虚拟实验室在医学免疫学实验教学中的应用探讨

杨光　魏巍　苗小艳　刘辉

摘要：医学免疫学实验教学是整个课程体系中的一个重要环节，更新教学观念，改进实验教学手段，是迫在眉睫的问题。虚拟实验室提供了全新的教学环境，能激发学生的学习兴趣，提高学生的综合实践能力。

关键词：医学免疫学；实验教学；虚拟实验室

Discussion on the application of virtual laboratory in the experimental teaching of medical immunology

YANG Guang， WEI Wei， MIAO Xiao-yan Miao， LIU Hui

（College of Medical Laboratory， Dalian Medical University， Dalian 116044，Liaoning，China）

Abstract：Experimental teaching of medical immunology is an important link in the whole curriculum system. It is an urgent problem to renew the teaching concept and improve the experimental teaching method. Virtual laboratory provides a new teaching environment， which can stimulate students' interest in learning and improve students' comprehensive practical ability.

Key words：Medical Immunology；Experimental teaching，；Virtual Laboratory

医学免疫学是医学院校的一门重要的基础医学课程，其理论知识抽象深奥，是学生反映难以理解和掌握的课程。其中实验教学是课程体系中的一个重要环节，通过实验教学增强学生的实验操作技能，是学生掌握的理论知识最终得到应用的重要途径。如何更新实验教学观念，改进实验教学手段，增强实验教学的效果，是值得深入探讨的教学课题。随着计算机网络技术和虚拟仿真技术的高速发展，虚拟实验室提供了全新的教学环境。

目前已有国家级虚拟实验教学中心300个，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，让学生可以随时随地通过网络在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果[1]。虚拟仿真技术已被广泛地应用于医学院校教学和科研领域，成为国内外现代教育的研究热点和发展趋势。

1医学免疫学传统实验教学现状

医学檢验专业本科学制五改四，专业基础课程课时压缩，免疫学实验课时也相应减少，尽管任课教师会精心挑选和准备实验课程，但仍无法保证实验教学的全面性；学生在实验教学中动手操作和观察的机会减少，导致了学生的动手能力较差。传统的实验课内容多数是单因素设计，一次课仅涉及单一的免疫学技术，实验缺乏灵活性。由于实验环境的约束，传统实验教学多采用"灌输式"教学法，实验项目的选择、实验步骤的制定、试剂的配制及仪器设备的准备调试等均由实验教师完成，任课教师详细的讲解实验原理和实验方法，学生只需机械地完成实验操作即可，具有一定的模仿性，学生始终处于被动地位，不利于激发学生的学习兴趣和培养学生的实践能力。免疫学实验内容用时长、实验需要的实验仪器或试剂比较贵，所以许多高成本、高消耗的实验项目也不会被列入教学计划内。随着免疫学和分子生物学的发展，免疫学实验技术也飞速发展，不仅涉及的知识量较大，而且对于学生的自主操作技能要求非常高，目前开展的实验课程的广度和深度不够，学生很难学到新技术。

实验课程的局限性将直接导致学生很难掌握各项实验操作技能，很大程度上影响了实验教学的质量和学生综合能力的培养。而提高教学质量是现代高等教育的最起码要求，如何改进实验课程，切实提高实验教学质量是迫在眉睫的问题。

2 虚拟实验室在实验教学中的优势

2.1学习不受时间和空间的限制 传统的实验教学只能在实验室内进行，这就造成地域和时间的局限，不符合现代教学多元化发展的需求。虚拟实验室是以互联网络和远程数据传输系统作为依托，可以采用远程登录的方式进行访问，因其不需考虑使用者所在的地点和时间，所以学生随时随地可以做实验，无需到真实的实验室就可以完成实验所需要的实验操作，从而使实验过程不受实验场地、仪器设备、实验动物及试剂的制约，每位学生都可以独立完成模拟实验，学生可以自己动手连接、调节和使用实验仪器设备，从而实现实验教学的课前预习、课后复习使实验具有高度的可重复性和可操作性，与课堂实验紧密关联，提供个性化的学习环境，能够满足学生的不同需求。

2.2节省资金，避免风险 利用虚拟仿真技术，可虚拟各种现实很难或无法满足的场景，虚拟实验室减少了实验室建设的投入成本，避免仪器设备的重复购买，不存在试剂的损耗和浪费，并且虚拟实验室没有设备损坏和老化问题，可以节省大量教学经费的投入。

医学实验操作的严谨性非常高，而且部分实验所使用的试剂具有污染性，如操作失误容易给学生带来伤害，涉及有毒、有放射性、易造成污染的试剂会对实验室安全和学生健康产生威胁，一般采用录像、演示等方式来取代实验，学生无法直接参与而获得感性认识。虚拟实验就消除了这些隐患，可以通过虚拟仿真实验来弥补，可以放心地让学生进行实验操作。

2.3具有开放性，提高实验效率 虚拟实验室可以全天候向学生开放，学生在真实实验前利用虚拟实验进行预习，能模拟逼真的实验环境，结合实验具体内容，构建和实验教学内容相匹配的虚拟实验模型，建立起直观的感性认识。对于操作步骤繁琐的实验，在虚拟环境下可重复操作，当学生熟悉实验流程后，就可以减少实际操作的失误，提高了实验效率。在实验结束后，提出和实验教学有关的问题，用来评估实验效果，以检测学生对知识的掌握程度，实现理论和实验的结合，使学生掌握每一实验步骤的作用及其涉及理论知识，从而具备传统实验难以比拟的优势。

2.4更新实验教学体系，培养学生的创新精神 虚拟实验室是一个虚拟的实验平台，使学生可以在实验室外有机会操作仿真的实验课程。虚拟仿真实验能构建逼真的实验环境、实验对象和实验内容，是借助计算机对真实实验的模拟或再现，具有视觉、听觉、触觉等多感知性，使学生作为主角沉浸于模拟环境中，达到了难以分辨真假的程度。虚拟技术将复杂、枯燥的实验操作，用类似于游戏的方式展现，实现了寓教于乐的教学境界，大大提高了学生的学习兴趣和创新意识[2]，培养学生创新精神和实践能力。

3合理安排虚拟实验与传统实验的比例

虚拟实验室虽然具有特别逼真的沉浸感，使人身临其境，但是也存在某些局限性，缺乏真实实验中视、听、触全方位的教学体验，这是将来从事临床工作所必需有的真实体验。虚拟实验的操作都是通过点击或移动鼠标来实现的，不能培养学生的实验技能。虚拟实验只能作为传统实验教学的辅助手段，不能完全取代实际实验操作。真实实验在操作过程中充满不确定性，影响因素众多，而虚拟实验是预先设置好，干扰因素有限，不利于培养学生对实验异常结果的分析和解决实际问题的能力；虚拟实验由单人独立完成，而传统实验多数是分组进行，需要一组同学共同参与，协力合作，更能培养学生的团队协作精神。因此需要在实际教学中不断发展和完善原有的实验教学体系，加强虚拟仿真实验教学的地位和作用，将虚拟实验与传统实验紧密結合，提升实体实验效果；应科学规划、统筹安排虚拟实验教学，以切实提高学生的实践能力和创新精神为出发点，掌握好传统实验与虚拟实验的比例，合理分配[3]，让两种实验教学模式相得益彰。

4结论

时代的发展推动实验室的发展，随着虚拟实验技术的成熟，虚拟实验室被广泛应用在高校的教学和科研领域。虚拟实验室不仅突破传统实验教学的诸多局限性，推动和变革传统的教学模式，使实验室走向虚拟化，也带来前所未有的发展空间。虚拟仿真实验教学将成为教学改革的重要发展方向。

目前便利的上网条件，给高校虚拟实验室的应用和发展提供了极为有利的条件，达到资源共享[4]。虚拟实验室呈现出许多新特点和新优势，作为走在时代最前沿的教育工作者，应积极地把虚拟技术运用到实验室建设中，发挥虚拟实验室在新时代教学和科研中的巨大作用。

参考文献：

[1]胡今鸿，李鸿飞，黄涛. 高校虚拟仿真实验教学资源开放共享机制探究[J]. 实验室研究与探索，2015，34（2）：140-144.

[2]张弛，曾勇智，张海涛，等. 虚拟实验系统在医学机能实验学教学中的应用[J].教育教学论坛，2013（33）：265-267.

[3]朱晓静，林元乖. 基于虚拟化实验环境的网络信息安全课程的实践教学改革 [J]. 琼州学院学报，2015（5）：120-124.

[4]李亚琳，陈小蓉. 利用虚拟实验室进行实验教学的研究与实践[J]. 赣南医学院学报，2008，28（5）：727-728.

编辑/雷华