浅析医学虚拟仿真实验室的定位及应用前景

　　随着计算机技术的快速发展，以网络为基础的医学虚拟仿真实验室迅速兴起。虚拟仿真实验室是在实验室中以计算机网络为支撑，应用音频、视频、图片、动画等多种方式，让学生可以及时、形象、直观地体验到实验课内容，丰富了实验教学素材。医学虚拟仿真实验室的建立具有很多独特的优点，但与传统实验室相比，也存在一定的不足。本文就医学虚拟仿真实验室与传统实验室进行分析比较，探讨虚拟仿真实验室在未来医学实验教学中的作用及应用前景。
　　1 成本方面
　　1. 1 实验人员及耗材传统实验室中学生操作的多数实验需要大量耗材，例如各种试剂、材料以及仪器设备的更新维护等; 而医学虚拟仿真实验室一旦建立，学生在实验课上可以反复虚拟操作实验内容，耗材极少，也不需要配备大量的实验教学人员。另外，一旦有了新的医学进展，只需升级和补充计算机服务器中的虚拟实验内容，这样既可以节省办学经费，又能起到节约资源、保护生态环境的作用。
　　1. 2 高端贵重仪器的使用医学技术的发展日新月异，很多高端贵重仪器已在临床使用，但这些高端贵重仪器在传统实验室中常常因为经费、教学条件等的限制无法使用，仅靠授课教师讲述和教材描述，学生很难理解; 但在虚拟仿真实验室中却不一样，学生不仅可以见识到这些高、精、尖仪器，还可对这些仪器进行反复的虚拟操作、练习，既弥补了教学仪器的不足，节约了教育资源，又提高了学生的临床技能基本功，为日后进入临床实习打下基础。
　　2 效益方面
　　2. 1 内容丰富虚拟仿真实验室中可以存储大量的实验内容，学生可根据自身掌握情况随时观看。例如组织学和病理学中许多组织切片和图像，在传统实验室中因为受时间等限制观察不到，另外，一旦下课，实验内容也无法再现。但在虚拟仿真实验室中学生可看到的教学素材多，课后还可随时在网络上复习、巩固实验内容，打破了时间与空间的限制，能提高学生的学习效率，增强学习效果。
　　2. 2 资源共享随着现代社会文明程度的不断提高，寄生虫实验课中的许多寄生虫在传统实验室中已很少能见到，但在医学虚拟仿真实验室中不仅可以看到，并且能够实现高校、企业、医院等多方资源共享，这样既拓宽了学生的知识面，也有利于高校、医务人员进行科学研究，还能使企业从中获益。
　　2. 3 智能化这是虚拟仿真实验室独有的功能，虚拟仿真实验室中可进行人机对话、人机互动。医学虚拟仿真实验室中的虚拟病人，可以让医学生在医院实习前，体验作为一名医生如何对患者进行各种检查、诊断与治疗，怎样争做一个合格的医生。虚拟病人会对学生的虚拟操作进行量化的判断与及时反馈，这样既满足了学生作为医生的体验，锻炼了学生的临床思维能力，使学生在进入临床实习前有了必要的感性认识，而且，不会因学生的失误造成患者的伤害，更不会产生医患纠纷。目前，这种虚拟病人、虚拟手术的开展在国际上已很流行。但这种虚拟仿真实验的缺点也是明显的，毕竟不是身临其境，学生操作的只是处理病患问题的流程，无法体验接触真实患者的感受，解决临床实际问题的能力弱化。
　　3 能力培养
　　3. 1 学生动手操作能力和科学思维能力的培养在开始学习的过程中，对于喜爱计算机的年轻学生来说，无疑会对医学虚拟仿真实验室产生浓厚的兴趣。但虚拟仿真实验室中所有的实验内容都已经程序化，实验结果和结论都已固定，学生不需要动脑，整个实验过程便可呈现，如此单调、模式化的实验内容，加之缺乏实验临场感受，可变性小，很容易让学生失去兴趣，不利于学生科学思维和实践能力的培养; 而在传统实验室中学生亲身经历整个实验过程，记忆深刻，除了能锻炼学生的实际操作能力和科学思维能力，更能激起学生不断探索的欲望。
　　3. 2 学生科研思路和创新能力的培养虚拟仿真实验室中的实验大多是验证性实验，学生体会不到灵活运用所学知识进行创造性改变的效果; 而在传统实验室中学生除了可以进行一些验证性实验外，还可自行设计一些新颖性、趣味性的实验，例如机能学实验中，学生可以对动物机体的功能与代谢做进一步深入或探讨性研究，这对学生科研思路、创新精神及能力的培养非常必要。
　　3. 3 团结协作能力的培养传统实验室中一项实验的完成，通常需要一个小团队的共同参与合作，但虚拟仿真实验室中常常一个人就可完成整个实验过程，这种教学模式限制了学生的思想交流与相互借鉴。
　　3. 4 学生自主学习能力的培养大多医学虚拟仿真实验室中带有考核系统，可以随时检测学生对实验课程的掌握情况，这对学生是个很好的督促，这也是以学生为主导教学模式所需要的，有利于培养学生的自主学习能力，这是传统实验室无法比拟的。
　　4 实验内容方面
　　4. 1 动态的实验内容例如医学细胞生物学中动物细胞有丝分裂的过程，传统实验室上课时学生看到的都是静止的切片，学生仅能通过教师的讲解或者教材的描述，想象一下细胞分裂的过程，但在医学虚拟仿真实验室中学生可以清楚看到从间期到末期整个细胞分裂过程，这样的学习内容更加形象、生动。
　　4. 2 动物实验医学不同于其他学科，许多的实验内容需要进行动物性实验，毕竟动物实验比其他体外实验更接近于人体微环境。但伴随着社会文明程度的不断进步，在传统实验室中利用真正的动物进行实验，会涉及动物权益、生命伦理等诸多问题。另外，动物实验有时也会不成功，观察不到预期的实验结果，而在虚拟仿真实验室中很少会遇到此类问题。
　　4. 3 实验内容增多很多在传统实验室中因危险因素无法展现给学生看的实验内容，在虚拟仿真实验室中却可以大量呈现。例如病原生物学实验课中需要学习的霍乱弧菌、出血热病毒等，对人体危害极大，实验过程中一旦出现纰漏，其结果难以控制，因此传统实验室中无法开展实施。但在虚拟仿真实验室中就可以规避这种潜在的风险，可以让学生认识、了解这些危险病毒，既能开阔学生的视野，又能丰富学校的教学资源。
　　5 实验方法
　　5. 1 综合性实验方法的开展为顺应医学教学模式与发展规律，以临床疾病为中心的综合性实验越来越受到重视，但在传统实验室中受实验条件、师资水平等多因素的限制开展困难，而在医学虚拟仿真实验室中进行跨学科合作与整合，却比较容易实施，这对于丰富实验教学内容、提高实验教学水平意义重大。例如肝脏疾病，它的病变与治疗过程，涉及组织学、病理学、病原生物学、生理学、诊断学、药理学等多个学科的实验内容，在医学虚拟仿真实验室中就可以将众多学科进行系统、科学的整合，以疾病为中心，系统学习其发病机制、演变、转归、治疗等，同时还可以穿插利用一些先进的教学模式，像PBL、CBL、引导式教学等方式引起学生的学习兴趣和积极性，为以后工作中临床疾病的诊断与治疗打下基础。
　　5. 2 虚拟教具的应用目前传统实验室中教具少的现象依然存在。像解剖学这种医学基础课程上可用到的解剖标本越来越少，而且难以获取，但在医学虚拟仿真实验室中学生可以利用数字人随意的学习，因为教具是虚拟的，可以反复应用而不会被损坏，北美国家的解剖课程教育也经常使用此类方法，让学生了解人体解剖结构。当然，数字人的弊端也是显而易见的，数字人毕竟不是真正的人体，临床外科手术时我们看到的真正人体器官，尤其一些血管、神经等受血液、肌肉等的影响，并不像数字人上显现的那样清晰、明确。因此，医学生在学习解剖学课程时，传统实验室中以解剖标本为基础的解剖课程学习还是必不可少的，这种学习更接近临床，更能让医学生日后胜任临床实际工作，最好的方法是将人体解剖标本和数字人有机结合起来，先观察数字人，再观察实际标本，取长补短。
　　总之，与传统实验室相比，虚拟仿真实验室具有节约成本、节约资源、高效益，以学生为主导，不受时间与空间限制，实验内容丰富等优点，这也是适应不断改革的医学教育模式所必需的。但是，医学生毕业的去向大部分都是医院，面对的是真实的患者，需要通过真实的实验锻炼临床技能基本功，因此，尽管医学虚拟仿真实验室的建立具有广阔前景，但是虚拟的实验仍然无法替代真实的体验。对医学虚拟仿真实验室的教学功能进行正确定位，将医学虚拟仿真实验室与传统实验室进行科学整合，对促进医学实验教学改革、提高实验教学质量具有重要意义。