虚拟仿真技术在临床检验仪器维修教学中的应用*

李宇红



虚拟仿真技术在临床检验仪器维修教学中的应用*

李宇红①

［摘要］目的：结合学校实际情况，探索虚拟仿真技术在临床检验仪器设备维修教学中的作用。方法：选取学校2014级三年制专科检验班90名学生，采用数表法将其分为对照组和观察组，每组45名；学生所学课程相同，且年龄、性别和爱好相近。对照组学生采用传统教学模式，观察组学生采用虚拟仿真技术有机结合模式。结果：学期课程结束后，通过考试测评学生的笔试成绩和实训技能操作成绩，采用统计学软件SPSS 19.0进行数据统计、处理并分析得出结果，观察组笔试成绩及实训技能考核成绩均优于对照组。结论：在临床检验仪器设备维修教学中采用虚拟仿真技术，能够提高学生的学习成绩和学习效果。

［关键词］临床检验仪器；设备维修；虚拟仿真技术；教学

李宇红，男，（1978- ），本科学历，讲师、工程师。漯河医学高等专科学校教务处，研究方向：医用电子设备自动化和医疗设备维修及课程讲授。

［First-author’s address］ Academic Administration， Luohe Medical College， LuoHe， Henan， 462002， China.

近年来，随着高等教育创新改革的不断发展，传统的教学模式因受到师资、场地、资金、设备、时空和环境等众多因素的影响，极大地制约着学生的创新能力和动手能力的培养。而随着互联网+和计算机技术的高速发展，医学院校充分利用人机互动技术、计算机三维动画技术和模拟软件等技术手段，通过复杂的数据处理，构建仿真的学习和实训环境，解决了学生学习和实训难的问题［1-2］。

虚拟仿真技术虚拟现实（virtual reality，VR），作为一种新的认知工具和知识载体，具有沉浸性、交互性、多感知性和构想性等独特优势，能够给医学教育事业注入新的活力。本研究将虚拟仿真技术应用于临床检验仪器设备维修教学中，在提高教师的教学水平、改善实训中心的实验环境的同时，优化教学过程，解决传统教学中的师资、场地等制约因素，增强学生的实际动手能力，从根本上满足师生的共同需求［3］。

1 虚拟仿真技术的教学意义与方法

VR是一种采用计算机为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生如同真实环境的感受和体验［4］。临床检验仪器维修是一门涉及范围广泛的多专业交叉性学科，是医学高等院校检验专业的一门重要专业课程，学生将来步入医院，将亲手操作使用、维修和维护临床检验仪器，为临床医生提供准确的疾病诊断、治疗和病情监测数据以及健康评估报告，并且对临床检验仪器进行日常维护，对出现故障的临床检验仪器设备进行简单的评估和维修［5］。因而，采用何种教学方法能够让学生熟练的掌握临床检验仪器设备的结构、工作原理、维护、故障的排除以及日后的预防措施等显得十分关键和必要。而采用虚拟仿真技术教学具有诸多优点，能够调动学生学习兴趣，模拟真实的维修实训环境，突破时间和空间的限制，节约学校的教育经费等。

1.1 提高学生的学习兴趣

在VR实训中心，学生根据实训大纲和实验指导要求，选择指定范围内实训项目，选取实验耗材和器材，进行虚拟实验，完成各种预设的实验要求，得出实验结果，自始至终学生都处于主导地位，体验虚拟仿真技术带来的视觉和听觉效果，调动了学生的学习兴趣，提高了学生的动手能力，拓宽了学生的知识面，培养了学生的创新思维，锻炼了学生实际解决问题的能力［6］。

1.2 模拟真实教学维修环境

随着科技的发展，临床检验仪器在设计上越来越精密，智能化程度越来越高，体积也越来越小，但是机械装置、气动装置、电路装置、传动马达、传感器和集成电路一个也不能少，临床检验仪器内部结构越来越紧凑，电路板集成度越来越高，这给临床检验仪器设备维修教学造成了很大的困难，机器不好拆，拆下来不好修，修好不好装，尤其是向学生讲授临床检验仪器内部结构的时候，无法拆开仪器设备进行一一对应讲解。而引入VR的三维动画模型，则可以较为容易地让学生在计算机上操作，对临床检验仪器进行逐步拆解，对应感知并分析，然后再从内到外一一对应组装和调试，具体到每一个单元装置、电路、水路、气路、电源板、控制板、AD板和集成芯片等，极大提高了学生的感性和理性认识，加强了学生的学习实训效果［7］。

1.3 突破维修时间和空间的限制

一台临床检验仪器从出现故障到维修调试好重新投入使用，往往需要数小时甚至数日，而一堂实训课只有90 min，在设备维修实训时，不可能从分析、拆卸、维修、组装和调试做到面面俱到，时间上极大限制实训过程，而采用虚拟仿真技术，简化了临床检验仪器设备的拆卸、维修、组装和调试的时间过程，学生无需动手拆卸、维修、组装和调试机器，只需操作计算机，分析原因，对临床检验仪器从外到内，一层一层剥去，再按序组装调试，三维动画直观、逼真及形象，最终得出实验结果。节约的时间可以用来分析临床检验仪器设备出现此类故障的原因和今后维修注意事项，既抓住了实训课的重点，又解决了维修的难点，还加强了学生学习临床检验仪器设备维修实训课的学习效果［8］。

1.4 节约医学实验教学经费

随着高校的不断扩招，学生人数的大幅增加，学校实验室的使用日趋紧张，昂贵的教学仪器和实训耗材费用居高不下，不仅影响到正常实验教学，而且影响到教师的科研工作，逐渐成为医学实验教学质量和科研开展的“瓶颈”，一直以来是困扰医学实训教学的难题。充分利用VR，采用互联网+和计算机辅助教学虚拟软件，模拟实验过程，分析实验步骤，思索实验中可能出现的每个细节，再进行实验操作，可以避免因实验某一步骤出错，或实验试剂计量过高，导致该实验无法继续进行，从而节约教学实训经费［9］。VR可以弥补教学条件的不足、打破教学时间和空间的限制，避免或减少真实操作所带来的不可控风险。

2 虚拟仿真技术的应用

2.1 一般资料

选取漯河医学高等专科学校2014级三年制专科检验1班90名学生，并随机将其分对照组和观察组，每组45人，年龄18～20岁，均为统招普通三年制专科学生。对照组采用传统教学模式；观察组采用引入VR有机结合模式［10-11］。学生所学课程相同，年龄、性别和爱好无大的差异。对比已学的上一年的人体解剖学、生理学、病理学、医用化学、生物化学、药理学、疾病概要、生物免疫学、寄生虫学、传染病学、卫生统计学和毛泽东概论12门学科的平均成绩，对照组为（84.7±4.1）分，观察组为（84.9±5.4）分，两组相比无明显性差异。

2.2 VR学习方法

VR学习方法分为3个步骤：①激发学习兴趣，教师向学生介绍VR的基础知识、采用的必要性和现实意义等，并听取学生的建设性意见，激发起学生了解VR浓厚兴趣［12］；②制作试验模块和应用，根据实验室的实际情况和学生的反馈意见，制作切合课程实际的VR试验模块，适当增加扩展性实验，必要时安排学生走进实验室实地观察或动手操作；③建立VR实训模块考核，评估学生的学习成绩和实训效果［13-14］。

2.3 统计学方法

学期课程结束后，通过考试测评学生的学习成绩，包括笔试成绩和实训技能操作成绩。采用统计学软件SPSS 19.0进行数据统计、处理并分析得出结果，计量资料以均数±标准差（±s）表示，采用t检验；以P＜0.05为差异有统计学意义［15］。

2.4 结果

观察组理论成绩及实训技能考试成绩均好于对照组，两组相比，差异有统计学意义（t=2.27，t=2.16；P＜0.05），见表1。

表1 观察组与对照组学生理论成绩对比(±s)

表1 观察组与对照组学生理论成绩对比(±s)

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3 讨论

遵循教育部“要重视学生在教学活动中的主体地位，充分调动学生学习的积极性、主动性和创造性”的精神，将VR积极有效的应用到教学中来，利用实验室现有的设备器材，根据教学大纲和实验指导的要求，结合学校的实际情况，制作尽可能多的实验模块。VR使教学内容变的生动具体，形象逼真，学生更容易接受，学习更有效果，极大拓宽了学生的知识和视野，大幅度提高了学生的学习成绩和学习兴趣。

研究结果显示，观察组理论成绩及实训技能考核成绩均好于对照组，表明采用VR模式的教学应用，在一定程度上提高了学生的学习成绩和学习效果，优于传统的教学模式［16］。

4 结语

VR作为一种新的认知工具和知识载体，必将给医学教育注入新的活力，将其应用于临床检验仪器设备维修教学中，不但能够提高教师的教学水平、改善实训中心的实验环境，而且能够优化教学过程，解决传统教学中的师资、场地和时间等困难，更能增强学生的学习成绩、学习兴趣和动手能力，从根本上满足了学校和师生的共同需求，得到共赢。

参考文献

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［16］张斌斌，曹高健，金凯，等.虚拟高仿真病例在教学病历讨论中的应用［J］.中国现代医生，2010，16（26）：81-82.

①漯河医学高等专科学校教务处 河南 漯河 462002

［文章编号］1672-8270（2016）05-0053-03 ［中图分类号］ R197.39

［文献标识码］A

DOI:10.3969/J.ISSN.1672-8270.2016.05.017

作者简介

收稿日期：2016-02-20

*基金项目：河南省医学教育教学改革与研究项目（WJLX2014081）“任务驱动法在医学高专影像电子学教学中的实践与研究”

The application of virtual reality in experimental teaching of clinical laboratory equipment maintenance

LI Yu-hong

China Medical Equipment，2016，13（5）:53-55.

［Abstract］ Objective: To explore the function of virtual reality in clinical laboratory equipment maintenance teaching depends on present condition of Luohe medical college. Methods: 90 college students from laboratory medicine department were selected as experiment target. They were divided into control group and experiment group and each group were 45 students. All the chosen students had no significant difference in subjects， ages and hobbies. Traditional teaching was used in the control group and virtual reality was introduced in the teaching of the experiment group. Results: Scores of written exam and training operation were analyzed with SPSS19.0. It showed that the scores of the experiment group were better than those of the control group. Conclusion: Application of virtual reality in clinical laboratory equipment maintenance teaching can improve students’ scores and effects

［Key words］Clinical testing instrument； Equipment maintenance； Virtual reality； Teaching