医学院校虚拟实验室建设的问题与分析

夏霞

[摘 要] 随着社会的快速发展，对医学院校进行虚拟实验室建设的策略进行分析十分关键。其不仅能够有效地促进医学院校教学质量的提高，还能让学生对医学知识有更为深入的认识。主要针对医学院校虚拟实验室的建设进行了分析，并提出了相应的优化措施。

[关 键 词] 医学院校；虚拟；实验室；问题分析

[中图分类号] R-331 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2016）03-0152-02

实验教学是医学院校在教学过程中的重要组成部分，虚拟实验室可以给医学院校师生提供一个基于网络的平台，师生可以身临其境地观察实验现象，并可通过虚拟软件系统自行设计探索性实验、综合性实验。不仅能够有效地提高学生对医学知识的自主学习能力，还能培养学生的创新思维和独立解决问题的能力。所以，对医学院校虚拟实验室建设的问题进行分析十分关键。

一、医学院校虚拟实验室建设的概况

（一）虚拟实验室存在的客观因素

医学院校中，传统医学实验教学的成本过高，实验仪器设备的昂贵，较高费用的实验材料如实验动物、模型及尸体的来源稀缺，且单纯传统的实验教学形式不利于调动学生的积极性，有限的教师资源带教、教学学时和场地的限制影响了实验教学质量，使得虚拟实验室成为医学院校实验教学的另一种辅助形式。

（二）虚拟实验室系统的特点

虚拟实验室是综合利用计算机、网络技术、多媒体技术等与传统机械技术相结合的一种创新型实验教学方法。它可以通过多媒体模拟仿真技术在计算机屏幕上创造出模拟的实验仪器性能、实验条件和环境，具有逼真的现实感，使人身临其境地感受实验室的氛围。

（三）虚拟实验系统在医学教学中的应用

虚拟实验系统目前在教学中的运用比较普遍，如虚拟三维人体解剖学展示系统使用虚拟三维技术实现人体解剖学标本演示；虚拟切片系统是将玻璃切片转化为数字化的切片图像，建立起形态学实验虚拟切片库，从而构建师生互动、图像共享、高效率的教学体系；医学虚拟仪器仿真教学系统构建医学虚拟仪器的操作环境，通过鼠标、键盘实现人、机的互动；在线虚拟诊疗思维训练系统可面向中西医结合专业，教师首先将自己掌握的实际患者的病情数据输入其中，系统自动生成虚拟患者并进行分类管理。丰富了实验项目，学生还可自由选择时间、地点，可随时进入实验操作系统来操作，只需要一个网络平台就可以通过虚拟实验演示或进行操作完成各种实验，最重要的是给学生一个良好的思维空间和体验阶段，同时也给教师提供一个创新教学的机会，弥补了教学上的不足。

二、医学院校虚拟实验室建设中的问题

（一）教学理念落后，实验室设备陈旧，阻碍虚拟实验室的建设

现在很多医学院校在虚拟实验室的建设上比较基础，其实验设备依旧较陈旧，特别是医学基础实验室。更加注重学生理论知识的教学以及考试成绩的提高，这种观念限制了虚拟实验室的建设。

（二）实际教学过程中虚拟实验室不可以完全取代真实实验室

虚拟实验室建设是很有创新意义的一个项目，虽然具有特别逼真的沉浸感，使人身临其境，可以提供现实中的氛围，为学习医学、实践项目提供了好的环境，但是也存在某些局限性，如设备的参数和实物的参数有所差别，缺乏真实实验中视、听、触全方位的教学体验，这些是将来从事临床工作所必需有的真实体验。另外，在真实实验中有利于培养学生团队的合作意识和解决困难的能力，这些都是虚拟实验所不具备的，因此在实际教学过程中不可以完全取代真实实验。所以一些院校在虚拟实验和真实实验两者之间选择后者，限制了虚拟实验室建设的发展。

（三）构建实验室的技术还不够成熟

在进行实验室的构建过程中，很多医学院校在构建技术上表现得还不够成熟。首先，硬件部分。其远程客户端的开发技术还较为基础，在脚本以及动态组件方面，其服务器还无法较好的实现自动化。但是在大多数的实验室建设中，其都采用Web服务器进行程序的处理。其次，在虚拟现实的软件基础方面还较为薄弱。虚拟现实的要求较高，其不仅对计算机基础有所涉及，同时还对虚拟环境有一定的要求，很多高校在VR建模技术的应用时，还不够完善，这就很难实现三维图形的立体显示，从而给实验室软件构建带来一定的障碍。由于医学虚拟实验软件的设计、开发者需要既懂计算机信息技术又懂医学专业才行，使得软件课程的开发种类虽多，仅是基于某一门课程实现，且在某课程实验内容上有所限制。如何开发出某一类学科的虚拟实验通用模型，实现基于此平臺的二次开发，以避免不必要的重复劳动，提高开发效率，使之成为社会化的远程实验教学的产品。

三、医学院校虚拟实验建设的对策

更新教育观念，与传统实验方法有效结合，充分发挥虚拟实验室对教学的辅助作用，充分调动学生在学习中的主动性。先进的医学虚拟实验环境，满足医学教学需求，使参与者参与交互，感到身临其境，是设计和建立虚拟实验室的根本标准。系统基于Windows平台和Internet架构，整体性、先进性、开放性、可拓展性是虚拟实验室系统设计的必然要求。二次开发与三维数据处理，沉浸式立体显示，六自由度实时交互，力和触觉反馈以及立体音效输出，是系统所具备的功能。系统主要由开发和渲染平台，三维沉浸式显示系统，三维交互系统和集中控制系统组成。

（一）更新教育观念，有效地建立虚拟实验教学中心

科学、合理地使用虚拟实验室，给学生良好的思维空间，使之与传统的实验有效结合，培养学生的自主创新和动手实践能力，更好地为教学服务。学校应当根据学生的实际情况、专业特点量身建立学校特有的虚拟实验教学中心。

（二）渲染平台以及开发

开发与渲染平台主要包括工作站以及虚拟现实软件平台两个部分。主要是指，三维图像处理生成与处理系统，兼备再次开发创作，对整个虚拟现实的应用、处理，起到核心的作用。这是建立教学模型和应用数据库的基础开发平台，对其他子系统的运行起到连接和协调的作用。把握其他子系统的运行，兼备开发、创新、运转的作用，建立合适完整的教学模型。

（三）六自由度实时交互系统

虚拟现实应用的最大价值和功能，就是实时交互。实时交互是虚拟现实技术以及三维动画和多媒体的区别所在。虚拟外设作为人机交互的工具和实现手段在虚拟现实交互中起到很大的作用。六自由度交互系统，计算机触觉反馈系统，数据手套和位置跟踪器等，是常见的几个部分。这些设备都将安装在工作站上，供用户进行人和机器的交流与体验。

（四）加强虚拟实验软件研发人员的合作

在进行医学虚拟实验软件设计、开发过程中，可采取专业的计算机技术人员与专业课程教师合作的形式。目前许多软件公司与高校联手开发实验软件。根据学科特点，细致剖析实验的具体设计思路。了解实验的本身目的、原理、过程及特点等，更重要的是分析实验难点，要根据实验目的，确定虚拟实验中需要制作的模型及其精细程度、交互和反馈环节，从而确定进行问题情境设计所要解决的问题和切入点。

四、结语

随着现在医学科技的不断发展，人们对医学的要求越来越高，医学院校虚拟实验室建设十分关键，是提高学生实践能力的基础。在进行医学院校虚拟实验室建设的过程中，应当从实际出发，对建设虚拟实验室的资金以及建设环境进行充分的考虑，做好平台开发以及三维系统的运转工作，从而全面提升医学院校建设虚拟实验室的水平。

参考文献：

[1]施维，戚菁，郭益冰，等.利用虚拟实验室进行分子诊断实验教学的研究[J].现代医药卫生，2014（10）.

[2]邹莉萍，黄从新，董卫国，等.虚拟实验室在临床诊断学教学中的应用与体会[J].中国高等医学教育，2014（01）.