虚拟实验室在核医学实验教学中的应用

陶绍能++黄鹤

摘 要 具体阐述虚拟实验室的内涵、在实际教学运用中的利与弊。虚拟实验室建设将是今后核医学实验课教学改革重要方向，值得推广。

关键词 核医学；虚拟实验室；教学改革

中图分类号：TP391.9 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2016）24-0061-02

Application of Virtual Laboratory in Experiment Teaching of Nuclear Medicine//TAO Shaoneng， HUANG He

Abstract The article elaborates the conception of virtual laboratory， in the actual teaching use of the advantages and disadvantages. Vir-tual laboratory construction will be the important direction of future nuclear medicine experiment teaching reform， is worth promoting.

Key words nuclear medicine； virtual laboratory； teaching reform

1 引言

核医学是一门研究核技术在医学中应用及其理论的学科，或者说是用放射性核素诊断、治疗疾病和进行医学研究的医学学科。核医学实验课在核医学教学中扮演着重要的作用，实验可以将所学理论知识与实践能力有机结合，对学生更加深刻地理解理论教学内容，激发学生的学习热情具有重要的作用；同时能提高学生的动手能力，提高学生观察事物和解决问题的能力。因此，实验课教学是核医学教学不可分割的一部分。

但是在目前的高等医学院校核医学实验课教学过程中也存在许多问题，如何提高核医学实验课教学水平，是当前高等医学院校核医学教学中重要的研究课题。近年来，随着计算机及网络技术的发展，构建虚拟实验室成为一个很好的选择[1]。

2 核医学实验课教学中存在的问题

核医学的内容包括核素显像、功能测定、放射性核素治疗和体外分析，这些方面的内容都有相应的实验课，这些技能是临床医学生必须掌握的基本技能。从核医学涉及的内容可以发现，核医学实验课跨度大，涉及影像和临床检验等多种临床技术。同时，放射性核素对人体会产生危害，由于学生对放射性的畏惧心理[2]，导致部分学生在实验课上不愿动手，这给核医学实验课教学带来较大的困难。另外，在我国高等医学院校，核医学实验课教学几乎都存在教学课时较少，教学手段单一，实验经费不足，学生对其认识不足，有些实验需要的大型医疗设备不足等问题。

3 核医学虚拟实验室的构建及其作用

何谓虚拟实验室 虚拟实验室（Virtual laboratory）由美国的威廉·沃尔夫在1989年首先提出，是由计算机模拟真实实验环境的一种虚拟现实技术。随着互联网和计算机技术的迅猛发展，在计算机上构建一个可视化的三维环境，操作人员通过相应设备对虚拟的目标进行操控，从而产生与真实环境相近的体验[3]。它具有成本低、效率高、功能全、协作性等特点[4]。

核医学虚拟实验室的构建 结合核医学教学目的、教学要求，利用3D、VRML、HTML、Max等软件制作出与核医学相关模型，将SPECT、PET/CT、放射免疫分析仪等数据导入相应软件中，模拟出实验场地、设备、仪器和各种所需要的试剂药品，结合实验要求，开发出虚拟实验室。通过三维仿真建模技术，可将核医学虚拟实验室分为体外分析、核素显像、功能测定、放射性核素治疗等几个模块，使学生能够更加方便地实现人机交互，从多种角度观察、操作和学习，更加深入地投入所学知识中。

虚拟实验室应用于核医学实验教学中的作用

1）避免了放射性辐射的危害。核医学实验都要使用放射性同位素，这是它区别于其他临床学科实验的一个显著特点。因此，核医学实验几乎都是放射性实验，所用的放射源多数是开放性的，对操作者的放射性辐射是不可避免的，可以造成对机体的确定性和随机性效应，存在较大的安全隐患[5]。虚拟实验室为仿真实验室，提供了等同于真实的实验环境，但是不接触放射源，避免了放射性辐射。

2）增强了教学效果。相对于传统教学，虚拟实验室可以将实验过程中的图像、文字、动画和声音等各因素融为一体，因而具有智能性、仿真性、趣味性、随意性、多样性等特点[6]。这些特点使虚拟实验室有利于培养学生的创新能力、独立解决问题的思维能力[7]，极大地提高了学生的学习效率，增强了教学效果。

3）降低实验室成本。随着高等教育进入大众化教育，高校大学生数量急剧增加，所需实验设备、试剂、药品和教学人员等教学资源不足的问题逐渐显现出来。虚拟实验室可以提供学生利用电脑进行操作，获得实验的真实感受，使实验教学效果不变，但是大大降低实验成本。另外，虚拟实验室还可以通过网络技术实现资源共享，避免大型医疗仪器的重复购置，节约了教学资本[8]。

虚拟实验室的局限 虽然虚拟实验室有许多优点，但是在实际教学过程中尚不能完全取代真实实验。原因在于：

1）虚拟实验室是通过计算机模拟实验操作，无法锻炼学生真正的动手能力；

2）真实实验过程中有许多干扰因素和一些无法解释的实验现象出现，这是虚拟实验无法模拟的；

3）虚拟实验对教师有较高的计算机专业要求，而医学高等院校教师一般在这方面的专业知识较薄弱，这是当前医学高等院校亟待解决的问题；

4）虚拟实验一般是一人完成，不利于培养学生的团队合作精神。

4 结语

虚拟实验室作为一种新兴的实验教学平台，拥有传统实验教学无可比拟的一些优势，拥有广阔的应用前景。目前，国内外多所大学将虚拟实验室应用于医学实验教学，成为近年来实验教学改革的一个热点。但是，虚拟实验室与传统实验室相比较，仍有一些弊端。实践证明，在核医学实验教学过程中构建虚拟实验室具有重要意义，符合核医学教学改革方向，必将为核医学实验教学水平的提高发挥重要作用，在实际应用中要扬长避短，使其更好地为实验教学服务。

参考文献

[1]刘尚辉，娄岩，刘佳，等.基于医学教学的虚拟实验室建设与应用[J].中国医学教育技术，2015，29（6）：639-641.

[2]郝喜燕，王雪梅，张凯秀.核医学学生放射性药物制备带教体会[J].内蒙古医科大学学报，2014（S2）：396-398.

[3]刘胜兵，王鑫泉，曹利仙，等.虚拟实验室与组织胚胎学实验教学[J].实验室研究与探索，2013，32（2）：157-158，203.

[4]许晔.虚拟实验室技术在生物教學中的应用[J].江苏第二师范学院学报：自然科学版，2013（6）：36-37.

[5]张凯秀，王雪梅，郝喜燕.放射性辐射防护的理论实践转换临床带教[J].内蒙古医科大学学报，2014（S2）：400-402.

[6]赵宏波，李增江，何新民.虚拟实验室在医学影像实验教学的应用展望[J].现代医用影像学，2007，16（1）：46-47.

[7]石新丽，唐飞羽，孙梦雯，等.虚拟实验室在医学实验教学中的应用研究[J].实验技术与管理，2014（6）：114-116.

[8]刘泽良.发挥虚拟实验室建设对实验教学的促进作用[J].实验技术与管理，2011，28（7）：193-194，197.