虚拟仿真教学平台在实践教学中的应用——以“临床血液学检验技术”课程为例

刘 奔，董 雯，孙 杰，潘凌鸿，伦永志，程学英

(1.莆田学院 a.药学与医学技术学院，b.医学微生态学福建省高校重点实验室，福建 莆田 351100；2.莆田学院附属医院 神经内科，福建 莆田 351100)

为适应社会发展，医学院校的教学规模不断扩大，招生人数逐年增加，给教学带来了新的挑战[1]，如实验场地面积和实验设备相对匮乏、教学资源严重不足、教学矛盾日益增加等[2]。此外，在新冠肺炎疫情防控常态化的背景下，一旦出现停止线下授课的紧急通知，正常教学活动势必受到影响，其中又以实验课程所受影响最大[3]，教学效果得不到保障。

与传统实验教学方式相比，采用虚拟仿真教学平台的实验教学可以相应地避免以上问题，亦可以减少实验室改造、建设和维护资金，节省时间和空间成本[4-5]。在软件系统的支持下，采用虚拟仿真教学平台的实验教学是通过虚拟实验界面模拟实验流程，即在整个实验过程中不需要接触临床患者，不需要准备实验试剂和实验器械，也不局限于实验场所[6-7]。同时，虚拟仿真教学平台迎合了现代大学生的网络化学习模式，对于一些无法实际开展但对学生培养至关重要的实验可以在虚拟仿真教学平台正常进行[8-9]，学生可以在单独的空间中登录网络进行有效学习。

“临床血液学检验技术”是一门专业性和实践性都很强的医学课程，是医学检验技术本科专业人才培养中的主干课程之一[10]。在该课程的教学过程中，“急性白血病的诊断与分型”知识点占有相当大的学时比例，但该知识又是学生学习的难点[11]：一方面，在理论知识层面，急性白血病的分子生物学分型较为繁杂，不便记忆；另一方面，在临床实习过程中，学生还要面临诸如白血病患者骨髓穿刺的恐惧心理、取材困难、标本性状特殊不易处理等问题，使学生们普遍存在“考试记不住、临床用不上”的现象，极大地影响了学习效果和质量。

根据学校的专业应用型人才培养方案，以应用型课程建设为目标，以虚拟仿真教学平台的实际应用为基础，以医学检验技术专业“临床血液学检验技术”课程的实验教学为背景，设计了一套虚拟仿真教学平台，在完成教学任务的同时，力争完善“临床血液学检验技术”课程的实践教学体系、提高教学效果，为学生的实践应用进一步打牢基础。

1 虚拟仿真教学平台的实践教学实施方案

以“急性白血病分子生物学分型诊断”实验教学为例，将莆田学院2017级医学检验技术专业56名学生分为实验组和对照组，每组28人。实验组采用虚拟仿真教学平台，对照组采用传统授课教学模式。

1.1 实验组教学过程

1)教师在虚拟仿真教学平台授课的前1天将血液学相关病例材料下发给学生，让学生阅读病例材料，查阅指定的资料，搜集必要的信息，并形成关于血液疾病的初步诊断以及实验设计思路。

2)在虚拟仿真教学平台的实验课上，学生通过对病例预习分析，根据虚拟患者的临床表现和实验室检查，按照白血病MICM分型诊断思路，从形态学、免疫学、细胞遗传学、分子生物学4个方面进行相关诊断操作。根据自身情况，学生对自己未理解掌握的内容反复进行演示和虚拟操作，观察各种现象，对存在的问题及时反馈，进而提高教学效果。

3)教师利用平台的教师端软件根据学生操作情况实时加以提问、引导。

4)根据用时和操作，智能生成考核内容。

5)独立闭卷完成章节测试。

1.2 对照组教学过程

采取传统教师课堂讲授方式。为避免教学效果统计误差，教师在实验教学授课前1天，同样下发血液学相关病例材料、案例，学生查阅指定的资料。教学过程中，教师采取传统讲授方式，严格按照教学大纲进行课堂教学。教学结束后，学生独立闭卷完成章节测试。

1.3 教学效果评价方法

教学评价包括自我学习效果评价(包括学习内容、学习条理、学习关注度、学习理解度与学习效果5个方面)与客观章节测试(共计100分)2个部分。

1.4 教学效果评价结果

1.4.1自我学习效果评价结果

自我学习效果评价统计见表1。由表1可以观察到，在自我学习效果评价统计中，2组的学习内容、学习条理、学习关注度与学习理解度无统计学差异，学习效果评价部分有统计学差异(P<0.05)。

表1 自我学习效果评价统计

1.4.2客观章节测试结果

客观章节测试结果见表2。由表2可以看出，实验组与对照组间存在统计学差异(P<0.05)。

表2 客观章节测试结果

2 虚拟仿真教学平台在教学实践中的应用效果分析

分析教学评价结果可知，虚拟仿真教学平台通过高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，以多媒体动画模拟演示实验操作步骤[12]，使学生高效地掌握分子生物学分型诊断急性白血病及其融合基因表达的基本原理和分子生物学方法检测融合基因的实验流程。在虚拟仿真演示下，学生可以直观地学习骨髓细胞总RNA的提取和纯化、RT-PCR扩增、琼脂糖凝胶电泳的全过程。教师通过虚拟仿真教学平台实时对实验过程中的重点及难点问题给予说明和讲解，学生根据虚拟仿真实验操作过程，分组设计和实施实验。学生进行实验操作和讨论后，利用虚拟仿真软件的考核模块完成实验考核，系统自动评分，并计入总评成绩。通过以上一系列虚拟仿真操作，学生可以更好地掌握学习内容。尽管2组在学习内容、学习条理、学习关注度与学习理解度间不存在统计学差异，但是在学习效果评价部分却存在统计学差异。这一主观评价结果在客观的章节测试中得到验证，即在客观章节测试环节实验组与对照组间存在统计学差异，在实际教学中具有重要参考价值。在难点环节，即使教师倾注全部教学手段，实际教学结果也存在一定不足，而虚拟仿真教学平台恰恰可以对这一方面进行有效的弥补[13-14]。

3 虚拟仿真教学平台在教学实践应用中的优势

经过1年的教学探索，发现在“临床血液检验技术”课程“急性白血病的诊断与分型”知识点的教学中，通过虚拟仿真教学平台教学，学生不仅可以掌握重复性好、客观有序的实验技术，同时可以通过实验结果学习到指导临床治疗的专业知识、掌握多种融合基因和变异体的筛查诊断方法。具体而言，虚拟仿真教学平台在教学中具有如下优势。

1)以应用型课程建设为目标，以专业人才培养方案为导向，通过课程实践，培养符合学校定位、适应社会发展、自身实践能力合格的医学生。

2)可以减少实验室改造、建设和维护的资金，节省时间和空间。

3)解决“临床血液学检验技术”课程中的授课难点问题，进一步为学生以后的实习工作及实践应用打下坚实的基础。

4)涉及多学科、应用型的知识体系，将“临床血液学”“临床免疫学”“临床生物化学”与“分子生物学”整合为一体，搭建了一个“实用、易用、有用”的实验教学平台，能够满足服务人才培养目标的需求。

5)为今后临床检验技术专业的教学改革以及应用型课程建设开辟出一条新的途径，也为培养懂技术、会操作、善沟通、有后劲的应用型医学检验人才奠定了基础。

4 结语与展望

虚拟仿真教学平台的建设不是一蹴而就的，需要进一步完善教学中的难点部分，共同组成涵盖血液学、免疫学、生物学、细胞学、诊断学等多学科的临床检验医学的教学模式。同时，逐步完善实验室预约功能，让学生在课余时间根据教学内容或前沿技术自主设计、组合实验，调动学生的积极性，带动学生参与虚拟实验的教学改革，达到提高学生实践创新能力的培养目标。虚拟仿真教学平台的真正应用，需要更广泛地进行校际推广和交流，各所高校应在现有网络教学平台基础上，建设统一的实验教学信息平台，将虚拟仿真教学项目、大型设备、实验项目等信息对合作高校和社会开放，共享资源真正做到医学教学服务于广大人民。