利用虚拟实验室进行分子诊断实验教学的研究

窦迪

（四川中医药高等专科学校，四川 绵阳 621000）

0 引言

分子诊断实验教学主要是借助分子生物学技术，对人体内源性和外源性生物分子体系结构和变化进行研究，是一门新兴学科。由于分子诊断技术突出的高灵敏度和前瞻性特性，对于学生的专业培训是一项重要内容，直接关乎到学生后续是否可以胜任岗位工作需求。所以，应该进一步推动分子诊断实验教学改革，但是由于传统分子生物学实验中仪器设备老化，因此需要耗费大量的时间和精力，在不同程度上影响教学效率和教学质量。所以，应该充分发挥虚拟实验室优势，在分子诊断实验中应用可以有效推动教学改革，为后续相关教学活动有序开展提供参考。

1 虚拟实验室的特点概述

虚拟实验室经过发展和完善，逐渐形成了一套切实可行的实验系统，其中包括仪器设备、实验对象和实验环境等多种元素。学生通过计算机系统即可操作虚拟仪器设备，结合具体的实验要求形成完整的实验系统，在虚拟环境中进行实验，实现分子诊断实验，并且可以对数据信息进行深入分析和处理，从而可以获得更加直观的感官刺激。就虚拟实验室特点来看，主要包括构想性、交互性和沉浸性特点[1]。其中交互性主要是指在虚拟实验室中，可以实现对实验物体的信息反馈，实验活动更加实时；构想性则是强调在虚拟实验室中寻找合适的场景进行开发，促使学生可以在虚拟环境中获得深层次的体验和感知，有助于促进学生的创造力发挥，提升实验能力。

2 分子诊断实验中虚拟实验室的优势

2.1 教学形式多样化

通过虚拟实验室的应用，可以将分子诊断实验内容通过多种形式呈现出来，改变以往教学中文字、图片单一的呈现形式，带给学生全方位的感官冲击，促使教学活动更具趣味性[2]。虚拟实验技术具有真实性特点，通过创设三维模型将内容呈现在学生面前，在虚拟学习情境中带给学生深刻的情感体验，充分发挥学生的主观能动性，有助于提升学习质量。诸如，聚合酶链反应试验中，作为分子诊断实验的一项技术，PCR技术实验过程较为复杂，需要分多个实验组，优势较为突出，易于学生的理解和记忆。通过虚拟实验技术组织PCR实验，有效降低外界因素的干扰和影响，促使实验活动可以自由完成，优化实验环境的同时，为后续的现实环境实验活动开展打下坚实基础和保障[3]。

2.2 弥补实验教学条件不足

实验教学中，受到场地、仪器条件的限制，无法保证每一位学生都可以亲自动手实践。而在虚拟现实技术基础上组织虚拟实验，可以有效打破瓶颈限制，降低设备采购成本和维护成本，可以有效带给学生更加深层次的体会和感受，有助于降低教学成本[4]。需要注意的是，在虚拟现实技术基础上辅助教学活动开展，创建虚拟环境，为每位学生提供实践操作机会，降低实体实验室建设压力的同时，促使操作更为便利。实验过程中由于很多存在毒性的材料，不需要实务操作即可实验，可以有效降低实验过程中存在的安全隐患，自由度更大，帮助学生巩固所学知识的同时，提升实践操作能力，对于实验教学质量提升具有重要促进作用[5]。

2.3 虚拟实验室打破时空限制

传统实验教学模式在合计应用中，很容易受到时间和空间限制，实验活动无法灵活运行，将会严重影响到教学效果。通过虚拟现实技术建立虚拟实验室，有助于改善传统实验室中的缺陷和不足，打破时间和空间的限制，模拟更加真实的实验室环境，实验活动更容易被控制。学生可以结合实际情况自由进行实验，反复联系实验。

3 虚拟实验室在分子诊断实验教学中的应用

3.1 激发学生学习兴趣，深入挖掘教材内容

为了可以有效提升分子诊断实验教学成效，可以借助利用先进技术，从而深入挖掘教材内容，激发学生的学习兴趣。通过互联网整合教育资源，拓宽教学空间，结合实际需要选择合适的虚拟实验素材内容，有助于激发学生的实验兴趣。诸如，在虚拟实验室中组织PCR、DNA提取和琼脂糖电泳实验，是培养学生岗位实践能力的关键所在。对于很少接触分子诊断实验的学生，根据实验提示摸索实验进程，可以有效提升实验效率和试验质量[6]。而在科学技术快速发展背景下，通过虚拟实验室可以增设实验项目，激发学生学习兴趣的同时，拓宽知识面的广度和深度，为后续教学活动有序开展打下坚实基础和保障。

但是，当前我国分子诊断实验教学中，主要是采用单元操作方式，实验单元之间缺少紧密联系[7]。在实践中引入虚拟实验素材，有助于进一步强化各个单元之间内在联系。诸如，在核酸纯化与鉴定实验课中，只有少数的两个单元，包括质粒DNA提取和DNA鉴定，通过虚拟实验室的应用，可以将重组DNA转化、大肠埃希菌感受态细胞制备实验，通过多样化的实验活动来激发学生的学习兴趣，提升教学有效性。

3.2 虚实结合的实验方法

在分子诊断实验教学中，通过虚拟实验室的应用，可以有效改善传统教学方法中的缺陷和不足，促使虚拟试验和实际实验有机整合在一起，为教学活动有序开展提供坚实的资源保障。教师应该充分发挥自身的引导作用，可以加强理论教学和虚拟实验活动之间的联系，将原有抽象的内容转变成生动形象从而在学生面前展现出来，激发学生学习兴趣的同时，充分挖掘学生潜力和价值。在虚拟实验课上，在教师指导下开展计算机实践活动，积极参与到虚拟实验中，获得更加直观的感受。与此同时，结合实际情况开展虚拟实验活动，通过计算机操作可以有效改善传统实验的不足，实现教学方式的优势互补，帮助学生更为直观的学习知识，切实提升学生的实践操作能力，养成良好的学习习惯，为后续教学活动有序开展打下坚实基础[8]。

4 结论

综上所述，在分子诊断实验教学改革持续深化下，由于传统分子生物学实验中仪器设备老化，教学模式单一，难以有效调动学生学习兴趣，需要耗费大量的时间和精力。而虚拟实验室的应用，有助于教学内容生动形象的展现在学生面前，有效提升教学效率和教学质量。