可完成多达几十个实验项目

2019-04-30 05:42

2基础医学虚拟仿真实验教学中心建设的目标

为了减轻实验指导教师的工作量,提高实验教学的质量和效果,在课前预习阶段,采用智能组卷技术对学生进行应知应会测试。在实验过程中,采用人工智能技术,实现虚拟仿真实验的网上实时智能指导,根据实验过程中的问题,阶段性地对学生进行个性化的有效指导。实验结束后,对学生的实验结果和实验报告进行自动化的辅助批改。整个教学过程中,学生随时可以通过智能答疑系统答疑,学生可搜索常见问题,与教师实时互动或者向教师发送邮件。实验管理者和教师可以对实验过程的数据进行详实的统计与分析,通过大数据挖掘,发现教学过程中的问题,改进实验教学。

3基础医学虚拟仿真实验教学中心建设模式的探索与实践

3.3智能化的教学服务

作者:王燕 车敏 楚慧媛 单位:甘肃中医学院教学实验中心

通过优化实验模式、流程化的实验管理,可整合不同学科实验室资源。虚拟仿真实验种类较多,技术较复杂,利用虚拟仿真实验平台,基础医学不同学科间可达到资源共享。为了保障实验教学资源的长期积累和共享交流,实现规范化的资源建设就显得非常必要。这些规范和标准的实施,有利于在全校乃致其他院校范围内的推广和应用,减少不必要的重复开发和浪费。总之,通过虚拟仿真实验平台的建设,将传统的实验模式融合虚拟仿真技术进行优化,顺应了基础医学教学改革的需要,充分实现了“教师指导,学生主动学习”的新模式,对学生兴趣和积极性的提高也有促进作用,缓解了现有基础医学实验教学中的诸多问题,解决了因各种原因出现的基础医学实验教学质量得不到保证的现状。

基础医学虚拟仿真实验教学中心是针对本校的管理需求,采用先进的设计理念和教育技术,整合国内外成熟的虚拟实验研究成果,与机能学实验、形态学实验、人体解剖学实验、断层解剖学实验、局部解剖学实验、分子生物学实验及病原生物学实验相结合,研究开发和部署开放式虚拟仿真实验教学的管理和共享平台,提供数字化网上实验教学环境,在全校范围内开展应用。在现有的校园网和省级医学基础实验教学示范中心平台的基础上,以各个学科的特点建设不同的虚拟仿真实验模块,实现以学生为主体、全天候开放的基础医学虚拟仿真实验教学平台。搭建“真实与虚拟相结合,教学与科研相结合”的现代化实验教学平台,创建了“理论授课-虚拟实验-实验室教学”融合的医学基础类学科实验教学体系,为医学教育科研服务。基础医学虚拟仿真实验教学平台包含机能学虚拟仿真实验平台、形态学虚拟仿真实验平台、人体解剖学虚拟仿真实验平台、分子生物与免疫学虚拟仿真实验平台4个虚拟模块。主要目的在于实现虚实统一、网络学习与课堂模拟相结合,使现代计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、人机交互技术、网络技术、仿真技术等多种技术融合于基础医学实验当中,为学生提供一个新的学习环境,激发学生的学习兴趣与热情,提高学生实体操作的动手能力,激发学生对科学实验的兴趣,真正实现绿色、安全、经济的实验教学。基础医学虚拟仿真平台的建设将为学校大大节约实验动物、实验用尸体标本、显微镜、切片购置和维护成本,解决珍稀标本如胚胎等和尸体标本的来源。同时使基础医学各学科实验教学内容优化重组,增加观念创新、实验技术创新的设计性、综合性实验,培养学生的创新意识,增强学生分析问题、解决问题的能力及跨学科综合运用知识和动手的能力。

3.4规范化的资源建设

3.1优化实验模式

在基础医学实验教学设计中积极探索各种类型实验的优势互补,将动画模拟、虚拟仿真、录像和实体实验优化组合。对于生理、病理及机能学等实验可使模拟医学实验教学系统和原有的多道生理信号处理系统实验软件配合,使高仿模拟实验、实验指导实现随意切换。每一个教学实验包括实验指导、模拟实验、动手实验3大部分。可完成多达几十个实验项目,介绍生理科学实验的仪器常识、常用仪器设备,常用实验动物种类、品系、实验操作技术等知识,拥有多部生理学、病理生理学和药理学操作视频。高仿实验有真实实验场景,实验仪器、装置、实验对象与真实实验现场情况一致,实验仪器界面和操作与真实的道生理信号采集处理系统相仿;实验步骤按实际实验设计;实验操作与实验对象的活动应用实景动画;实验数据进行生理指标的定量分析测量,并可导出。可满足不同学生的需求,增强学生对机能学实验的兴趣,提高学生在真实实验中的动手能力,能节约部分实验动物,并且能解决以往在实体实验时由于操作失误导致实验动物的浪费现象。针对系统解剖学、局部解剖学、断层解剖学、麻醉解剖学课程将虚拟解剖系统与传统的尸体解剖实验相结合,可开设几十个虚拟仿真实验项目,可查看彩色塑化切片图像,可根据教学需要锁定显示画面,3d解剖模型与2d切片截面图像完美结合,带来无与伦比的视觉感受,可完全满足临床医学、影像学、中医骨伤科学等特殊专业对解剖学课程的不同要求。使现代医学解剖教学摆脱了日常教学中对尸体解剖的完全依赖,满足教学需要,并可缓解教学尸体紧缺的难题。运用3d技术并有机合理地组合文字、图片、声音、动画、视频等多种媒体,把枯燥乏味的课堂知识形象、生动、活泼地展现出来,让学生在生物化学与分子生物学实验中摆脱以往的抽象枯燥且具有一定危险性的实验环境,让学生在快乐中轻松地掌握更多分子生物与免疫学实验的知识,能够在虚拟仿真的过程中掌握聚合酶链反应(pcr)技术,克隆核酸电泳,琼脂糖凝胶电泳,测序dna、rna提取,逆转录cdna,以及蛋白免疫印迹(westernblotting)等实验技术相关的实验项目,可减少分子生物和免疫学实验过程中有毒、有害物质对学生的伤害;减少分子生物与免疫学实验过程中对耗材、试剂、抗体等昂贵实验材料的需求以减少实验经费,使学生通过虚拟仿真实验掌握基本技术、操作步骤以及特殊仪器设备使用后能顺利完成实体实验,同时,分子生物学与免疫学虚拟仿真实验也可作为对本科生、研究生及教师科研基本功的培训。

目前基础医学实验教学模式大多仍然遵从传统的医学实验教学模式,在进行实验教学和管理的同时也暴露出许多问题。一是现有的教学模式都是教师先讲解实验步骤,学生再一步一步做,与其说做实验不如说体会实验过程,学生在其中很少能够得到思考,只是机械地完成课程任务,这样的教学模式无法培养学生学习的主观能动性与创造性,也不会激起学生的浓厚兴趣,更不会深刻理解教学内容从而学以致用;二是课堂实验开展的仅仅只是一部分有代表性、易操作、经济、常用的简单实验,对于那些需要昂贵仪器、比较耗时的实验大多并不开展;三是实验课的资源(如实验动物、仪器设备等)紧张,经常多人共做一次实验,而开展的实验大都较为简单,可以自己独立完成,某些复杂实验因为资源紧张只做教学示教,没有锻炼机会,这些都不利于学生动手能力的提高及对实验的理解;四是随着科技的不断发展,一些高端精密仪器设备也逐步应用于基础医学实验教学当中,但是生均实验设备拥有量低,而且该类仪器由专人操作,采用示范教学的方法,不利于学生培养;五是部分基础医学实验标本和耗材难于购置(如局部解剖学、断层解剖学等课程需用的大量尸体,部分稀缺微生物寄生虫大体标本,蟾蜍、狗等特殊实验动物等),导致资源的极度紧张;六是某些实验存在危险性,如分子生物学实验和免疫学实验所必须使用的一些试剂有剧毒或神经毒性,医学微生物学实验中必须用到许多致病菌(如大肠杆菌、痢疾杆菌、结核分歧杆菌等),一旦学生操作不慎或失误都会对学生的健康造成威胁。

1基础医学实验教学目前面临的问题

3.2流程化的实验管理

注重操作细节,规范实验管理,通过虚拟仿真实验平台可完成实验教学的全流程业务功能。通过实验课程管理、实验教学设计、实验教学安排、实验前预习、实验过程指导、实验结果批改、实验成绩分析等,实现对实验教学过程的全流程跟踪。各类教学资源建设也进行流程管理。基于网络的流程化管理有效促进各种类型实验的统一安排、优化组合,提高实验教学工作的效率和规范,为开放共享虚拟仿真实验资源奠定良好基础。