• 當前位置:論文網 > 論文寶庫 > 醫學論文 > 基礎醫學論文 > 虛擬仿真教學平臺在基礎醫學教學中的應用正文

    虛擬仿真教學平臺在基礎醫學教學中的應用

    來源:UC論文網2018-08-29 07:52

    摘要:

      由機能學自主學習平臺、形態學數字仿真實驗室和人體解剖學網絡自主學習考試系統組成的虛擬仿真教學平臺拓展了基礎醫學實驗教學空間,增強了學生自主學習能力,形成了以虛擬與實訓有機結合為特征的完整基礎醫學實...

      由機能學自主學習平臺、形態學數字仿真實驗室和人體解剖學網絡自主學習考試系統組成的虛擬仿真教學平臺拓展了基礎醫學實驗教學空間,增強了學生自主學習能力,形成了以虛擬與實訓有機結合為特征的完整基礎醫學實驗教學體系,在醫學教育領域具有廣闊的應用前景。


      關鍵詞:虛擬仿真;基礎醫學;教學;


      作者簡介:郭靜(1981-),女,江蘇宜興人,碩士,實驗師,主要從事基礎醫學實驗教學工作。


      醫學是實踐性科學,在醫學教育中實踐教學占有十分重要的地位。醫學實驗由于受尸體、標本、實驗動物、實驗試劑、生物安全和倫理學等制約,實驗內容、實驗效果、實驗室開放及運行成本一直是困擾醫學院校的難題,嚴重制約了醫學實踐教學質量的提高。因此,我們急需一個能夠節省醫學實驗成本、解放出實驗準備與帶教勞動力、提高學生學習興趣和實驗成功率的方案,研制依托互聯網資源共享的醫學仿真實驗教學系統勢在必行,也是未來醫學教育的發展趨勢[1]。現將我校虛擬仿真教學平臺的建設和應用總結如下。


      一、虛擬仿真技術


      虛擬仿真是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統,具有交互性、真實性以及多感知性等特點,是以計算機軟件及硬件為基礎、以相關的技術手段為輔助,通過對已知或未知世界的仿真,使人獲得真實感受的一種先進的計算機應用技術。虛擬仿真技術可以依靠計算機的圖形處理進行圖像再現,與傳統的圖像再現手段,如電影、電視以及DV等相比,有著本質的飛躍[2]。虛擬仿真技術對于圖像的再現不僅僅局限在對實物的再現,它更多地被應用在超現實畫面的再現上[3]。隨著計算機硬件技術發展的突飛猛進,虛擬仿真技術已普遍應用于各個領域,如訓練、教學、娛樂、遙控操作以及模擬預測等方面。現階段,盡管虛擬仿真技術越來越受教育界青睞,但是虛擬仿真教學平臺在醫學教育領域的應用還處于起步階段,如果能將虛擬仿真技術成功地運用到醫學教育領域勢必會具有廣闊的發展前景。


      二、虛擬仿真教學平臺的建設


      南京醫科大學從1997年開始撥出專項經費和人員,在醫學院校中率先采用計算機仿真技術和網絡技術開展仿真實驗教學系統的研究與應用,研制出擁有自主知識產權的機能學自主學習平臺、形態學數字仿真實驗室和人體解剖學網絡自主學習考試系統3個實驗教學系統,涵蓋了基礎醫學所有實驗教學內容。這一平臺大大提升了醫學實驗教學深度和廣度,拓展了實驗教學空間,增強了學生自主學習能力,形成了以虛擬與實訓有機結合為特征的完整的基礎醫學實驗教學體系。


      (一)機能學自主學習平臺


      1997年開始研發,該系統包括以計算機仿真技術為核心的生物仿真引擎、處理因素數據庫、虛擬環境界面和網絡化硬件平臺等部分。實驗者可以在校園網任一終端像在真實的環境中一樣運用各種虛擬實驗器械和設備,對“實驗動物或標本”進行虛擬操作。該系統由于學生不受時間、場所、實驗動物及試劑的限制,可在計算機上反復操作,增加了學生的自主學習和學習興趣。特別適用于在實驗室的開放運行條件下學生的預習、復習、考試和補充練習。2000年在南京醫科大學各專業學生中試用,經過多次改進和升級,2003年開始在學校局域網內正式上線運行,正式用于我校各專業學生的實驗教學、開放實驗和網絡自主學習。經過10余年的建設與完善,機能學自主學習平臺已包含虛擬實驗項目19項、視聽視頻116個、自測題庫3788題,現已成為機能實驗學學習的重要輔助手段,多次獲得省部級以上優秀多媒體競賽一等獎,并先后向東南大學、蘇州大學、徐州醫學院等8家高校推廣使用。2013年,機能學自主學習平臺獲得江蘇省高校優秀多媒體教學課件一等獎。


      (二)形態學數碼仿真實驗系統


      數碼仿真形態實驗室2008年開始研發,是利用計算機圖形處理、數據庫管理及多媒體技術仿真形態學科切片觀察、標本展示的計算機系統。在沒有真實顯微鏡的情況下,模擬顯微鏡的虛擬操作、三維展示和虛擬讀片等操作,在倍率與測量上突破了顯微鏡本身的功能限制,并可進行正常與病理組織切片的自測與考試。分為學生端和管理端,學生端包括5個功能模塊:視頻點播、虛擬操作、虛擬讀片、課堂自測和考試模塊。管理端由7個功能模塊組成:視頻管理、虛擬操作、數碼教學、片庫管理、試卷管理、考試管理、試卷評閱。目前已完成收集、錄入并完成標注996張正常和病理組織切片,并完成標本的錄入和數字化處理,組織教師對每個標本上的知識點進行標注,力爭3年后數據庫能達2000~3000個標本量,平均每張切片含1~3個知識點,使該系統數據庫中的知識點達7000個,基本涵蓋組織胚胎學、病理學需要掌握的知識點,使該系統能進入學習、考試的實用階段。


      (三)人體解剖學網絡自主學習考試系統


      人體解剖學網絡自主學習考試系統于2006年全面用于我校各專業人體解剖學理論和實驗教學、學生自主學習與考試,包括3000多個解剖標本結構辨認,4000多道單項、配伍和多項選擇題。每道試題均有難易度標識,適合不同專業學生的自主學習和自測。該系統的解剖標本量大、質量高、圖像清晰,解剖結構采用區域參數改變的方式突出顯示,解決標本缺乏、結構辨認不準確、標本針對性不突出及學生難以理解等問題。每一解剖結構還配有“標本說明”、“結構說明”、“基本概念”和“知識拓展”等信息,有利于學生輕松自主學習。系統上線以來,已成為我校解剖教學必不可少的輔助教學手段,提升了解剖實驗教學質量,學生課后登陸該系統學習次數累計達35萬人次。已有6屆學生在該系統上完成解剖標本考試,標本考試客觀公正,節省了大量人力、物力,獲得一致好評。該系統有利于促進學生對解剖學教學內容的全面掌握,徹底做到了考教分離,更客觀地反映教學效果,使理論和實驗教學走出了課堂,拓展了教學的時間和空間。2008年,該系統在第四屆全國高等學校計算機課件評比中獲一等獎,受到國內同行的關注和好評。


      三、虛擬仿真教學平臺的特色


      (一)科學規劃,構建了完整的基礎醫學虛擬仿真實驗教學體系


      我校從20世紀90年代初,就積極開展教學實驗室、實驗精品課程和虛擬仿真實驗教學一體化建設,組建了基礎醫學實驗教學中心(2006年獲國家級實驗教學示范中心),開設了“醫學機能學”、“人體結構學”和“醫學形態學”3門創新實驗課程(2005年、2007年和2008年先后被評為國家精品課程),與課程對應我們分別研發“機能學自主學習平臺”、“人體解剖學網絡自主學習考試系統”和“形態學數字仿真實驗室”3個在線虛擬仿真實驗教學軟件,涵蓋了基礎醫學所有實驗教學內容,形成了較為完整的基礎醫學虛擬仿真實驗教學體系。


      (二)資源共享,拓展了醫學生自主學習的時間和空間


      南京醫科大學基礎醫學虛擬仿真實驗教學平臺,其本質是一個基于網絡運行的醫學專業虛擬仿真軟件,其研究思路主要結合所涉及醫學專業特點,采用軟件工程的理念進行構建,將建成為基于網絡的基礎醫學仿真實驗教學系統,可在校園網上獨立運行,并與南京醫科大學課程中心E-Learning自主學習平臺整合,融入課程學習,并且可以在校外公共網絡上通過合法認證后登錄學習。此平臺拓展了學生自主學習空間,取得了良好的教學效果,在全國醫藥院校中產生了較為廣泛的影響,先后向38家醫藥院校推廣使用,接待50余批次領導及同行前來參觀交流,獲得同行一致好評。


      四、虛擬仿真教學平臺的應用


      虛擬仿真實驗教學資源通過多種方式向學生開放。學生在虛擬仿真實驗室,利用特定的設備(局域網內電腦、人體模具等)進行訓練和學習,也可以通過網絡,在模擬現實的虛擬環境里進行實驗。教學網站還包括實驗教學課程安排、實驗教學儀器使用的查詢、實驗教學課件、實驗教學資源庫的下載;開放實驗室的預約管理;實驗報告提交、師生互動、實驗成績查詢和教學質量網上測評等功能。教師通過后臺布置作業,監控學生學習過程,設置考試內容,管理學習成績。所有虛擬項目都模擬現實場景和實現人機互動,學生身臨其境地進行反復訓練,實踐技能不斷提高,創新意識不斷增強。


      開設實驗課程均采用虛實結合的模式,實驗室為學生提供必需的基礎實訓項目,通過虛擬實驗室進一步豐富實驗教學內容、提高實驗教學質量;通過實訓和虛擬訓練,學生又回到實驗室進行科學研究,或進入醫療單位從事臨床實習,學生在從實到虛,又從虛到實的訓練過程中,素質逐漸增高,能力逐步增強。


      虛擬實驗平臺開放后顯著增加了實驗資源,擴展了實驗教學空間,提升了實驗教學內容,也提高了學生學習的興趣和自主學習的能力。近年來,通過實踐教學改革,我校學生在“開放實驗平臺”上,共獲得省級大學生實踐創新訓練計劃立項20余項,發表論文48篇,其中SCI收錄9篇,并有2篇分別獲得第十屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽二等獎和全國大學生基礎醫學實驗設計大賽三等獎。學生的臨床實踐能力也顯著提高,南京醫科大學代表隊在歷屆全國醫學院校大學生臨床技能競賽中多次獲得獎項,其中2012年獲得了一等獎。


      五、結語


      醫學虛擬仿真教學環境具有教學訓練過程安全無風險、高效率、學習體驗真實、教學過程可調控以及知識庫多樣性等優點,對促進醫學教育與訓練模式的改革,提高訓練效率和質量有著重要意義,在醫學教育領域具有廣闊的應用前景[4-6]。虛擬仿真教學平臺為學習者提供了一個既先進又靈活的環境,可以鍛煉學生的獨立構思和設計能力激發其學習的興趣,對提高教育技術水平、改善教學及實驗實訓環境、優化教學過程、提高教學效率、節約教學成本、加速培養現代化的醫學專業技術人才產生深遠的影響,并將推動學科研究,促進教學改革,在醫學教育領域具有廣闊的應用前景。

    核心期刊推薦


    發表類型: 論文發表 論文投稿
    標題: *
    姓名: *
    手機: * (填寫數值)
    Email:
    QQ: * (填寫數值)
    文章:
    要求:
    11选5任3必中计算方法