基于“血液学检验”的虚拟仿真实验室建设方案.pdf

:./.基于“血液学检验”的虚拟仿真实验室建设方案梁红梅宝鸡职业技术学院 陕西宝鸡 摘 要:“血液学检验”是高职医学检验技术专业的核心课程之一该课程实验教学涉及多种血液系统疾病的实验室检查 因此是检验专业学生毕业后从事血液病诊断工作不可缺少的知识和技能 但实验教学由于受学时、场地、仪器设备、经费等因素的限制教学效果不理想学生岗位胜任力较差高质量就业的学生不多 虚拟实验室是一种利用多媒体及计算机网络技术模拟实验场景实现交互操作的新型教学模式 在信息化、智能化、网络化高速发展的环境下虚拟实验室的应用有助于提升和优化血液学检验的实验教学体系提高教学效果 本文主要探讨血液学检验虚拟实验室的建设方案与思路为血液学检验实验教学改革以及虚拟实验室建设提供一定参考依据关键词:血液学检验实践教学改革虚拟实验室 “血液学检验”是高职医学检验技术专业的五大核心课程之一该课程实验教学涉及贫血、白血病、骨髓增生异常综合征、霍奇金淋巴瘤等血液系统疾病的实验室检查它是医学检验专业学生毕业后从事血液系统疾病诊断工作不可缺少的知识和技能“血液学检验”实践教学现状和医学检验行业现状分析“血液学检验”的实验教学主要有以下三个主要问题:()实验教学模式单一教学模式固定学生缺乏学习兴趣和创新能力()实验课时不足临床上血液病种类繁多不同血液病的实验室检查项目和方法也不同由于受到实验场所、实验试剂、耗材、学时的限制许多实验项目无法开展不能完全对接课本知识以及临床岗位需求这导致学生对实验步骤不熟悉对实验原理理解不到位实验技术不熟练()教学内容与临床岗位严重脱节仪器设备落后实训课的实验项目与临床工作内容不一致这严重影响教学效果和教学质量学生的岗位胜任能力得不到培养很难高质量就业近年来随着临床检验技术的不断发展加上自动化检验设备的不断更新各种新技术、新方法已经逐渐融入血液疾病的诊断、治疗及预后评价中 目前临床血液学检验实验室基本实现或正在实现医学检验技术的现代化、分析的自动化、方法的标准化、项目的分子化、质量管理的全程化、临床实验实验室的信息化、实验室安全的制度化检验医学已经成精准医学的技术核心虚拟实验室是一种利用人工智能、数学模型、虚拟现实技术()或增强现实()仿真技术在计算机系统中实现各种符合实验教学基本要求的高度仿真实验环境虚拟实验系统利用三维图形生成技术、多传感交互技术及高分辨技术综合计算机图形、图像处理与模式识别、智能技术、传感技术、语言处理技术与音响技术模仿了实验过程中所有使用的组件仪器和材料各种实验仪器、药品和材料等在软件程序中将以 或动画的形式展现非常直观、形象、可视 实验人员能通过鼠标单击、拖动并结合键盘或点击手机屏幕来操作实验中所需要的仪器设备和材料来开展模拟实验整个真实的实验过程及实验结果在虚拟的实验环境中显示出来完成各类预先设置的实验内容是一种新的实验教学形式 近年来虚拟实验已广泛运用于各学科实验教学领域 虚拟仿真实验室的优势与传统实验室相比虚拟仿真实验室的优势:()可进行远程教育 通过建立网络平台虚拟实验室可打破教学时间和空间上的限制实现教与学的分离()节约实验成本 进行虚拟仿真实验时学生不会接触真实仪器设备和器材及试剂可避免造成仪器、器材损毁试剂消耗及“三废”问题且实验项目可重复操作()教学手段与时俱进教学资源贴近行业发展现状 在血液学检验虚拟仿真实验室系统中引进临床岗位上的新仪器设备、新方法、新技术、新规范根据疾病类型设计实验项目和流程、模拟医院检验科实验室环境实现情境教学使教学内容与临床工作内容保持一致紧跟行业发展步伐 建设血液学检验虚拟仿真实验室的必要性在信息化、智能化、网络化高速发展的环境下传统实践教学模式已不能满足学生学习的需求将虚拟仿真实验室结合到“血液学检验”课程的实践教学中改进实验教学模式提高教学效果和教学质量十分重要 虚拟实验室可降低实验教学成本增强学生实践能力突破实践教学的瓶颈有助于增强情景教学的交互式体验完善实践教学体系 因此对“血液学检验”进行实践课程改革建立虚拟实验室满足学生的学习需求是教学改革实施的必要措施 科技风 年 月科教论坛 虚拟仿真实验室的模式及功能特征.单机模拟实验室可利用计算机资源和场地资源计算机需配备完善的输入和输出设备通过局域网相互连接在计算机上利用各种仿真软件和开发工具如、等软件对实验环境、仪器设备、器材、试剂等虚拟实验处理结合“血液学检验”课程特点开发建设虚拟实验平台虚拟实验室建设最为关键的就是优化硬件以及软件系统的设计其中硬件平台主要就是计算机系统/的接口设备其中计算机平台是硬件开发的关键要根据实际状况进行优化处理.网络虚拟实验室在网络技术的支持下进行虚拟实验室建设利用编程技术开发软件制作虚拟实验室的小程序 虚拟实验平台分为教师端和学生端 在教师端教师可利用虚拟教学资源库中的仪器设备、器材、试剂编辑实验操作流程和相关数据学生端则给予学生一定的权限学生可通过手机或电脑下载软件使用账号登录以场景漫游方式了解实验室布局、仪器设备构成通过触屏或单击鼠标等方式在主界面中进行场景切换、实训操作、考核练习等.虚拟现实实验室实验室配置 行走平台桌面立体式设备、一体机、/眼镜、显示屏、头盔、手柄传感器等装置学生可佩戴 眼镜或头盔手握传感器就能身临其境在虚拟环境中使用各种仪器设备进行各项操作完成各项实验操作.功能特征血液学检验虚拟实验室建设模式具有以下三项功能其具体如下:()可以实现数字模型建立通过 软件对临床检验科实验室的目前常用血液项目检查仪器如艾森 流式细胞仪、迈瑞 全自动血细胞分析仪、血沉仪、荧光定量 仪、全血发光血小板聚集仪、全自动凝血仪、全自动电化学发光免疫分析仪等设备进行建模处理根据仪器实际的尺寸进行精准建模充分保障外观模型的真实性 对于一些内部结构复杂的仪器分析其三维模型的结构以及层次要根据具体结构分区域进行建模处理最终进行模型合并处理 模型建立后根据虚拟实验室的动作进行动画制作 通过 插件进行场景的导出处理对所建模型进行修改根据实际状况确定导出格式文件类型()具有交互文档 主要对动作、事件以及场景三个对象进行设置处理 根据实验项目实际操作情况进行交互处理利用交互设计进行脚本编辑器的实验信息、动作场景的设计明确具体的关系特征 在 建模的基础上将时间维度和交互维度充分融合()网络出版功能 通过 进行交互设置处理 可以使用 浏览器、浏览器在网络、本地终端执行分解实验步骤以及信息或查看详细的结构和属性通过旋转或移动物体来组装和分解物体 学生登录虚拟实验平台的网页开展各项实验同时通过分解仪器设备和实验操作步骤进一步了解仪器的内部组成、实验原理和流程 虚拟仿真实验室的建设思路在血液学检验教学中通过建设和合理应用虚拟实验室明确具体的教学内容以及信息可以充分满足学生的学习需求()血液学检验虚拟实验室建设 通过虚拟仿真软件构建实验室利用虚拟软件将各种检验仪器和设备建立模型和处理从空间布局和设备的摆放上都和医院的临检室完全一致从化验标本的采集、接收、检验和审核结果全真模拟医院临检室的整个检验流程 根据实验原理、实验流程、仪器使用流程等设计虚拟仿真实验并形成系统化的模式其主要的系统构成如下图所示()系统内容 在进行系统建设中要明确具体内容通过建立案例库、形态学资源库、医学检验基础实验操作平台、血液疾病检验虚拟实验系统、在线实训考核测试系统、教学效果实时评价系统的方式开展教学满足学生学习的实际需求血液学检验技术操作平台包括基础实验和血液病检验技术四个模块即基础实验操作系统、血液疾病检验操作系统、在线实训考核测试系统、教学效果实时评价系统科教论坛科技风 年 月 ()基础操作系统是在理论教学以及实验教学的基础上通过软件对各种试剂、耗材、仪器进行仿真模拟处理分析实验原理根据临床实验室各项目实验操作流程和行业标准编辑虚拟实验项目 其主要教学内容包括实验室常用器材和仪器一次性采血针、微量吸管、显微镜、移液枪、离心机、干燥箱、恒温水浴箱、超净工作台等仪器设备的使用标本(血液和骨髓液)的采集与处理酶联免疫试剂盒蛋白质电泳等()血液病检验技术操作系统中包括案例库、基础实验、仪器设备如全自动血细胞分析仪、全自动血凝分析仪、荧光实时定量 仪、流式细胞仪、血细胞形态分析仪器、全自动血小板聚集仪等的使用以及检测结果分析与审核等子系统 该系统综合理论知识分析病例基础实验、仪器使用、血液病实验检查项目结果分析通过虚拟仿真软件模拟医院病房、检验科实验室环境实现情景模拟模拟医院检验科科室工作环境按照工作流程设计平台操作流程 学生在操作时先浏览案例库中某一病例中患者的基本资料后选择相应体检项目再按照平台操作流程进行检验工作:检验申请病人准备标本采集运送与处理仪器质控校准环节上机检测分析数据审核结果出示报告单仪器日常保养 按照工作流程和工作任务设置完成虚拟实验操作让学生在操作过程中理解和掌握检验项目的主要知识点和技能对检验方法的敏感性、特异性、快速、简单和安全的目标进行评价理解检验项目的参考区间正确区别参考区间、危急值和医学决定性水平的关系并对检验结果进行有效分析将行业新标准与新技术融入实验项目中培养学生批判性思维和临床检验思维能力()在线实训考核测试系统 根据教学目标和岗位胜任能力的要求对学生的临床检验思维、实验技能掌握状况进行考核 教师与行业专家牵头制定实训考核的评分细则和考核标准并将这些内容融入实验项目考核测试系统中学生通过登录虚拟实验室软件进行实训考核电脑或手机界面会随机弹出病例学生按照检验工作流程操作 与医疗检验技术平台中的操作不同前者在学生操作错误时能及时给予提示和警戒而后者无论操作正确与否都会进入实验的下一个环节 在学生完成实验后平台会对学生的各项操作进行评价计算成绩 该考核系统可允许学生在任意时间和地点进行实训考核且实训成绩由系统计算分数考核方式客观、公正在线实训考核系统测试系统主要包括:实验技能考核 考核内容包括骨髓涂片制备、血涂片制备、瑞氏吉姆萨染色染、细胞化学染色技术、蔗糖溶血试、试验、检测等实验项目 考查形式以技能操作为主全面考查学生基本技能相关知识和操作的掌握程度以及临床意义的判断 形态学考核内容涉及外周血细胞和骨髓细胞形态学由简到难的考核方式可以增强学习信心 临床检验思维能力考核考核内容为血液系统疾病病例分析 要求根据给出的病例描述及初步的检查结果提出进一步需要做的检查及初步诊断并进行鉴别诊断分析()教学效果实时评价系统 评价系统中融于行业的工作标准系统可根据虚拟实验软件的网页中学生学习的网页浏览量、操作过程次数、实验环节中的失误次数、实训考核成绩对学生的学习状况进行综合评价指出失误、失分环节 虚拟实验室在血液学检验实验教学中的应用前景虚拟实验室的应用是实践教学一次非常重要的创新性改革使学生摆脱时间、地域、资源的限制更为直观、便捷地完成各项实验的自主学习不仅增强了情境教学的效果而且提高了实践教学质量 但目前虚拟实验室建设的成本较高导致很多院校望而却步与此同时虚拟实验室只是借助计算机、多媒体技术为学习者创造了虚拟学习环境不能完全取代真实实验室的传统实践教学仅能作为辅助教学系统使用 二者互补才能真正提高教学效果随着 技术和 技术的不断发展虚拟实验室的建设成本会越来越低在各学科领域得到更为广泛的应用参考文献:李海燕黄君华黄凤霞.临床血液学检验教学改革的探索与实践.继续医学教育().武其文张鹏黄丽珠.虚拟实验室在临床检验基础学实验课中的应用.安徽卫生职业技术学院学报().张泽志王峰韩春亮.虚拟仿真实验在化学化工教学中的应用与探索.河南教育学院学报(自然科学版)().路勇吴醒徐旭等.医学检验实验教学信息化平台建设的探讨.当代教育实践与教学研究():.巴玥.虚拟现实技术在艺术院校环境艺术设计教学中的应用研究.卫星电视与宽带多媒体():.林栩娴.基于电工电子电路的虚拟实验室建设.集成电路应用():.白婧.基于临床模拟实验室的医学检验专业实验教学效果研究.科技视界():.沈迪宋桂瑜王力等.临床血液学检验规范化培训教学模式探索与实践.中国毕业后医学教育().作者简介:梁红梅()女汉族陕西铜川人研究生助教主要从事高职医学检验专业教育教学工作 科技风 年 月科教论坛