,張以忠，王瑋瑤,鐘秀宏，趙麗微，趙東海

(吉林醫藥學院病理學教研室，吉林，吉林 132013)

虛擬仿真數字化技術系統作為當前較為先進的醫療信息技術之一，在當前的醫療信息化教學中已經進行了大規模的研究和運用，不僅加大了計算機在醫療信息化方面的實際應用，更新了課堂教學的手段和方法，也極大地使得課堂教學效果進一步提高和得到優化，增強了課堂教學的整體性和綜合素質。醫學中的虛擬仿真和數字化技術可以幫助我們在教育實踐的過程中創造性地營造一種身臨其境的環境和感受，增強對學生的認知、記憶以及體驗，為今后的進一步研究和學習打下基礎。

1 傳統病理學實驗教學的不足

1.1 實驗課程內容單一

傳統病理科實驗課程中的研究者主要是采用顯微鏡下的觀察性切片，肉眼看到的是大體上的標本。教師可以通過親身的指導、多媒體的示范課程進行教學；學生通過自主的觀察，實現了對疾病的表征和形態學的認知。這種以驗證性和實踐教學模式為主的課堂教學方法雖然有助于促進學生對理論知識的掌握和鞏固，但實驗的方式單一、枯燥，實驗過程中的氣氛呆板，學生難以充分享受到實驗的快樂。而且其他的例如病理化學尸檢、取材和生物醫學中的最新進步技術的試點和實驗工程，也因為時間、資源或者操作的專業水平等問題而難以順利開展，對于學生的動手能力培養作用有限。

1.2 實驗教學資源的匱乏

目前已經開展很多面向社會的各類實驗性教學遺體權益保護和社會捐贈等公益活動，但仍然不再出現能夠充分有效滿足社會實驗教學的市場需求。醫學技術日益精進，醫療教學環境的不斷優越和逐步完善，過去常見的慢性人體疾病，已經逐漸得到了良好的臨床預防和有效救治。目前臨床常見的典型人體慢性疾病已在減少，致使臨床標本已經難以及時搜集和不易尋獲，即便已經成功取得了人體病變也可能并非典型。以上種種原因都可能使得獨立人體疾病科研和臨床教學實驗室的資源越來越稀少。

1.3 實驗操作不當涉及的實驗安全問題

病理科學在實驗教學中運用了許多高精密度的儀器，并且與患病的身體或者動物組織、細胞等相互接觸的實驗資源。進入實驗室的每個學生都有著不同的技術層次，他們在操作上也不盡相同，甚至一些學生在操作上也不規范，容易出現各種安全隱患。雖然實驗課的老師在實踐中一直都會反復地強調對實驗操作的具體要求和注意事項，但是因為學生的動手技術能力較弱，依舊存在著一些同學未能按照實際操作的規程要求去實施這個任務，增加了對病理實驗室的安全和管理工作難度。

2 虛擬仿真技術在病理實驗教學中的應用

2.1 虛擬仿真平臺在病理學實驗教學中優化教學資源

優化病理學教學資源，通過仿真平臺高度模擬真實病理切片的操作，從不同方向、不同層次觀察病理圖片，從形態學實驗教學的角度模擬顯微鏡的虛擬操作、三維顯示和虛擬讀片，并進行檢查和自檢，優化教學資源配置。改進后的數字仿真功能突破了顯微鏡本身的放大和測量功能。理論聯系實際，這種靈活的教學方法的運用，為病理學教學提供了充分發揮啟發和創新的空間。該虛擬仿真模型能充分激發學生的學習興趣，增強學生的實踐能力。不僅加深了學生對于各種疾病和遺傳的了解，優化了課堂教學的難度和成本，而且使更多的學生動手能力得到了大幅度提高。

2.2 虛擬仿真技術能夠提高學生的興趣

虛擬模擬仿真技術通過虛擬的形式營造了一個比較真實的模擬化實驗課堂教學環境，一改傳統課堂教學模式下的學生一味地接受所學知識的局限性情況，有助于進一步激發和提升學生在學習過程中的積極性。并且能夠通過虛擬實體的呈現來促進學生與老師之間的互動和交流，增強了學生對于所學病理知識的認可程度以及對其運用掌手指掌握。由于目前的虛擬仿真技術在其應用過程中不但包含了畫面，還同時蘊涵著聲樂，這就促成了教學的過程中變得更加豐富以及生動，能夠更好地從視覺上吸引學生的注意力，提升了綜合學習效率。

2.3 虛擬仿真技術能夠提高醫學生人文素養

虛擬仿真技術在病理學實驗中的應用以其生動、形象的特點，彌補了非醫學專業人員的醫學知識，降低了門檻?？梢酝ㄟ^虛擬畫面對于各個實驗中的動態畫面進行了觀察，有助于學生更好地進行學習。虛擬仿真技術可以把在實驗的過程中所要反映出來的速度變化的快慢、多少都清楚明確地表現出來，進一步幫助大家進行學習。同時，病理學實驗虛擬仿真平臺的建立可以減少實驗動物標本的利用。虛擬仿真技術的應用可以在傳授病理學知識和技能的基礎上，激發學生的興趣和創新意識，豐富實驗教學手段，提高實驗教學質量，使學生在學習病理學實驗的過程中獲得知識、技能和能力。

2.4 虛擬仿真技術避免了真實動手操作中的危險性

在進行病理學實驗教學過程中對病人活體組織進行解剖、涂片、染色等，難免會遇到具有傳染性疾病的患者。如在對艾滋病患者進行活體組織切片實習，就存在著被傳染的風險。而采取虛擬和仿真的技術則更好地避免被傳染的可能，同時也能防范和避免實習學員交叉感染。實習學生在實驗過程中沒有直接接觸患者組織，因此起到了安全和保護的作用，通過這種虛擬模仿技術的廣泛應用也使我們可以幫助學生看到不同類型和種類的疾病，拓寬了學生的視野，有助于培養出一批全方位健康發展的優秀素質人才。

虛擬仿真等新技術的廣泛應用，不僅可以使得病理醫學實驗教育的效果得到大幅度的提升，也加強了學生自主參與實踐的積極性和學習的積極性，解決了目前我國病理醫學實驗教育中普遍存在的各種實驗教育資源的匱乏和各種實驗安全隱患。但是同時還存在一些問題亟待改進，病理實驗真正的現場化實驗操作并未與傳統的虛擬模仿教學的授課方式緊密地結合起來，學生的實際動手能力培養相對較差。