利用虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分子診斷實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究

竇迪

（四川中醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校，四川 綿陽 621000）

0 引言

分子診斷實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要是借助分子生物學(xué)技術(shù)，對(duì)人體內(nèi)源性和外源性生物分子體系結(jié)構(gòu)和變化進(jìn)行研究，是一門新興學(xué)科。由于分子診斷技術(shù)突出的高靈敏度和前瞻性特性，對(duì)于學(xué)生的專業(yè)培訓(xùn)是一項(xiàng)重要內(nèi)容，直接關(guān)乎到學(xué)生后續(xù)是否可以勝任崗位工作需求。所以，應(yīng)該進(jìn)一步推動(dòng)分子診斷實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，但是由于傳統(tǒng)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中儀器設(shè)備老化，因此需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，在不同程度上影響教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。所以，應(yīng)該充分發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)室優(yōu)勢(shì)，在分子診斷實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用可以有效推動(dòng)教學(xué)改革，為后續(xù)相關(guān)教學(xué)活動(dòng)有序開展提供參考。

1 虛擬實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)概述

虛擬實(shí)驗(yàn)室經(jīng)過發(fā)展和完善，逐漸形成了一套切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其中包括儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對(duì)象和實(shí)驗(yàn)環(huán)境等多種元素。學(xué)生通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)即可操作虛擬儀器設(shè)備，結(jié)合具體的實(shí)驗(yàn)要求形成完整的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)分子診斷實(shí)驗(yàn)，并且可以對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行深入分析和處理，從而可以獲得更加直觀的感官刺激。就虛擬實(shí)驗(yàn)室特點(diǎn)來看，主要包括構(gòu)想性、交互性和沉浸性特點(diǎn)[1]。其中交互性主要是指在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)物體的信息反饋，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)更加實(shí)時(shí)；構(gòu)想性則是強(qiáng)調(diào)在虛擬實(shí)驗(yàn)室中尋找合適的場(chǎng)景進(jìn)行開發(fā)，促使學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中獲得深層次的體驗(yàn)和感知，有助于促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)造力發(fā)揮，提升實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>

2 分子診斷實(shí)驗(yàn)中虛擬實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)

2.1 教學(xué)形式多樣化

通過虛擬實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用，可以將分子診斷實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過多種形式呈現(xiàn)出來，改變以往教學(xué)中文字、圖片單一的呈現(xiàn)形式，帶給學(xué)生全方位的感官?zèng)_擊，促使教學(xué)活動(dòng)更具趣味性[2]。虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)具有真實(shí)性特點(diǎn)，通過創(chuàng)設(shè)三維模型將內(nèi)容呈現(xiàn)在學(xué)生面前，在虛擬學(xué)習(xí)情境中帶給學(xué)生深刻的情感體驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，有助于提升學(xué)習(xí)質(zhì)量。諸如，聚合酶鏈反應(yīng)試驗(yàn)中，作為分子診斷實(shí)驗(yàn)的一項(xiàng)技術(shù)，PCR技術(shù)實(shí)驗(yàn)過程較為復(fù)雜，需要分多個(gè)實(shí)驗(yàn)組，優(yōu)勢(shì)較為突出，易于學(xué)生的理解和記憶。通過虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)組織PCR實(shí)驗(yàn)，有效降低外界因素的干擾和影響，促使實(shí)驗(yàn)活動(dòng)可以自由完成，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)環(huán)境的同時(shí)，為后續(xù)的現(xiàn)實(shí)環(huán)境實(shí)驗(yàn)活動(dòng)開展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和保障[3]。

2.2 彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)條件不足

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，受到場(chǎng)地、儀器條件的限制，無法保證每一位學(xué)生都可以親自動(dòng)手實(shí)踐。而在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)上組織虛擬實(shí)驗(yàn)，可以有效打破瓶頸限制，降低設(shè)備采購(gòu)成本和維護(hù)成本，可以有效帶給學(xué)生更加深層次的體會(huì)和感受，有助于降低教學(xué)成本[4]。需要注意的是，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)上輔助教學(xué)活動(dòng)開展，創(chuàng)建虛擬環(huán)境，為每位學(xué)生提供實(shí)踐操作機(jī)會(huì)，降低實(shí)體實(shí)驗(yàn)室建設(shè)壓力的同時(shí)，促使操作更為便利。實(shí)驗(yàn)過程中由于很多存在毒性的材料，不需要實(shí)務(wù)操作即可實(shí)驗(yàn)，可以有效降低實(shí)驗(yàn)過程中存在的安全隱患，自由度更大，幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，提升實(shí)踐操作能力，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提升具有重要促進(jìn)作用[5]。

2.3 虛擬實(shí)驗(yàn)室打破時(shí)空限制

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在合計(jì)應(yīng)用中，很容易受到時(shí)間和空間限制，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)無法靈活運(yùn)行，將會(huì)嚴(yán)重影響到教學(xué)效果。通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立虛擬實(shí)驗(yàn)室，有助于改善傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中的缺陷和不足，打破時(shí)間和空間的限制，模擬更加真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)更容易被控制。學(xué)生可以結(jié)合實(shí)際情況自由進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，反復(fù)聯(lián)系實(shí)驗(yàn)。

3 虛擬實(shí)驗(yàn)室在分子診斷實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，深入挖掘教材內(nèi)容

為了可以有效提升分子診斷實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效，可以借助利用先進(jìn)技術(shù)，從而深入挖掘教材內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。通過互聯(lián)網(wǎng)整合教育資源，拓寬教學(xué)空間，結(jié)合實(shí)際需要選擇合適的虛擬實(shí)驗(yàn)素材內(nèi)容，有助于激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。諸如，在虛擬實(shí)驗(yàn)室中組織PCR、DNA提取和瓊脂糖電泳實(shí)驗(yàn)，是培養(yǎng)學(xué)生崗位實(shí)踐能力的關(guān)鍵所在。對(duì)于很少接觸分子診斷實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，根據(jù)實(shí)驗(yàn)提示摸索實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，可以有效提升實(shí)驗(yàn)效率和試驗(yàn)質(zhì)量[6]。而在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展背景下，通過虛擬實(shí)驗(yàn)室可以增設(shè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，拓寬知識(shí)面的廣度和深度，為后續(xù)教學(xué)活動(dòng)有序開展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和保障。

但是，當(dāng)前我國(guó)分子診斷實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，主要是采用單元操作方式，實(shí)驗(yàn)單元之間缺少緊密聯(lián)系[7]。在實(shí)踐中引入虛擬實(shí)驗(yàn)素材，有助于進(jìn)一步強(qiáng)化各個(gè)單元之間內(nèi)在聯(lián)系。諸如，在核酸純化與鑒定實(shí)驗(yàn)課中，只有少數(shù)的兩個(gè)單元，包括質(zhì)粒DNA提取和DNA鑒定，通過虛擬實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用，可以將重組DNA轉(zhuǎn)化、大腸埃希菌感受態(tài)細(xì)胞制備實(shí)驗(yàn)，通過多樣化的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教學(xué)有效性。

3.2 虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)方法

在分子診斷實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過虛擬實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用，可以有效改善傳統(tǒng)教學(xué)方法中的缺陷和不足，促使虛擬試驗(yàn)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)有機(jī)整合在一起，為教學(xué)活動(dòng)有序開展提供堅(jiān)實(shí)的資源保障。教師應(yīng)該充分發(fā)揮自身的引導(dǎo)作用，可以加強(qiáng)理論教學(xué)和虛擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)之間的聯(lián)系，將原有抽象的內(nèi)容轉(zhuǎn)變成生動(dòng)形象從而在學(xué)生面前展現(xiàn)出來，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)，充分挖掘?qū)W生潛力和價(jià)值。在虛擬實(shí)驗(yàn)課上，在教師指導(dǎo)下開展計(jì)算機(jī)實(shí)踐活動(dòng)，積極參與到虛擬實(shí)驗(yàn)中，獲得更加直觀的感受。與此同時(shí)，結(jié)合實(shí)際情況開展虛擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，通過計(jì)算機(jī)操作可以有效改善傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足，實(shí)現(xiàn)教學(xué)方式的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，幫助學(xué)生更為直觀的學(xué)習(xí)知識(shí)，切實(shí)提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，為后續(xù)教學(xué)活動(dòng)有序開展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[8]。

4 結(jié)論

綜上所述，在分子診斷實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革持續(xù)深化下，由于傳統(tǒng)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中儀器設(shè)備老化，教學(xué)模式單一，難以有效調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力。而虛擬實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用，有助于教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)形象的展現(xiàn)在學(xué)生面前，有效提升教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。