教育部从2013年开始启动了国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作,目的是高效管理实验教学资源,实现校内外、本地区及更广范围的实验教学资源共享,满足多地区、多学院和多学科专业的虚拟仿真实验教学需要。在国家信息化发展战略指引下,信息技术在教育教学领域和管理过程中的应用逐步深入,教育信息化在培养学生创新精神和实践能力方面的作用不断凸显,极大地促进了教育模式、教学方法和学习方式的深刻变革。虚拟仿真实验教学中心建设顺应了教育信息化的发展趋势和现实需要,必将对高等教育质量的提升和实验教学改革的深化产生积极而重要的影响。
我院为地方高校医学院,近几年来招生规模不断扩大,实验场地、经费和设施越来越满足不了实验教学的基本需要。而随着教育改革的不断深入,学生实际操作能力和创新能力的培养,越来越受到重视。为适应医学教育的发展要求,我院将原有的各学科实验室整合在一起,成立了基础医学实验中心,并构建了“实验室人、财、物统管共用、统一调配、协调发展”的新型实验室管理模式叫。在新的管理模式下,要推动基础医学实验教学改革,提高基础医学实验教学质量,实验教学平台建设必不可少。现有的基础医学实验教学模式大多遵从传统的医学实验教学模式,越来越满足不了现代教育教学发展的要求,有些基础医学实验标本和耗材难于购置,比如局部解剖学、系统解剖学、断层解剖学等课程需要的大量尸体,部分稀缺的微生物、寄生虫大体标本,狗、猴子等特殊实验动物等;还有某些实验存在极大的危险性,如分子生物学实验和免疫学实验所必须使用的一些有毒有害试剂具有强致癌或神经毒性作用;医学微生物学实验中需要的强致病菌(如霍乱弧菌、痢疾杆菌、结核分歧杆菌、艾滋病毒、SARS病毒等),一旦学生操作不慎或失误都会对学生和周围人群的健康造成极大威胁。这些问题都严重制约了基础医学实验教学水平的提高,不利于扩展学生的专业视野。因此,推动基础医学虚拟仿真实验教学平台的建设迫在眉睫。我院正着力规划虚拟仿真实验教学平台建设,力争早日建成国家级虚拟仿真实验教学中心。目前我们根据实际情况分析,从以下几个方面加强管理,以推动基础医学虚拟仿真实验教学平台的建设。
1 完善运行机制,提高管理质量,为虚拟仿真实验室建设提供制度保障
基础医学实验中心实行主任负责制,实验中心的实验教学平台按学科群和功能分为病原学、机能学、化学与生物化学、形态学及显微镜室五个功能实验室模块。每个实验室模块安排一名业务能力强、政治素质高的实验技术人员为负责人,主要负责本学科实验室的日常实验教学管理工作,包括实验教学准备工作的安排和协调、实验材料请购计划的制定、实验室安全及实验室其他相关管理工作等。要求实验技术人员在实验准备工作中相互协作,实行既有明确分工,又有相互合作的工作模式,这样有利于调动实验技术人员参与教师实验教学改革的积极性和主动性。同时,各实验室的安全问题有具体人负责,使各个实验室的安全管理落到实处,保障了实验教学的安全有序。这为建设基础医学虚拟仿真实验教学中心提供了必要保障。
2 强化统一管理,促进资源整合与共享,为虚拟仿真实验室建设提供先决条件
实验中心在新的实验室管理模式下,按照实验室人、财、物统管共用,统一调配、协调发展的原则,加强了实验室的统一管理,有利于提高实验设备的利用率,真正实现了资源共享,杜绝了重复建设,减少了资源的浪费。此外,通过集中财力有计划、分步骤地进行实验室建设,使各学科实验室都相继得到发展。通过调研各学科实验室的现状,根据实验教学需求的轻重缓急,在满足其他各学科基本实验教学需要的前提下,首先集中财力建设解剖学实验教学平台,一次性解决了解剖学骨标本严重不足的问题,并陆续购置了局部解剖学教学急需的解剖学模型,使解剖学实验室的教学条件得到了显著改善;之后,又相继先后集中项目资金购置了150台套数码显微互动系统,极大地改善了组织胚胎学、病理学以及微生物等病原学微观形态学的教学条件;同时,利用各种渠道的经费来源,集中资金先后购置了30台套生物机能实验系统,使机能实验室的设备得到了更新,满足了生理、药理、病理生理等机能实验教学的基本需求;通过集中资金,实验中心实现了一次性购买实验教学急需的病理学和组织胚胎学切片、微生物学和寄生虫学涂片,药学的药材切片等,改变了以往教学资源紧缺的局面,逐个解决了相关学科实验教学的燃眉之急。随着各学科实验室装备和实验设施的不断改进,实验教学条件得到了显著改善,对提高我院基础医学实验教学质量产生了积极作用。资金的统一支配加快了各实验的建设与发展,为基础医学虚拟仿真实验教学中心建设提供必要的物质基础。资源管理上的实质共享,为顺利完成基础医学虚拟仿真实验教学中心建设提供了必要的可行性条件。
3 对实验技术人员实行量化考核,充分调动实验室人员的工作积极性和主动性
实验技术人员是医学教育教师队伍的重要组成部分,他们在实验教学、科学研究、学科建设和实验室建设与发展中起着举足轻重的作用。由于基础医学各学科实验室的特殊性差异、工作性质、劳动强度以及实验准备的工作模式等存在很大差别,在实验中心的管理模式下,所有实验技术人员由实验中心一个部门统一管理,传统的考核评价办法已不能适应新的管理体系,并常常引起各种矛盾和冲突,打击了他们的学习和工作积极性,从而不愿意主动学习新技术、新知识,更不愿意接受新的工作任务,严重影响了实验中心的管理工作效率。为了科学、合理地评价实验技术人员的工作绩效,充分调动其工作积极性、主动性和创造性,根据实际情况制定了我院实验技术人员年终考核方案。主要从德、能、勤、绩四个方面对实验技术人员在实验教学准备、实验室建设与管理以及参与实验中心公益性事务等方面的工作进行量化考核。具体包括实验教学工作量(即工作业绩)A和实验教学服务工作质量与效果综合评价B两方面,各占50%。其中实验教学工作量A包括实验课的准备工作学时A1、实验室管理工作量A2、实验用标本的制备工作量A3和实验室其他工作量A4四个方面。实验课准备工作学时A1的具体计算,需首先明确各岗位的岗位职责,根据各岗位工作的性质和劳动强度设置相应的课程类型系数K1;根据每次实验课学生人数设置人数调节系数K2;根据实验课是否进行实验教学改革或是否为新开设实验设置教改系数K3,通过系数来权衡各学科实验教学准备工作量,折算出标准学时工作量作为实验课准备工作学时A1,A1=年计划学时数x K1x ( K2+K3 )。实验室管理工作量A2包括实验室各种财产的清理及保管、建立账目、请购计划,实验室相关数据的统计、实验室的建设管理及与其他各项未纳入量化的相关工作等,按统一标准根据各实验室工作量的大小将这部分管理工作进行量化。A3和A4按实际完成的工作计算学时数,这样计算出教学工作量A。至于实验教学服务工作质量与效果综合评价B的计算则通过三方评议,按服务质量优劣和团结协作好坏由服务对象(即本学科的教师)、主管领导(学院分管院长和实验室主任)、同行(实验中心所有实验技术人员)三方分别按百分制打分,然后按照50% : 30% : 20%的比例折算后求和,计算出三方评议得分B。最后按照下列公式计算每个实验技术人员的综合得分C,C =(个人实际工作量A一额定工作量)/(实际最高工作量A一额定工作量)x20 +30 +B x50%。按C的大小进行排序,再分别按大学和学院的优秀评选比例计算出校级优秀和院级优秀名额,并按排序推选校级优秀和院级优秀。
新的实验技术人员考核办法经过不断完善和健全,在很大程度上调动了实验技术人员的工作积极性、主动性和创造性,使以往没人愿意做的工作有人自愿去做,工作岗位的安排与调度也比以往更加容易,实验技术人员更愿意接受新的工作任务和工作安排。这些激励的考核办法也为基础医学虚拟仿真实验教学中心的科学管理和良好运行提供了必要保障。
4 更新实验教学理念,加快实验教学信息化进程,促进虚拟仿真实验室建设
4.1 构建基础医学虚拟仿真实验室的必要性
随着高等教育改革的不断深化,传统的医学实验教学模式受到专业特殊性、场地、设备、师资等众多因素的限制,极大地制约着学生创新意识和创新能力的培养。20世纪90年代后期,虚拟仿真技术由于其高效率、低成本、安全性和灵活性等优点在国内医学院校的实验教学中逐渐得到应用,为医学教育改革及专业人才培养开辟了新的途径。在现代医学教育课程中,实验室训练操作是医学生获得必要综合技能不可或缺的环节之一。因此,在医学实践性教学环节中,利用计算机网络向学习者提供虚拟仿真实验实验室平台,让其通过网络的自主式、交互式学习,可以对传统教学手段进行有效的补充。比如,在基础医学实验中由于受医学伦理学限制或典型病理切片来源有限或有些高致病性微生物实验、剧毒类或放射性物质实验危险性大或涉及实验仪器昂贵,或操作专业性要求高,实验准备或操作时间太长等多种因素影响,限制了一些重要医学实验的开设。而这些实验恰恰是医学生必须要掌握或了解的知识。基础医学虚拟仿真实验教学平台通过提供相关虚拟仿真实验让学生进行重复仿真实验的标准操作,以了解规范的实验操作步骤或相关知识要点或形态特征,包括对医学仪器设备器械的正确使用方法。虚拟仿真实验中心的建立还可以减少昂贵的先进仪器、实验动物、实验试剂和器材的成本。此外,虚拟仿真系统在培养医学生实践创新能力中也具有重要作用,通过自主式和交互式学习而激发学生的求知欲,充分调动其学习积极性、主动性和创造性。
4.2 我院基础医学虚拟仿真实验教学现状
我院在虚拟仿真实验环境建设方面的意识起步较早,2005年我们即购进成都泰盟科技有限公司最初开发的机能学虚拟实验室系统,对辅助学生学习生理学、药理学、病理生理学实验技术发挥了重要作用。学生在机能实验学技能考试之前通过该虚拟仿真实验项目的学习,显著提高了他们的技能考试成绩。2013年我们又增加购买了其升级版本,即VBL -100医学虚拟实验系统,其涵盖了100多个机能学实验的模拟仿真。由于模拟仿真实验无需实验动物,无需实验准备即可帮助学生理解实验的操作步骤以及实验效果,对机能学实验教学起到了有益的补充,效果显著。2012年建成第一个150台学生机的显微数码互动实验室,用于病理与组织胚胎学形态学实验教学,并增加了数字切片网络系统的建设。2016年我们已初步建成解剖学虚拟仿真实验室,已安装调试好中国数字人解剖实验教学系统和数字互动式解剖教学系统。并计划按照国家建设虚拟仿真实验教学中心的要求整合资源,将原分散于各学科实验室的虚拟仿真实验教学软件统一到一个基于校园网的基础医学虚拟仿真实验大平台,实现统一身份认证、统一管理,建立基础医学虚拟仿真实验教学中心。
4.3 虚拟仿真实验系统在基础医学实验教学中的应用
虚拟仿真实验教学除了具有重要的信息化技术特征外,还具有两个非常重要的本质特征:其一,其必须具有高度仿真的虚拟实验环境和实验对象,学生可以在这个环境中开展与真实实验及其逼真的操作;其二,虚拟仿真实验是为本科教学设计的,它的内容必须满足教学大纲的要求。基础医学虚拟仿真实验项目作为基础医学实验的重要组成部分,主要任务还是真实实验的补充,并不是主体,也不能完全替代所有真实实验。在开展实验教学过程中,要求所有涉及虚拟仿真实验教学的课程必须是教学大纲要求的教学内容,且必须遵循“以实为本,以虚补实,能实不虚、虚实结合”的原则。在保证教学大纲要求的真实实验的基础上,适当增加虚拟仿真实验内容。譬如,机能实验学实验中,除完成教学计划安排的实体动物实验操作外,课中、课后或考试前安排在机能学虚拟仿真实验系统中学习其他没有条件开设的相关课程实验内容。作为一种新生事物,基础医学虚拟仿真实验教学平台在基础医学实验教学中的应用已经从最初的好奇、抵触甚至质疑,发展到目前已被多数老师和学生认可,并主动参与的实验教学方式及自主学习手段。
虚拟仿真实验教学平台建设是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容,是学科专业与信息技术深度融合的新产物,目前国家教育部高度重视。作为地方高校医学院,必须围绕国家教育部要求的虚拟仿真实验教学中心构建四个要素,即虚拟仿真实验教学资源、虚拟仿真实验教学的管理和共享平台、虚拟仿真实验教学和管理队伍以及虚拟仿真实验教学中心的管理体系,加强和完善实验教学示范中心的体制和制度建设,确保实验教学资源的整合共享、日常管理工作的正常运行和可持续发展,以推动虚拟仿真实验教学中心建设,力争早日建成符合时代发展要求和国家教育部要求的虚拟仿真实验教学中心,提高我院实验教学信息化水平。