何超翔，王彩虹，樓哲豐，陶洪群，鄭曉群

（1.溫州醫(yī)科大學(xué) 檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，浙江 溫州 325035；2.溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院育英 兒童醫(yī)院 檢驗(yàn)科，浙江 溫州 325027）

臨床免疫學(xué)檢驗(yàn)是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)的重要組成部分，也是醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)的一門主干課程，具有極強(qiáng)的實(shí)踐性，其中實(shí)驗(yàn)課占總學(xué)時(shí)數(shù)的55%，因此實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平和質(zhì)量至關(guān)重要。然而，由于經(jīng)費(fèi)、場(chǎng)地和生物安全等因素的限制，一些與臨床密切相關(guān)的重要檢驗(yàn)項(xiàng)目，如HIV感染的免疫檢測(cè)等，無法在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室開展教學(xué)，從而嚴(yán)重影響了教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成，最終導(dǎo)致學(xué)生崗位勝任能力的不足。因此，急需開拓傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂之外的其他教學(xué)手段和方式，而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展為問題的解決提供了可能。

近年來，我國對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化工作提出了新要求，著重通過虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象。學(xué)生可在虛擬環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn)，最終達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果。為此，本課題組設(shè)計(jì)、建立了HIV感染免疫診斷的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)及建設(shè)現(xiàn)狀

虛擬仿真技術(shù)是以計(jì)算機(jī)軟件、硬件為基礎(chǔ)，采用專門技術(shù)手段，通過對(duì)已知或未知世界的仿真，使人獲得真實(shí)感受的一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)[1]。自1989年首次提出虛擬實(shí)驗(yàn)室[2]的概念后，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬仿真與教育、科研、醫(yī)療等行業(yè)互相融合，成為有力的工具[3-4]。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，虛擬仿真通過與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相互結(jié)合、發(fā)展，形成一種新形式的教學(xué)方法——虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)借助虛擬仿真的優(yōu)勢(shì)具有沉浸感強(qiáng)、趣味性高、交互性好等特點(diǎn)，在極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性的同時(shí)達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

近年，我國出臺(tái)一系列文件支持虛擬仿真在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，各學(xué)校根據(jù)文件的指導(dǎo)也不斷推出新形式的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。目前教育部已批準(zhǔn)成立300個(gè)國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，為教學(xué)注入新的活力，并取得良好的效果。隨著虛擬仿真中心建立、發(fā)展與總結(jié)，教育部將虛擬仿真的建設(shè)重點(diǎn)從“中心”建設(shè)轉(zhuǎn)變?yōu)椤绊?xiàng)目”建設(shè)，并于2017年發(fā)布了開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的文件。該文件以建設(shè)示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目為基礎(chǔ)，擬建成專業(yè)布局合理、教學(xué)效果優(yōu)良、開放共享有效的高等教育信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目示范新體系[5]。計(jì)劃于2017—2020年建成1 000項(xiàng)虛擬仿真項(xiàng)目，截至2019年9月已有403項(xiàng)虛擬仿真項(xiàng)目被認(rèn)定為國家級(jí)示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。通過建設(shè)綜合性強(qiáng)的“中心”與小而精的“項(xiàng)目”，堅(jiān)實(shí)有力地促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的深度融合，推動(dòng)了虛擬仿真教學(xué)在傳統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用。

2 HIV感染免疫診斷虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)

HIV（human immunodeficiency virus），即人類免疫缺陷病毒，是導(dǎo)致艾滋病的病原體，具有高度傳染性。由于生物安全等級(jí)要求，HIV抗體檢測(cè)應(yīng)在符合II級(jí)生物安全實(shí)驗(yàn)室（BSL-2）要求的實(shí)驗(yàn)室中操作[6]，不能在一般的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室開展。多數(shù)高校出于安全、實(shí)驗(yàn)條件不具備的原因，僅在理論教學(xué)中涉及，但不開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，造成學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作之間的脫節(jié)，最終影響學(xué)生的專業(yè)發(fā)展與崗位勝任能力，因此急需借助其他教學(xué)手段實(shí)現(xiàn)HIV感染免疫診斷的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。虛擬仿真技術(shù)可通過真實(shí)地模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境、過程，有效避免生物安全風(fēng)險(xiǎn)，解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以開展的問題，并可通過網(wǎng)絡(luò)共享使更多相關(guān)師生受益。

HIV感染免疫診斷的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心，服務(wù)于教學(xué)，在實(shí)驗(yàn)的操作流程中注重培養(yǎng)學(xué)生生物安全意識(shí)與臨床思維能力。我們?cè)谡讓?shí)驗(yàn)過程中引入原理動(dòng)畫，幫助學(xué)生理解抽象的檢驗(yàn)原理；引入答題模塊，在操作過程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行形成性考核。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)總體流程如圖1所示：①通過對(duì)HIV相關(guān)知識(shí)的視頻介紹，對(duì)理論知識(shí)查漏補(bǔ)缺，降低學(xué)習(xí)門檻。②通過醫(yī)師與患者的問診、采血、樣本送入傳遞倉等過程向?qū)W生展現(xiàn)檢驗(yàn)前的問診以及艾滋病的臨床表現(xiàn)。③通過進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后穿戴防護(hù)服，依次進(jìn)入潔凈區(qū)、半污染區(qū)，最終進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，展示進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的流程，培養(yǎng)學(xué)生安全意識(shí)。④通過取出樣品后進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作，展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)步驟并培養(yǎng)學(xué)生臨床思維能力：首先通過ELISA法對(duì)患者的血清標(biāo)本進(jìn)行HIV抗體篩查，根據(jù)檢查結(jié)果自主選擇后續(xù)實(shí)驗(yàn)，如為陰性則給出陰性的報(bào)告，如為陽性，則再用ELISA和膠體金免疫層析法進(jìn)行復(fù)查，兩種方法均陰性者報(bào)告HIV抗體陰性，復(fù)查一陰一陽者和均為陽性者再用免疫印跡法進(jìn)行確證。⑤在完成整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)后，軟件將會(huì)跳轉(zhuǎn)至新頁面，對(duì)之前的操作評(píng)分并顯示錯(cuò)誤點(diǎn)，最后要求書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

3 HIV感染免疫診斷虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的應(yīng)用與展望

圖1 HIV感染免疫診斷的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)流程

HIV感染免疫診斷虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目采取虛實(shí)結(jié)合、線上線下混合式教學(xué)手段，納入臨床免疫檢驗(yàn)技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。在實(shí)際教學(xué)中，當(dāng)教師完成相關(guān)理論課程后，學(xué)生需在指定時(shí)間段內(nèi)完成本軟件的線上操作；當(dāng)學(xué)生完成操作后，且得分超過一定分?jǐn)?shù)即認(rèn)為已初步掌握本實(shí)驗(yàn)流程、了解本實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)生物安全知識(shí)；最后，安排操作合格且得分相近的學(xué)生進(jìn)行線下替換樣本后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。教師在實(shí)驗(yàn)課前可根據(jù)軟件中的數(shù)據(jù)（見圖 2）調(diào)整課程著重點(diǎn)，如16級(jí)衛(wèi)檢班級(jí)的學(xué)生與16級(jí)醫(yī)檢1班的學(xué)生得分差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），可對(duì)兩個(gè)班級(jí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案做出調(diào)整，進(jìn)行針對(duì)性教學(xué)，有效地把控實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在通過本校與山東第一醫(yī)科大學(xué)、蚌埠醫(yī)學(xué)院、福建醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)技術(shù)與工程學(xué)院、貴州醫(yī)科大學(xué)檢驗(yàn)學(xué)院的初步使用后，根據(jù)反饋意見不斷完善程序。目前該項(xiàng)目在國家級(jí)虛擬仿真共享平臺(tái)中上線使用，并被評(píng)選為國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)示范項(xiàng)目，受到專家、教師、學(xué)生的關(guān)注與認(rèn)可。在反復(fù)使用與探索中，我們總結(jié)出這種混合式教學(xué)方式相較于傳統(tǒng)的教學(xué)具有三點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：①有效規(guī)避高校實(shí)驗(yàn)室硬件環(huán)境不足的限 制，完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。②通過無時(shí)間、空間限制的“游戲式”網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，充分利用課余時(shí)間，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。③通過計(jì)算機(jī)的及時(shí)性，向?qū)W生反饋操作中的錯(cuò)誤。通過后臺(tái)大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，幫助教師有效地把控學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的難點(diǎn)、易錯(cuò)點(diǎn)。

隨著信息化時(shí)代的發(fā)展，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)將以其顯著的優(yōu)勢(shì)成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要發(fā)展方向之一。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)突破了時(shí)間、空間和生物安全等因素的限制，對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課堂教學(xué)形成了有效補(bǔ)充，是改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有益嘗試。今后我們將致力于打造虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)云平臺(tái)，同時(shí)結(jié)合在線開放課程的建設(shè)與應(yīng)用，系統(tǒng)整合教學(xué)資源，從而形成虛實(shí)結(jié)合，線上線下一體的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。我們相信虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)與教學(xué)的不斷融合，必將更好地服務(wù)于醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，使教學(xué)質(zhì)量和效果達(dá)到質(zhì)的飛躍，從而對(duì)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)教育的發(fā)展產(chǎn)生積極而深遠(yuǎn)的影響。

圖2 溫州醫(yī)科大學(xué)檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)院各班學(xué)生使用軟件后得分