医学仿真技术范文10篇

医学仿真技术范文篇1

[关键词]虚拟仿真;口腔医学;教育

虚拟仿真(virtualreality,VR),也称虚拟现实,是指利用计算机将虚拟组件融入现实生活,或通过创建令使用者沉浸其中的虚拟场景,进而提供视、听、触等感官刺激,并以此实现仿真的人机交互[1]。在教育领域,虚拟仿真技术的影响力日益扩大,在医疗培训、航空飞行模拟培训、驾驶模拟培训以及医疗紧急情况培训等领域卓有成效[2]。在医疗卫生领域,虚拟仿真技术越来越多用于临床前培训、技能评估与手术辅助。但目前,国内口腔医学教育仍以传统模型与头模系统为主,这种传统模式对于学生理论知识与技能操作掌握的帮助有很多不足。虚拟仿真技术能够克服传统教学模式的各种局限,提供模拟现实的学习体验,目前,越来越多的教育工作者开始探索将虚拟仿真技术应用于口腔医学教育,国内高校开始建立虚拟仿真实验教学中心,以便更好地提升教学质量与效率[3]。

1虚拟仿真应用于口腔医学教育的优势

目前国内外高校在口腔教育领域广泛使用头模系统,这种传统的教学方法因其抽象性和时空局限性,不利于学生理解理论知识、培养临床实践技能和临床思维。虚拟仿真技术因其技术特性,一定程度上克服了这些不足。首先,虚拟仿真系统通过计算机创建的虚拟实境,可以再现传统教学模式中难以向学生展现的复杂抽象解剖结构与疾病发展过程。其次,虚拟仿真技术可操作性较强,一个完整的虚拟仿真系统除具备模型、手机和马达等硬件设施,还在软件层面实现了对系统中各种仪器的统筹协作,能够进行准确的实时跟踪反馈。目前,虚拟仿真可以提供多种操作课程供学生学习,包括龋损去除、牙体预备、阻滞麻醉等[1,4,5]。第三,虚拟仿真系统避免了学生操作技能不熟练时临床实习的不安全性。Ziv等[6]证明在传统口腔医学教育项目中适当使用虚拟仿真可以更好地提升学生的临床操作技能,同时避免伤害患者,减少了临床实习不必要的医患矛盾,有利于学生自信心的建立[7]。第四,虚拟仿真技术摆脱了传统教学模式对于教师的依赖性,打破了时空局限,对于培养学生的学习积极性、自主性有着重要意义。Iwanaga等[8]分享在三维虚拟空间中远程在线讲授外科手术及相关解剖学的经验,并将其与传统的教学方法(即面对面课堂和在线课堂)进行比较,在新冠疫情可能长期存在的背景下,为远程教学提供了创新性的解决方案。

2虚拟仿真在口腔医学教育中的应用

得益于虚拟仿真技术在口腔教育领域的种种优势,国内外已有许多团队开展了将虚拟仿真技术应用于口腔医学教育的项目[9,10],获得了认可与好评,客观上也证明了该方向的广阔前景。目前口腔医学各个科目教学中虚拟仿真技术都有了一定的应用,现分述之。

2.1口腔解剖生理学

对于牙齿解剖形态与口腔颌面部软硬组织解剖的理解是口腔医学的基础。目前,口腔解剖生理课程主要采用二维图像材料进行教学。天然牙体积小,解剖结构精细,仅用二维图像很难对不同轴面的解剖结构进行标识,虚拟仿真技术可以利用虚拟现实环境,呈现牙齿形态或解剖结构的三维空间图像,借助软件“放大与缩小”、“旋转与移动”等功能,方便对于牙齿细微的解剖标志进行查看[11]。三维空间的教学效果已被证实优于二维平面的教学[12]。Reymus等[13]研究了虚拟仿真技术在牙齿根管形态教学中的应用,其团队比较了3D打印模型与根尖周X线片、根管系统CBCT重建影像、虚拟仿真学习根管系统的教学效果。结果显示,学生们通过CBCT重建影像与虚拟现实学习的效果要优于通过3D打印模型和二维X线片学习的效果,虚拟现实场景下对牙齿解剖学特征的识别和根管结构的理解更深刻,此研究展示了虚拟仿真技术应用于口腔解剖学教学的积极效果。

2.2牙体牙髓病学

牙体牙髓病学是一门实践内容较多的专业,涉及备洞、开髓、根管预备等操作。口腔医学生只有掌握各种操作技巧,才能有效安全地对患者进行椅旁治疗。目前在牙体牙髓病学教学中,塑料牙的使用非常广泛,但其解剖结构的单一限制了学生对于复杂根管系统的认知,这种认知对于根管治疗的训练至关重要[14,15]。另外,离体牙由于卫生与伦理问题,其使用也受到限制。虚拟仿真技术可以利用牙齿的CT扫描数据生成虚拟牙齿模型,作为虚拟的训练牙提供了多样化的根管解剖结构,弥补了传统塑料牙根管大小、形状、位置单一的不足。根管治疗中,确定根管预备质量至关重要,传统教学过程中通过主观性强的目测进行根管预备的评估,Yin等[14]首次尝试开发了一种基于虚拟仿真技术的自动评分系统,该系统通过与5名牙髓专家的评分进行比较,结果显示系统的评估结果与专家评估结果高度一致,这提示基于虚拟仿真技术的技能评估在牙体牙髓病学培训中的应用充满前景。

2.3口腔修复学

牙体预备是口腔修复学重要的操作内容,关于牙齿硬度的触觉反馈在临床医生实际操作过程中至关重要,但目前广泛用于口腔修复学临床前培训的塑料牙在硬度上无法与真实牙齿相比拟。Dixon等[16]证明通过牙科模拟器来模拟牙体预备过程中的触觉反馈是有效的。已有众多研究将虚拟仿真技术应用于口腔修复学的牙体预备教学过程中[2,17],通过各类型虚拟仿真牙医培训系统模拟对虚拟患者进行诊断和诊疗规划,以及模拟牙体预备过程中口镜反射、车针更换、高速手机的控制、医师与患者的体位调节。得益于虚拟仿真技术提供的高分辨率的视像、逼真的触觉和音效体验,学生能够在虚拟实境中进行学习,改善其学习体验,激发学生自主学习能力。抽象概念如何形象理解是口腔修复教学过程的另一个难题,得益于数字化技术在口腔修复领域的应用,通过数字化印模技术及模型扫描技术,临床上的任何信息均可转移到虚拟仿真系统当中,各种修复体的制作流程可以得到具体形象的记录,这些具有专业水准的素材来源可以作为临床前教学的资料库[18]。

2.4口腔种植学

随着口腔种植技术的发展与临床口腔种植需求的增加,越来越多的医学院校将口腔种植课程纳入本科教育[19]。目前国内本科阶段口腔种植学课程主要依靠课堂理论讲解,学生缺少动手机会[20,21]。Kusumoto等[22]采用了一种新型的种植手术模拟系统,该系统包括触觉反馈系统和下颌骨三维CT图像,反馈系统模拟了种植手术过程中骨钻孔的震动与手机的声音,通过触觉反馈装置将一个圆柱形种植体模型植入到颌骨的三维图像中来对种植体植入的全过程进行模拟。Zhang等[21]将虚拟仿真系统与颌骨模型相结合用于下颌种植手术教学,结果显示使用虚拟仿真技术,尤其是结合下颌模型学习的学生表现出了更优秀的理论成绩与操作水平。虚拟仿真技术在操作过程中虽然可以提供画面构建和触觉反馈,但其在视觉、听觉、触觉方面的模拟程度仍有待加强,配合传统模型的虚拟仿真系统有可能弥补此不足。

2.5牙周病学

牙周病学诊疗过程中口腔医生会依靠触觉来进行诊断和外科手术,目前国内口腔院校主要通过教师的模型演示来进行牙周手术教学。相较于其他学科,用于牙周探诊及治疗操作的模拟器要兼顾软硬组织的状况,增加了模拟器开发的难度。伊利诺斯大学芝加哥分校开发了一款专门用于牙周病学操作训练与评估的牙科模拟器,通过触觉模拟器触摸牙齿、牙龈和结石表面,模拟真实的触感[23]。Steinberg等[24]研究证实,基于触觉的牙周模拟器能够提供足够的真实感,可以作为牙周病治疗的教学工具。Luciano等[23]将虚拟现实牙科模拟器用于牙周病学的教学,学生通过在牙齿表面移动VR仪器,在牙根表面感受牙龈边缘与牙周袋的触觉,通过触觉反馈区分不同区域的质感,并定位龈下结石的区域,从而加深对牙周疾病的认识和感知。

2.6口腔颌面外科学

在我国,口腔颌面外科专培的进展较其他专科或亚专科的培训略慢,经验上也相对欠缺,培训制度尚未健全,这促使我们加快专培工作的开展[25]。外科住院医师在做手术前除了要掌握外科操作、解剖学和外科器械的基本知识外,还应进行超额学习,预演手术过程。因此,有必要使用新的技术改革目前的口腔外科教育,虚拟仿真技术也许会是一个选择。Zaragoza-Siqueiros等[26]报道了一种面向正颌手术(OGS)规划的虚拟仿真集成系统,允许临床医生使用专有的虚拟治疗计划软件来进行手术规划,帮助学生了解正颌外科手术的诊断和治疗过程。Sakowitz等[27]在正颌外科教学中引入虚拟仿真患者模型,通过虚拟患者让学生探索正颌手术病例的诊断和治疗计划,同时将他们置于一个基于行动和互动的学习环境,允许其在三维空间平面对虚拟患者的上下颌进行操作,模拟多种颌骨手术,如双侧矢状劈裂截骨术(BSSO)、一段或两段LeFrtoⅠ截骨术。将基于触觉反馈的虚拟仿真系统应用于口腔颌面外科教学,还可进行传统教学模式难以形象展示的其他手术,如拔牙、阻滞麻醉、脓肿切开等[26,28]。

3虚拟仿真技术在口腔医学教育应用的不足

目前,虚拟仿真技术应用于口腔医学教育的研究仍存在局限性,如研究时间过短,无法完全预测各种教学方法的长期效果等。虚拟仿真技术的一个优势是能提供临床情景下的真实反馈,多数研究表明,同步反馈可以减少学生在学习中的记忆需求,使学员的注意力集中于技能操作,从而提高其运动技能的精度。然而,部分研究表明,在操作技能的学习过程中提供的不恰当反馈会使学生对此产生依赖[29],而虚拟仿真技术在教学过程中存在提供不恰当反馈的风险[5,30],这些可能的不当反馈是否会使学生产生依赖性,从而对于长期学习效果产生不良影响鲜有研究与讨论。其次,临床真实情况的复杂性使得虚拟仿真系统在教学情景中会与真实情况产生偏差,这种偏差来源于构建的虚拟情景精细程度不足和虚拟病例库的缺乏,同时因其技术特点导致的操作信号的输入与反馈信号传出的点对点靶标模式也不能很好模拟临床真实情景[31]。因此,对于虚拟仿真系统应用于口腔医学教育长期效果的论证、虚拟情景分辨率的提高、虚拟病例库的构建、与人工智能的结合是未来重要的研究方向。

4结语

医学仿真技术范文篇2

1虚拟仿真技术在基础医学教育中的应用

基础医学教育中的教学方式一般分为理论授课和实验操作两部分。其中理论教学的方式是课堂讲授加传统医学插图，学生大多感觉学习过程枯燥、不好理解、不好记忆。而利用虚拟仿真技术可以在虚拟的环境下，将人体各器官的解剖、生理学、病理学的数学模型存在数据库中，利用计算机显示屏上有意识地显示某些细节，学生可以将病人的各种病变部位分开或合在一起观察病变情况，同时可以利用此技术培养学生的人体解剖理论的认知能力。举例来说，目前解剖教学上应用的虚拟仿真人体解剖图的数字化的解剖图谱，利用这一图谱，学习者在虚拟的环境中可以自由地选择、观察、移动虚拟对象，并且虚拟的组织器官还能及时给予学习者感官上的反馈，这样就更容易理解和掌握解剖结构。比较典型的应用实例就是利用“虚拟人”数字化数据集进行三维重建，即“人体数字化解剖学”研究，创立虚拟仿真解剖学，同时提供CT、MRI及PET等方面的断层图像，进行一系列医学临床、教学及研究的虚拟模拟。具体步骤就是利用一台人体虚拟解剖电脑，教师可以讲授人体各部分结构的解剖知识，学生也可以在虚拟的组织和器官间的模拟操作感受触觉反馈，使学生更快地掌握手术要领和技术。学生在课堂上能以三维的形式看到人体数千个解剖结构的形状、位置及器官间的相互空间关系等，学习兴趣和效果显著提高。

2虚拟仿真技术在临床医学教育中的应用

在临床医学教育中，临床实践是重要的教学方式，临床实践是对医学学生动手能力培养的重要环节，加强实践技能训练已成为医学教育改革的重点。虚拟仿真技术引入医学临床实践教学是非常行之有效的教学方式。虚拟仿真技术在临床医学教育中最显著的应用是虚拟手术教学，即通过虚拟临床手术技术让学生在手术之前学习新的手术方法和流程，练习所制定的手术计划，在虚拟仿真手术之后，也能让学生温习或重复全部手术过程，并且能够对学生的临床技能进行一个客观的评定。现今医学院校的学生和教师都不能只是局限于书本的知识，必须不断地学习和提高自己的临床技能，而在实践中常会遇到教育资源有限的问题，解决这一问题行之有效的手段就是利用虚拟仿真技术模拟复制手术场景，让学生不断在虚拟现实场景中进行实践训练。这种应用虚拟仿真技术的临床实践教育方式不仅可以让教师在教学中演示不同策略的手术流程，教授学生应对各种突发情况、避免手术失误、降低手术风险、减少病人损伤、提高手术成功率，而且同时还节约了教育资源，具有零风险、可反复操作等优势，学生可利用它完成手术的各个操作步骤，并对操作的过程和结果进行分析和总结，达到更多地积累临床实践技巧和经验的目的。虚拟仿真技术应用于医学临床实践教学能使学生有更多接触临床的经验，可以提高学生临床技能操作的能力、临床综合诊断思维能力，还可以激发学生的学习热情和潜力，使他们能够运用课堂上所学的临床理论知识较快地掌握临床诊疗实践规律，还有利于学生职业道德和行为规范的养成。

3虚拟仿真技术在远程医学教育中的应用

在远程医学教学中，经常会由于教学设备、试验场地或教学经费等方面的原因，使得一些应该开设的教学内容无法进行。利用虚拟仿真技术可以弥补这些方面的不足，学生足不出户便可以学习各种各样的知识，获得与现场学习一样的效果，从而加深对教学内容的理解。以往对于一些医学实验，在远程医学教学过程中一般采用电视录像的方式来取代实验课程，学生无法直接参与实验，利用虚拟仿真技术进行虚拟远程医学实验，则可以增加学生动手学习的机会。虚拟仿真技术应用于远程医学教育的基础是基于远程医疗的分支网真医学，即远程呈现医学，它把专家的知识通过通讯网络传输到需要的远程位置，在远程医疗应用领域发挥其独特的优势。网真医学是虚拟仿真技术的一个全新领域，它结合了高清视频、音频和交互式组件（计算机软件和硬件），在网络上创建独特的“面对面”体验的新型技术。使用者可以进入某个共享网络空间的图形环境，以远程控制操作或观察为目的的进行人机通信和交互，用这个方法帮助医生有效地进行手术和诊疗。网真医学应用与远程教育可以确保医学生以更有效的方式进行培训，例如记录操作过程、让学生探讨操作细节并拥有沉浸于运作房间的感觉。医学学生可以进入虚拟的手术是或实验室，在虚拟环境下激励一个完整的操作过程，教师也可以将操作中常见问题反馈给学生，从而提高每个人对某个问题的训练。利用虚拟仿真技术可以创建大量的三维人体组织结构，用于医学教学。随着网络技术的飞速发展，把创建的三维医学教学资源应用与远程医学教育，可以使学习者随时随地的学习，是资源得到充分利用。虚拟仿真技术应用于远程医学教育可以将生动的动态三维场景展现给学习者，提高了教学的质量和效果。

4虚拟仿真技术在医学教育中应用的意义

医学教育注重的是直观、形象、生动，传统的医学教学往往不够生动，难以具体化，难以直接展示人体的结构，疾病发生及发展过程等教学内容，同时又存在着医学教学成本大，不可重复执行的问题，这些弊端对学生更好的掌握医学知识极为不利。为了改善原有医学教学模式中存在的这些问题，使虚拟仿真技术应用于医学教学中的教学模式意义重大，该教学模式不仅调动了学生的学习兴趣，而且将抽象的内容具体化、形象化，给学生留下深刻的记忆，也给教师在教学中提供方便，从而达到提高教学水平和科研水平的目的。

作者:姜燕 李亢 单位:湖北医药学院

参考文献:

[1]赵群,娄岩主编.医学虚拟现实技术及应用[M].北京:人民邮电出版社,2014:200-203

[2]王晓,姜燕.计算机技术在医学领域中的应用[J].科技世界,2013(18):15,30

[3]张晗.虚拟现实技术在医学教育中的应用研[D].济南:山东师范大学,2011:39-43

[4]范敏,戴培山.人体解剖生理学课程引入虚拟现实技术的教改探索[J].科技文汇,2014(10):103-104,111

医学仿真技术范文篇3

关键词：

高校；医学教学；计算机仿真通过对计算机仿真及模拟技术的灵活应用，能够打造出一个与现实非常相似的三维感觉空间，学生置身于其中可以开展有效的实践操作，在节约成本的同时还可获得理想教学效果。

一、计算机仿真技术的含义和发展方向

（一）计算机仿真技术的含义与实现。该项技术主要是把多种学科及理论当作根本，采用计算机与相关软件展开虚拟试验，从而达到分析问题与解决问题的目标，属于综合性的技术。在具体的仿真过程中，所运用的计算机类型有所差异，据此可将其分为模拟机仿真、模拟—数字混合机仿真以及数字机仿真这三大阶段，这也是计算机仿真发展至如今所经历的三个时期。现阶段，该技术已在交通运输、经济管理、工程建设、机械制造、军事模拟、航空航天、医疗卫生、船舶工程等多个领域中获得了极为普遍的运用。针对所研究的目标，计算机通常无法进行直接认知与处理，此时就需要构建合理的数学模型，既要体现出被研究目标的实质，同时又要确保计算机容易处理。数学模型可以对需要研究的目标实质进行抽象处理，之后计算机便能更高效地对其展开分析，并把这部分模型的有关数据信息输送出来，呈现出研究目标的主要特质。这样的呈现方式可以是三维立体的，具有清晰、直观的特点，在目前已经被不少研究者所运用。凭借计算机对输出量的分析，能够对研究目标建立起更清楚准确的认知。与此同时，透过这一层关系还能看出，数学建模的精确程度会对计算机的仿真水平起到极大影响。总体而言，计算机仿真可以分成三大环节，即建模、模型转换与模型仿真试验。（二）发展方向。现阶段的计算机仿真技术仍处于快速发展的阶段中，比如可以采用网络技术进行异地仿真，或运用虚拟现实技术来实现虚拟制造等。（1）网络化仿真。目前现有的很多仿真系统都无法实现彼此之间的兼容，共享不方便且可移植性较弱，而开发成本却相对较高，耗费时间长，难以做到物尽其用。对此，首先就应当充分利用兼容性强的计算机语言编写仿真系统，其次再运用网络技术达到共享的目的。如此一来就能有效规避重复开发的问题，起到节约资源的作用，并且还能通过适当收费的方式补偿一部分开发成本。（2）虚拟制造技术。该项技术是计算机仿真发展的主要方向之一，其采用了虚拟现实技术和计算机仿真技术，在两者结合的基础上实现了产品制造和有效管理。通过于此，制造技术不再需要完全依赖于经验，而且能够完成对制造的全面科学预测，呈现出良好的发展前景。

二、高校医学教学和计算机仿真的结合途径

（一）计算机仿真在人体解剖学中的应用。对高校医学教学来说，人体解剖学是一门最基础、最关键的课程。为了确保学生能切实把握好人体解剖结构，就需要使用尸体标本来开展实践活动。但随着近年来高校扩招，医学院的学生数量也逐步增多，有限的标本资源已很难充分满足高校医学教学所需。而利用计算机仿真技术，可以通过虚拟现实系统对人体进行三维重构，打造虚拟数字化人体，让学生获得十分真实的实验感受。当学生处于虚拟的解剖环境下时，其能够在数字化人体标本上开展全过程的解剖，还能将“脏器”取下，这样就很好地解决了标本资源不足的问题。另外，传统的人体骨骼结构教学大多是以展示静态图片或骨骼标本的方式为主，而采用了虚拟现实技术之后，能打造出相应的仿真系统，让学生全方位、多角度地观看到人体骨骼在运动和静止状态下的不同情况，显得更为直观且方便记忆和学习。（二）计算机仿真在内科临床教学中的应用。利用计算机系统，能够模拟出人体在不同病态下的生命体征，并展示出实际化验结果。学生可以通过虚拟人体来进行心电图记录、体温与血压测量、心音听诊、X光拍片等一系列活动，然后详细分析其症状与指标，同时还能够向虚拟病人提出有关病情的问题，综合考虑多方面因素来得出诊断结果，制定针对性的治疗方案。之后用计算机来分析判断其诊疗方案是否合理，并告诉学生该类病症的诊断要点，让学生掌握关键的注意事项与最优治疗办法。通过于此，教学时间能够得到大幅度地缩减，从而达到提升教学效率的目的。（三）计算机仿真在药物合成教学中的应用。进行药物合成教学时，也可以采用虚拟及仿真的方法，从试剂库内把需要用到的试剂取出来，让学生对其实施虚拟称量等一系列操作。之后引导学生按照适当的比例将其和别的试剂融合并发生反应，仔细观察其化学变化情况，最终得到所需的产物。接着再对该产物实施模拟动物或人体实验，证明其具备较强的实用性，且检验其毒性、安全性与可靠性。（四）在生理学、病理学和药理学中的应用。不论是生理学、病理学还是药理学，均属于机能实验教学的范畴，而采用计算机仿真技术对动物实验进行模拟，能够节约一笔可观的实验成本，并可让学生高效完成实验操作练习，对所学理论知识进行检验。妥善运用现代化计算机系统，能够真实地模拟并重现实验现场的种种状态，比如动物血压、血容量、呼吸频率和强度等。尤其是针对一部分抽象的、很难以常规实验来说明或验证的医学概念，就可利用仿真模拟手段，对其进行清楚的描述，将其生动地呈现出来。例如细胞变形运动状态、生物电传递过程、肾脏的过滤与再吸收、氧气在体内的变化情况等。这样便显得直观而形象，便于学生理解和掌握。

三、结束语

将高校医学教学同计算机仿真充分结合起来，具有十分显著的作用。对此就需要从实际出发，加强计算机仿真技术在人体解剖学、内科临床教学、药物合成学以及其他各医学课程中的运用，为学生打造理想的实践环境，从根本上改善教学效果。

参考文献

[1]李华昌,李永娜.计算机仿真技术在教学中的应用[J].佳木斯职业学院学报,2018(1):396.

[2]廖伟雄,李庆奇,胡昊,邹锦慧,张少华.构建医学影像数字仿真实训教学平台的探索与实践[J].中国基层医药,2017,24(1):150-153.

医学仿真技术范文篇4

关键词：虚拟仿真技术；中医思维；证素辨证

当代医学发展迅猛，医疗水平不断提升，这些离不开理论创新与科技成果的深度融合。虚拟仿真技术作为现代信息技术的代表，具有良好的交互性与可替代性，被认为是三大发展前景最好的计算机技术之一。随着虚拟仿真技术不断成熟和使用成本不断降低，该技术已经被成功应用到社会生活的诸多领域。2018年教育部为适应信息化条件下知识获取方式和传授方式、教和学关系等发生革命性变化的要求，决定开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作，全国高校随即纷纷响应，掀起了研究虚拟仿真技术与教育教学深度融合的热潮。福建中医药大学中医诊断学科作为部级教学团队，立足于学科优势、人才优势，深入开展探索国家虚拟仿真实验教学项目的研究工作，致力于中医诊断学课程体系和实验教学方式的创新。研究团队围绕中医思维特点，以中医思维训练为核心，以证素辨证原理为指导，以虚拟仿真技术为支撑，通过与梦宇三维技术有限公司合作，开展了中医思维训练虚拟仿真系统研究，现将研究情况介绍如下。

1系统的研究意义

1.1紧抓中医思维训练的核心

中医学专业的培养内容主要包括中医理论的学习、中医思维的培养和临床实践与技能训练等。其中，中医思维是中医药人才培养的关键，中医人才培养的重点就是养成中医思维［1］。中医思维贯穿于整个临床实践的全过程，是中医学的灵魂，其核心内涵包括整体观念和辨证论治，李灿东等［2］学者也强调准确把握中医思维是理解、传承和发展中医的关键。根据临床实践过程，中医思维可分为诊断思维与治疗思维［3］，其中中医诊断思维体现在四诊和辨证两个过程，辨证论治是其最基本、最重要的思维方式，辨证所依据的原则有整体合参、动静统一等［4］；中医治疗思维则体现在理、法、药、方、技的实践运用。因此，研究团队紧抓中医思维的特点和训练的核心，围绕诊断和治疗两大训练重点，开展研究既有中医思维特点又能训练中医思维能力的训练系统。

1.2建立规范化的辨证系统

证素辨证是以证素为核心的中医诊断思维过程。朱文锋［5］指出中医辨证的思维规律是“根据证候，辨别证素，组成证名”。即从外在的证候表现入手，运用四诊方法采集症状信息，然后进行病位、病性等本质的判断，最后概括形成完整的证名诊断。根据辨证思维的这一认识过程，提炼出了“症状-证素-证名”的辨证思维框架。研究团队以证素辨证原理为指导，在当前中医辅助诊疗系统的基础上，融入现代最新科技和中医思维特点，构建以证素为核心的规范化辨证系统，以此训练学生全面规范采集四诊信息、综合分析判断病位病性、概括归纳证名诊断的中医辨证思维能力。

1.3发挥虚拟仿真的技术优势

虚拟仿真技术起源于20世纪40年代，是计算机技术发展中逐步形成的一类用于试验研究的新技术，其本质是借助多媒体、虚拟现实、人机交互、网络、通信等技术手段，用一个虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术，具有沉浸性、交互性、虚幻性、逼真性等基本特性［6-7］。研究团队以虚拟仿真技术为支撑，利用其虚幻性和逼真性等特性构建中医临床诊疗场景，使用户具有身临其境的感受，并且满足人和虚拟仿真系统之间操作与反馈的实时交互，从而实现真实模拟中医临床实践的全过程。

2系统的技术架构

该系统采用虚拟仿真及三维立体还原技术，通过3DMax、Maya等三维制作软件进行3D模型、动画及仿真视觉效果的制作，使用Unity3D引擎开发3D虚拟操作及交互系统。同时采用Java的SpringMVC架构作为系统中、后台服务，MySQL作为后台数据库系统，为前端的Unity3D程序提供程序逻辑及数据存取服务。其具体技术架构见图1。

3系统的数据库构建

参考《中医诊断学》［8］教材，根据中医诊断学教学大纲，主要从诊法、辨证、诊病三个方面的教学知识点建立数据库，具体建立方式及内容如下。

3.1四诊归类数据库

根据教材中诊法理论的基本内容，以四诊望、闻、问、切为纲，分别提取望、闻、问、切四诊各自涉及的症状信息，并以症状对应诊法的规则和规范化的Excel格式记录汇总，如“面色黄-望”“声音嘶哑-闻”“头痛-问”“脉弦-切”等，每一行一条记录信息，以便计算机进行编程和数据处理。如果一个症状对应两个或多个诊法时，根据临床实际全部列出。由此整理形成572条“症状-诊法”的四诊归类记录，基本涵盖中医临床常见症状，并且数据库预留空间，后期根据临床实际和教学需要，可以随时进行数据库的更新和补充。

3.2证素辨证数据库

以证素辨证原理为指导，根据实际训练“症状-证素-证名”的中医辨证思维过程，采取“证名-证素-症状”的方式逆向拆分《中医诊断学》教材中常见证名，然后按照每个证的辨证要点，设置主要症状和一般症状，以“证名-证素-症状-诊法”的方式和规范化的Excel格式进行记录汇总。如阳虚证的记录方式为“阳虚证-畏寒肢冷-问、阳虚证-小便清长-问、阳虚证-面色白-望”三条记录。根据辨证方法的不同和证的复杂程度，分别设置了单证素56项、双证素51项、三证素31项、四证素15项等辨证数据库内容，包括八纲辨证、六经辨证、卫气营血辨证、脏腑辨证等，基本涵盖了所有教学知识点和中医临床常见证，同时数据库预留空间，后期根据临床实际和教学需要，可随时进行数据库的更新和补充。

3.3综合案例数据库

按照中医门诊病历书写的规范模式，真实模拟临床诊疗的全过程。围绕临床常见疾病的证名、证素、症状及其诊法、主诉等，设计望、闻、问、切模板，如望诊插入图片渲染，闻诊导入特征性录音等。模板不仅涵盖上述症状，还包括基本信息，如姓名、性别、年龄等；中医常规问诊内容，如睡眠质量、大小便情况等；主诉以及发病原因、时间、经过、加重或减轻因素等。随后根据《中医内科学》［9］的“病-证-方”框架，提供治则治法方药选择，最终组成一个完整的病例，以规范化的Excel格式，录入综合案例数据库。现已完成肝郁脾虚证、心火亢盛证、肺阴虚证、肝阴虚证、胆郁痰扰证、胃阴虚证等6个证型的标准化病例模板建设，后期将会根据中医临床和脏腑辨证中的常见证型，持续不断地进行案例数据库的补充、完善。

4系统的实验操作及评价

用户登录中医思维训练虚拟仿真系统，进入操作首页，初学者经过新手指引便可了解系统的基本操作过程。本系统主要包括四诊归类训练、证素辨证训练、综合案例训练等模块内容。在进行以上实验操作的同时，实验评价也在同步进行。实验评价采用综合性考核评价方法，既涵盖整个实验的完成时间、完成进度，也包括每一部分的完成时间及准确率，主要以匹配次数、匹配正确率、答题正确率等客观指标为评价依据，形式以星级评价和百分制为主。其具体流程见图2。

4.1四诊归类训练

四诊归类，即症状与望、闻、问、切诊法的匹配。系统随机从数据库中抽取20个症状，学生根据其所属诊法，选择症状，纳入相应诊法，进行归纳分类。如舌红、声低息微、无汗、脉洪大，正确匹配为“舌红-望、声低息微-闻、无汗-问、脉洪大-切”。全部完成后，系统自动检查与数据库正确答案是否一致。如果存在错误，系统显示错误归类的内容及正确答案。按照错误数量的多少，分别给予相应的星级评价（最高五星，最低一星），当全部匹配正确为五星，而错误数≥10个时，则无星。其操作界面见图3。

4.2证素辨证训练

证素辨证，即证名、症状与诊法的匹配，包括单证素辨证、双证素辨证、三证素辨证、四证素辨证等。依据辨证方式、难易及复杂程度，采取闯关的形式，共设置5关，每关内又包括2～3个小关。每关系统随机从数据库中抽取相应级别的1个证及20个症状，通过选择该证的主要症状以及对应正确的诊法，实现“证名-症状-诊法”的准确匹配。如心肾阳虚证，随机显示的症状有胸闷、小便清长、心痛、畏寒、腰膝酸软或痛等，正确匹配应是“心肾阳虚证-腰膝酸软或痛-问、心肾阳虚证-心痛-问、心肾阳虚证-畏寒-问”。其操作界面见图4。在实验评价中，每个关卡设置了最多犯错次数，系统根据犯错次数的多少，进行星级评价；犯错越少，获得星级评价越高（最高五星，最低一星）。通过设定单症状权值大小和匹配次数之间的适当关系，保证在限制的最多配次数内，如果不能匹配到至少一个主要症状，无论匹配多少普通症状或无关症状，或超过最多次数，仍然没有匹配到正确的“证名-症状-诊法”，均为闯关失败，必须重新匹配，直至完成正确匹配，否则无法进行下一步训练。最后本部分全部完成后，系统会根据所获星级数量判定优、良、中、差。与此同时，系统也会根据数据库核对验证情况显示证素辨证训练部分的全部结果，以便学生查验、反馈。

4.3综合案例训练综合案例是根据门诊病历书

写规范模式进行设计的临床常见病医案，如肺系病的感冒、咳嗽，心系病的失眠、心悸，脾系病的腹泻、便秘等。系统随机提供数据库中的一套案例，模拟中医临床门诊望、闻、问、切诊疗全过程，考察学生规范采集四诊信息，根据四诊采集结果，凝练主诉，辨别病位、病性，总结证型，选用正确治法、方剂，提交后显示以规范门诊病例为模板的实验结果情况。系统后台自动汇总学生案例分析情况，分部分、分要点进行百分制的实验计分评价，使用醒目字体显示错误内容，并提供正确答案参考。其操作界面见图5。图5综合案例训练操作界面图综上所述，该中医思维训练虚拟仿真系统按照从四诊归类、证素辨证到综合案例的循序渐进的训练方法，采用实验操作与实验评价同步进行的考核方式，符合广大师生的教、学习惯，也适应于不同专业水平人员的学习需求。同时运用闯关游戏及与3D虚拟患者互动的表现形式，实现自外而内的虚拟仿真效果，有助于提高学生的学习兴趣与学习效率。目前该中医思维训练虚拟仿真系统已通过测试与验收，获得软件著作权（登记号：2019SR0856394），具备二级国家信息安全等级保护，并且与“实验空间-国家虚拟仿真实验教学项目共享服务平台”连接成功，用户通过电脑、手机等终端的浏览器登录“实验空间-国家虚拟仿真实验教学项目共享服务平台”，即可简单、方便、快捷地完成相关的学习和训练。

5小结

中医思维训练虚拟仿真系统紧抓中医思维核心内涵，以证素辨证原理为指导，依托虚拟仿真技术支撑，采用小游戏和3D虚拟诊疗场景的形式，从四诊归类、证素辨证、综合案例三个模块，训练学生全面规范采集分析四诊信息、准确把握辨证要点进行病位、病性和证名判定的能力，同时也培养了从症状分析、证型诊断到治疗用药的中医临床思辨能力。该系统作为中医学专业与虚拟仿真技术有机结合的初步尝试，后期仍需进行持续建设以及更新教学案例，覆盖更多临床学科，使其更加贴近真实临床情景。

参考文献

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医学仿真技术范文篇5

关键词：虚拟仿真教学；医学影像技术；医学影像设备；实践教学

医学影像学是一门涉及范围非常广、发展速度非常快的学科，在课程教学当中不仅仅需要具备足够的专业知识，掌握一定的理论基础、临床技术等，还要求能够熟练操作临床影像设备，保证领域内人才培养符合行业发展要求。当前国家对虚拟仿真实践教学管理、共享平台的建设非常重视。在以往的教学当中，医学影像专业教师培养学生实践能力的时候主要依赖医院有限的设备，传统的实验方式导致学生接触的大多为陈旧设备，这种授课方式与人才培养目标相违背。

一、医学影像技术

医学影像技术专业具备很强的操作性与实践性，理论课程涉及多个要点，参数复杂、知识点记忆难，学生普遍感觉学习难度大，学习兴趣不高。实验课程可以实现学生从理论知识到实践能力的转变，在这个过程中培养学生的动手能力、创新能力非常重要。当前该专业实验课程的授课形式诸如学生在放射科室检查过程中的“围观教学”“临床见习教学”，大都是教师带领学生在临床上一边操作完成临床检查，一边给学生讲解。放射科室内一般设置有大型医疗影像设备，成本昂贵、资源稀缺。DR与CT类检查过程中存在潜在辐射损伤，进行临床实验教学就存在一个医学伦理上非常重要的问题，学生无法参与到其中。这种情况造成传统医学影像设备的实践教学，学生仅仅是旁观者。实际上只有动手操作才可以锻炼动手能力，才可以在未来的学习与就业当中运用自己的能力。实验课程要求学生手脑并用自己动手实验，并且在实验过程中进行创新。基于传统理念和教学条件的局限，实验教学一直以来都是医学影像学课程的短板。为解决这些问题，保证学生在实验课程上能够激发综合素质意识，探索新知识的同时提升自身的实际操作技能，文章以虚拟仿真技术作为出发点，阐述虚拟仿真教学平台在医学影像设备学授课当中发挥的作用与价值［1］。

二、医学影像设备学实践教学现状

（一）基础医学与临床课程独立存在

基础医学教学与临床课程教学彼此之间相互独立分割存在多年。不同专业与高校在专业课程设置上都存在差别，学生群体也根据学年阶段的差异从基础学院到不同医院进行分别管理。现阶段医院教育受到不同因素的影响，很难实现两个教育阶段一体化运营管理，教育效果无法改善，人才质量也良莠不齐。管理体制本身的限制导致两个阶段教育职责与任务界限模糊，从事基础教育的教师切实回归临床和向临床基础技术靠拢的愿望无法实现。学校教育工作主要是以教学科研为主，以教研为主要方向，与医院教育工作存在差异，导致医学专业育人工作的开展极为艰难，学科内容融合难度很高，学生也无法建立起群体思维模式；临床课程与基础医学之间的割裂及独立导致基础与临床之间无法搭建起良好沟通的桥梁，从而限制了实际的发展。

（二）教学模式逐渐陈旧

在国家高等院校招生规模扩张的背景下，学校教师力量需求不断扩大，吸引了大批青年教师进入高校教学。在一次调查研究当中得到的数据显示：普通高校35岁以下教师占据了教师整体数量的48%左右。但是医学院教育工作者基本上都是博士研究生毕业，并非医学院和师范学院专业毕业的教师。这一部分教师在毕业之后就开始从事相关工作，仅仅是知识接受者，或者是接受过学习体验过专业教学的人员，在教学活动过程中，缺乏知识传授技能、学生心理学习特点把握、综合素质技能、教育工作经验等等。虽然都参加过相关短期培训，仍旧缺乏临床工作经验。而且存在科研压力比较大、教育任务比较重等情况。基础教师长期脱离临床，缺乏临床教育经验、临床知识及工作经验，虽然职前经过短期培训，但是仍旧无法贯通基础，无法保证时间与精力。在这种情况下无法突破以传统教育为中心的教学模式。在这种教育背景下，摆脱公共基础、临床医学、基础医学三段设置的医学影像学，是当前教育工作开展的重要任务。

三、虚拟仿真教学平台的应用与评价

（一）虚拟仿真平台的建设

虚拟仿真教学平台系统使用“浏览器+”服务器模式，设置上前端使用web前端技术，后端运用Java技术，数据库为SQLSERVER。用户可以通过浏览器直接访问该系统，该系统支持多人使用，并发数量多，当用户人数超过之后，后台会有提示服务功能。系统根据科室真实的环境及临床工作流程、大型设备的操作情境，运用虚拟仿真动画技术实现虚拟仿真，模仿临床上常见的疾病扫描方式、技术要点、不同状态下扫描参数对应不同影像资料，保证每一个环节都在临床仿真当中。系统常常会提供2~3种病例研究：比如颅脑CT检查设备，针对急性脑外伤、脑卒中等进行模拟，在使用过程中病例随机出现，教师进行启发式提问，包括针对病种进行研究分析讨论，学生分组讨论和探索实验，最后教师进行点评。

（二）虚拟仿真教学平台的运用

虚拟仿真教学平台能够突破时间限制、打破空间上的局限，原本因为教育资源稀缺而无法开展的教学，运用虚拟仿真教学手段都可以完成，尤其是大型稀缺教育资源。这样的实验教学既不会干扰临床工作，也避免了学生在实验的过程中受到辐射的损伤［2］。同时学生能够提前在线上熟悉教育平台的相关操作，进入到练习模块，根据平台系统的提示独立完成操作训练，培养动手能力。在实验课程的开展过程中教师可以采用教学模块，通过启发互动式教学来深入引导学生进行医学影像设备的操作与学习；引导学生重视重点、注意事项；引导学生培养自己独立思考的能力。考核模板还可以记录学生每一个步骤的操作情况，在记录与统计之后，教师可以一目了然看出学生对哪些设备的操作能力强，了解学生在学习上的缺陷。虚拟仿真教学平台有练习、考核两种功能，练习模块涵盖医学影像设备技术的基本知识点、技术要点，考核模块还具备自动判断评分、统计，得到学生正确计算的概率。

（三）虚拟仿真教学平台的使用特征

首先，虚拟仿真教学平台的使用，具有很强的便捷性。使用虚拟仿真教学平台，在实验教学过程中不会受到时间与空间的限制，设备数量与设备本身性能也不会受到任何限制，运用线上学习的形式，能够在任何时候开展实验教学工作。其次，虚拟仿真教学的效果评价基本上都是由教师来掌控。在传统教学中教师的评价手段和效果受到限制，而且不能直观体现出学生实验操作的整体情况［3］。运用虚拟教学方式，能够使用考核模块直接统计学生学习环节当中存在的问题，可以了解到哪个知识点掌握得不好、哪个环节操作能力弱等问题，而且可以在此基础上进行针对性指导。最后，平台的丰富性与延续性很强，虚拟仿真教学平台后期还会持续进行开发与更新，增加多种技术平台，在不断改进、完善的背景下，使用浏览器服务模式的虚拟仿真教学平台，能够更加方便使用各种教学手段开展教学。比如可以运用混合模式开展教学提高学生参与学习的积极性，提升实验教学效果与手段，提高学生的学习效率，充分发挥虚拟仿真技术在实践教学方面的优势，从而培养出现代高素质的医学人才。

四、虚拟仿真教学平台实践教育的应用

（一）创新医学教育基础与临床教学结合的教育平台

创新教学平台，实现医学教育基础与临床教育相结合［4］。虚拟仿真实践教育平台的创新建设有利于加强医学工作岗位的就业能力，虚拟实践融合技能形态，实现学科间的优化与整合，从而实现统一的管理与资源共享，实现传统教育和现代教育的优势互补，建设崭新的教学模式，将临床实操能力与临床思维培育作为教学的核心内容，以操作技能、临床思维、结构形态、器官功能等作为教育主线，实现PACS医学影像仿真虚拟平台下的实验教育系统创新。在平台设计上，能实现从高到低、由简单到复杂逐渐过渡的趋势，从而配合学生临床思维的生成与认知规律。在教育内容设计上，前期应该接触临床基础知识与技能，强调基础知识的掌握，后期才逐渐回归到教育基础上，落实大跨度学习与全过程学科结合，从而构建完整的知识系统。资源建设将虚拟平台与实验室、器材设备、课程等整合起来，借助充分的实验教材、实践教育成果，推动虚拟项目设计与开发，增加和高水准教师的学习交流。这种教育资源模式提升了医学影像虚拟仿真教育平台的实践性教学，也有利于提高教师的教育水准、综合素质［5］。

（二）创新教育实践过程

创新传统教育模式，将网络教学技术、多媒体技术等引入到实践教学当中，促进教学方式的创新、改革。在医学影像仿真虚拟平台建设的过程中强调实践教育的信息化建设。在实践教育当中任课教师应该充分借助多元化的功能创新教育模式，比如平台支持在任意时间和任意地点远程访问、教师在线布置教学任务、学生在线提交作业、批改实验报告等，为师生的教育与学习提供了渠道，也丰富了教育资源库。平台与诸多附属医院联合建设可以实现资源共享，在教育过程中附属医院能够为学校教学提供案例与典型事故，充实教学资源。综上，运用现代先进的虚拟仿真技术来充实医学教育，可以帮助学生更好地完成临床影像技术仿真模拟训练，解决在传统实践教学当中存在的弊端，达到良好的教学效果。尤其在新时代，实践教育创新教学在提升医学影像教学质量的过程中发挥了举足轻重的作用，经实践证明该方式的推广价值优异。

参考文献

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医学仿真技术范文篇6

关键词：虚拟仿真技术；仪器分析；实验教学改革

仪器分析是一门理论性和实践性很强的学科。它是很多专业课程的基础，因此，是高校人才培养的重要课程之一[1]。仪器分析实验教学是本门课程重要的组成部分，能培养学生大型仪器的操作能力，为检测分析和科学研究奠定基础[2]。其实验课与课堂上学习到的理论知识紧密相连，能够更加透彻地将知识点展现给学生，有利于学生对知识的理解和巩固，增进学生的学习兴趣，激发创新能力[3]。随着教学观念的不断更新、科技水平的不断进步，社会对人才质量的要求日益提高。这需要教育工作者不断思考，寻找新的方法，以培养符合社会需要的应用型人才为目标。因此，引进新的实验教学手段、教学方法具有重要意义。

一、虚拟仿真技术应用现状

随着网络技术的迅速发展，虚拟仿真技术不断推陈出新。多媒体技术、微电子技术、立体显示技术、传感与测量技术、软件工程、语音识别与合成技术、人工智能技术网络通讯、数据库及人机交互等高新技术具有逼真性、交互性、沉浸性等特点，为虚拟仿真技术提供了有力的支撑。目前，国内很多高校为了满足人才培养的需要，将虚拟仿真技术引入教学，包括实验教学，使实验更丰富、更逼真，激发了学生的学习兴趣，有益于培养学生综合能力，获得了很好的教学效果。天津中医药大学国大亮等[4]对3D打印制药虚拟仿真实验教学平台建设进行了探索，采用开放式教学模式，促进学生创新创业能力的培养。河北科技大学马世博等[5]结合实验特点和存在的问题，建设材料成型及控制工程专业虚拟仿真实验教学系统，基于Web网络技术形成了一套完整的材料成型及控制工程课程虚拟实验教学体系，有效地增强了实验教学的灵活性和教学资源的共享性。西南大学龚成斌等[6]借助虚拟教学平台对材料分析技术课程进行改革，更新了教学内容，强化了实验教学，改革成效良面显微镜虚拟仿真实验进行探讨，通过讨论，得出虚拟仿真技术是医学教育重要的辅助手段之一的结论。华中师范大学朱家华等[8]对面向师范生核心素养培育的虚拟仿真实验平台的应用进行研究，认为虚拟仿真实验平台在提高师范生探究能力和高级思维能力、提升信息素养水平等方面具有积极作用。湖南农业大学曾朝喜等[9]将慕课环境下的食品工艺学实验与虚拟仿真技术相结合，总结新形势下虚拟仿真技术应用于实验教学中的优势和问题，为实验课的开展提供了依据。目前，很多高校将虚拟仿真技术应用于教学，包括医疗、生物、食品、化学、电子技术等方向，从教学方法角度考虑，是探索，也是进步。这是一种新的教育手段，在不断地更新完善中，本文就当代人才需求和仪器分析实验课的特点，探索基于虚拟仿真技术对仪器分析实验课进行改革，希望对提高教学效果，培养优秀学生起到积极作用。虚拟仿真实验教学方法能及时反映学生的学习效果，快速获取学生对实验教学的反馈，有助于教师总结经验，不断改进教学方法。由此可见，虚拟仿真实验教学是一种经济、高效、安全的教学方式，可提高学生专业能力和创新能力，为培养高素质应用型药学人才提供保障，保证人才培养的质量。

二、虚拟仿真技术应用于仪器分析实验教学的探索

根据虚拟仿真技术的特点，教师可以本着人才培养方案、仪器分析课程的特点、仪器分析实验课程内容等，将其与实验教学结合，建立虚拟仿真实验教学平台。平台包括四个方面：虚拟仿真实验课模块设置、虚拟仿真实验要求设置、虚拟仿真实验任务设置、虚拟仿真实验课效果评价体系的建立等。本文以原子吸收光谱仪的使用为例，介绍实验教学平台[10-11]，具体如下。

（一）虚拟仿真实验课模块设置

开发者根据原子吸收光谱仪的特点和需要掌握的内容设置实验模块，包括仪器工作原理的展示模块、仪器结构展示模块、仪器操作和数据处理模块、仪器维修维护模块等四个部分：以交互动画和3D仿真形式，展示原子吸收光谱仪的工作原理；介绍仪器外部和内部的结构和构造；模拟逼真的实验环境和场景，让学生按照实验操作步骤依次独立完成操作内容，使学生身历其境，感受原子吸收光谱仪操作的整个过程，使学生更系统地掌握仪器的相关知识。

（二）虚拟仿真实验要求设置

此部分主要针对仪器操作和数据处理模块。仪器工作原理的展示模块和仪器结构展示模块起到预习和加深理解的作用。仪器维修维护模块是对传统实验课的改革。传统实验教学模式是学生通过实验教师的讲解来掌握知识。本文提出结合虚拟仿真手段来学习，体现了对知识体系更好的补充。仿真仪器操作和数据处理模块中的每一个步骤都有相应的实验内容、要求和注意事项。实验要求通过动画的形式导入，包括每个步骤的操作规程和仪器使用操作规程等。在仿真操作前，教师先播放这些实验要求，让学生认真对待实验，知道此次实验课需要掌握和熟悉的知识要点，以顺利完成试验任务。

（三）虚拟仿真实验任务设置

此部分也是主要针对仪器操作和数据处理模块的。针对课堂上需要学生掌握的原子吸收光谱仪的使用要点，实验教师根据实验要求，为学生设置相应的实验任务。学生完成此次课程的所有实验任务，就能完成本次实验项目。学生独立地带着任务进行操作，改变了传统实验中分组进行存在的弊端，使每个人都能身临其境地感受实验氛围，切身体会每个操作步骤，使他们的学习具有连贯性、整体性，使虚拟仿真实验的设置能发挥它的优势，提升了实验教学水平，也提升了学生的创新能力。

（四）虚拟仿真实验课效果评价体系的建立

为了评估学生的学习效果，开发者需要建立虚拟仿真实验课评价体系。对于情景展示、原理展示、课堂补充这几部分内容，开发者要建立题库。学生在完成实验后，就进入题库测试。测试的试题是随机的。学生在测试后会得到一个分数。另外，在仿真仪器操作和数据处理过程中，系统会根据学生完成每个实验任务的实际情况，给出相应操作分数。这两部分分数统计在一起，就是学生本次实验的得分，可用来衡量学生的学习效果。以上内容是仪器分析实验的实施方案。它需要不断完善，基于虚拟仿真技术模拟实际操作环境，利用虚拟的环境地图、帮助提示等功能引导学生进行实验操作，保证学习的连贯性，提高学生的学习兴趣。

三、虚拟仿真技术在仪器分析实验改革中的作用

网络发达的时代对人才培养要求日益提高。因此，将虚拟仿真技术应用于实验教学是一个必然的发展趋势[12]。虚拟仿真技术引入仪器分析实验教学具有以下优点：1.虚拟仿真技术运用现代化电子技术及互联网手段，建立了生动逼真、易于交互的实验教学场景，使一些抽象的实验条件形象化，让枯燥无趣且难懂的知识点变得生动有趣，激发了学生对本门课程的兴趣，有助于提高课程教学效果。2.虚拟仿真实验教学可以使学生更系统地学习和掌握知识，培养学生的整体思维，增加他们学习的深度和广度。3.虚拟仿真技术应用于实验教学能够解决实验器材缺乏及实验材料耗损率高等问题。4.虚拟仿真技术能够保证实验的连贯性，使一些周期长、难以实际展开的实验项目有效、完整地进行，保证实验教学体系的完整性。5.虚拟仿真实验教学能够大大降低实验的危险系数，保证一些具有危险性且安全系数低的实验安全进行，给师生营造一个安全、良好的实验教学环境。由于人才培养方案的要求，有些具有危险性的实验不能删减，要求学生必须掌握。因此，虚拟仿真技术的引入尤为重要。它既提高了实验的安全性，又能保证学生完整地掌握知识体系。除此之外，考虑到仪器分析实验课的特点，有些实验项目还存在一些问题，如实验成本过高、耗损量大、硬件配套设施不足等。为了避免这些问题，教师可引入虚拟仿真技术。它能保证每名学生都能在虚拟但逼真的实验环境中完成相应的实验内容，使学生更好地掌握相关大型仪器的原理和操作要点，培养学生系统性学习的能力，为其今后的就业和发展奠定基础[13]。

四、结束语

为了提高高校人才培养质量，推进实验教学的发展，本文探讨虚拟仿真技术与仪器分析实验的结合，对虚拟仿真技术应用现状、应用于仪器分析实验课的探索及其作用等方面进行总结。通过对虚拟仿真技术介绍，我们知道，它是一种新型教学模式，不仅可以应用于理论教学，而且可以应用于实验教学，还能解决一些传统实验教学存在的问题，在保证学生的学习效果的同时，更注重学生创新能力和兴趣爱好的培养，提高了学生的综合素质[14]。另外，虚拟仿真技术的应用是对传统实验教学的补充，能共享优质实验资源，将不易理解、掌握的知识点通过虚拟动画的方式表现出来，帮助学生理解、学习，吸引学生的注意力，激励学生自主学习，使仪器分析实验更绿色、安全，更符合当代仪器分析实验教学的发展趋势。因此，虚拟仿真技术的引入具有积极意义[15]。

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医学仿真技术范文篇7

关键词：虚拟仿真；通信工程；应用型人才

随着“新工科”专业的不断探索和发展，众多传统专业的人才培养理念和培养模式在不断进行改革。通信工程专业作为众多高校的传统优势专业，近年来在招生及就业方面受到新兴“新工科”专业的影响较大，因此在培养方案和课程设置方面进行了改革，尤其在教学方法和教学手段方面进行了大胆尝试和革新，以满足社会和通信行业对具备工程实践能力和创新能力的应用型人才的需求[1,2]。通信工程专业应用型人才培养目的在于培养掌握通信理论知识，具备通信工程实践能力和实践技能的应用型、技术性人才，服务区域经济和产业发展。而受到学校实践场地和实训设备等因素的影响，仅仅依靠学校现有条件学生的工程实践能力和生产技能培养无法满足培养目标的要求。目前的主要解决办法是通过校企合作建立校外实践基地，或者通过修订培养方案让学生提前进入企业实习。但是以上解决方案存在校外实践基地不稳定、学生受益面窄、学生培养成本增加等问题。如何找到更加合理、有效的解决方案成为目前通信工程专业应用型人才培养亟待解决的主要问题。该文以现有人才培养方法为基础，结合虚拟仿真技术在理论课和实践课中的融合应用，探索行之有效、便于实施的通信专业应用型人才培养有效途径。

1通信工程专业应用型人才培养现状

通信工程专业应用型人才培养重点在于学生工程实践能力、实践技能和创新能力的培养。其人才培养方面的改革主要基于“卓越工程师培养计划”和“工程教育认证”的具体要求，结合“新工科”建设指导建议进行。通信工程专业学生培养方案中包括的实践课程普遍包含信号处理实验、通信原理实验、交换原理实验、综合实践等具体实验实践内容。其中，实验内容以验证型实验为主，重复理论课讲述的基本原理和参数分析等；综合实践主要是在通信相关课程实验的基础上设计一种通信系统或进行通信相关的系统设计。因为大部分高校的校内实验场地和实验条件受限，因此实验主要采用各类实验箱或试验台进行；而综合实践也是在校内现有的条件下进行简单系统设计与实现。综合来说，校内实验和实践的内容与通信领域的实际工程项目明显脱节，学生的收获十分有限。弥补校内实验条件受限这一缺陷的主要办法是通过生产实习等方式到校外的相关企业进行现场实习。表面上看，企业现场实习可以使学生亲身接触工作现场，了解工作流程和工作方法，积累工程实践经验。然而，生产实习的时间较短，学生很难在短时间内掌握一门工程技术；此外，因为企业有生产任务，工作现场有严格的安全要求和规定，因此生产实多以参观为主，学生的动手实践机会很少。

2虚拟仿真技术在通信工程专业人才培养中的应用

虚拟仿真技术应用计算机实现虚拟现实场景再现，模仿真实的现场环境，在通信工程专业的理论教学和实验、实践教学中已经获得了初步应用。最近几年，随着虚拟仿真技术的快速发展，虚拟仿真软件获得的明显进步，在通信工程专业的教育教学中受到更多关注[3,4]。2.1虚拟仿真技术在通信原理类课程中的应用。通信工程专业的核心课程是通信原理、交换原理等相关课程，此类课程主要应用MatlabSimulink软件和Multisim软件[5]。借助MatlabSimulink软件和Mul-tisim软件结合对应的工具箱可以快速构建通信体系，建立通信系统仿真模块。应用虚拟仿真软件在相应的库中可以直接选择虚拟设备和虚拟器件，快速搭建通信系统并进行系统仿真。学生在库中选择虚拟设备和虚拟器件过程中可以学习并了解相应设备的原理和特性，对通信系统的细节和整体有更加深刻的认识。2.2虚拟仿真技术在信号处理类课程中的应用。信号与系统和数字信号处理相关课程是通信工程专业的专业基础课程，此类课程的虚拟仿真教学主要应用Matlab和SystemView等软件[6]。MATLAB是进行信号处理类相关研究和分析的主要仿真软件，应用MATLAB学生可以进行系统建模，系统输入、输出分析，滤波器设计等一系列仿真分析。SystemView是一个Windows环境下的可视化软件，可以构造模拟、数字系统，可以快速建立各种复杂的线性或非线性系统，进行信号的时、频域分析。2.3虚拟仿真技术在电子信息类课程中的应用。模拟电子技术、数字电子技术和单片机技术及应用等相关课程也是通信工程专业的专业基础课程，此类课程的虚拟仿真教学主要应用Proteus和Multisim等软件。Proteus软件是一款著名的电路仿真软件，其带有丰富的器件库可以进行大规模电路的设计和仿真。此外，Proteus带有丰富的虚拟仪器，可以快速进行逻辑分析、信号跟踪、总线调试等，在模拟电子实验和数字电子实验中被大量应用。Multisim软件在电子设计自动化领域被广泛应用，其界面友好、操作方便、器件库丰富、仿真功能强大，深受被电子工程师和学生的青睐。2.4虚拟仿真技术在综合实践中的应用。综合实践是通信工程专业进行工程实践训练的主要实训课程，综合实践除了可以采用MatlabSimulink、Multisim、Proteus等软件以外，还可以采用eNSP和HFSS软件进行专项工程实训。eNSP软件是一款图形化网络仿真工具，可以虚拟实现网络配置，其操作方便、库内设备丰富，可以模拟大型网络，便于学生模拟演练网络配置技术。HFSS软件主要用于三维电磁仿真，其界面简洁、仿真精确、功能强大。其借助有限元算法与积分方程理论进行电磁场的数值分析，学生可以根据具体的需求建立适当的几何模型，选择实验材料，进行准确的电磁分析。

3基于虚拟仿真技术的通信专业应用型人才培养讨论

虚拟仿真技术具有成本低、自由度高、交互性强、可循环利用等优点，在学生工程实践能力和创新能力培养方面具有明显优势，可以在通信专业应用型人才培养过程中进行推广。3.1虚拟仿真技术的特点及优势。虚拟仿真技术日趋成熟，已经受到科研人员、工程技术人员和学生的认可。首先，虚拟仿真技术交互性强，应用不同的虚拟仿真软件可以模拟不同的显示环境。尤其对于复杂、高危、条件苛刻的特殊工程环境，学生无法到现场进行工程训练。例如，在强辐射环境下的通信设备维护工作，虽然学生无法亲临现场，但是学生可以应用虚拟仿真技术模拟真实环境和真实通信设备，进行交互式操作。其次，虚拟仿真技术自由度高，应用虚拟仿真技术可以仿真各种不同环境，修改各种参数，甚至是临界或超限参数，有很大的灵活性。有利于培养学生的创新能力和工程实践能力。最后，虚拟仿真技术可以循环利用，维护成本低，便于在人才培养中进行推广。我国高校人才培养实验、实践教学方面资金投入较大，但是效果却并不令人满意，主要原因是人才培养效益不高，学生收获不大。虚拟仿真技术不仅见效快，而且维护、升级改造成本低，人才培养效益高。3.2虚拟仿真技术在通信工程专业应用型人才培养中推广的可行性。通信网络搭建和维护技术的培训需要投入大量的财力物力、人才培养成本高，而且运行中通信网络不能为了教学而随意中止。因此通信工程专业应用型人才培养需要对传统的教育教学方式进行改革，大力发展虚拟仿真教学。2013年教育部提倡虚拟仿真实验教学以来，建立了300余个部级虚拟仿真实验教学中心，其中信息与通信工程专业部级实验室10余个，各省建立了多个省级通信工程虚拟仿真实验教学中心，为通信工程专业应用型人才培养提供了更好的教学条件。通过虚拟仿真技术的有效应用，可以解决实验场地不足、实验经费有限的问题，可以解决校外实习基地不稳定且实践效果不理想等问题，提高了学生的创新意识和自主学习意识。因此，虚拟仿真技术的推广可以实现以“虚”代“实”，“虚、实”结合，提高通信工程专业应用型人才培养质量。

4结语

虚拟仿真技术的推广可以在通信工程专业应用型人才培养中引入先进的教育理念，通过虚实结合的实验手段提升通信领域工程人才培养水平，利用其自由度高、交互性强的特点提升学生的创新能力和解决复杂工程问题的能力，为通信行业发展提供人才保障。

参考文献

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医学仿真技术范文篇8

引言

在现代工业生产中，医疗器械的加工是重要的构成。如今信息技术在快速的发展，并且得到了广泛的应用。因此增加医疗器械的信息技术含量已经成为发展的重要方向。仔细研究目前医疗器械生产加工的情况，可以发现国内的生产技术和国外的生产技术相比仍有较大的差距，所以国内的医疗器械生产企业十分的需要引入先进的技术，让企业生产产品的转型能够有所突破。

一、医疗器械计算机模拟仿真技术现状

（一）医疗器械计算机模拟仿真技术应用实现的价值

医疗器械CAE技术的出现反应了传统医疗器械生产和计算机技术的融合。应用该技术在整个器械生产的过程中都会有计算机技术的辅助。应用计算机技术能够准确的分析医疗器械的强度、刚度以及医疗器械的弹塑性。应用医疗器械CAE技术实现对器械结构的优化，提高器械的性能。在医疗器械领域应用的计算机模拟技术包括计算机图形技术、数字交换技术、管理工程数据信息技术。其中的计算机图形处理技术是模拟仿真技术应用的基础，只有实现图形信息的完善，才能实现技术应用的良好效果。信息管理机制的建立是技术应用取得较好成效的关键因素。CAE系统的高效利用能够促进计算机模拟仿真技术的成熟。CAE系统的作用是提高计算的精度，进而实现医疗器械设备的较高精度，也能保证医疗器械设备使用性能的科学合理。当医疗器械的设计制作趋于完善，那么器械制作的返工率和废品率就会大大降低，因此能够减少生产成本的投入。

（二）验证模型的建立和使用

客观的评价计算机模拟仿真技术，该技术实现的是对事物属性的接近模仿，也就是说只做到了相对仿真。而且在使用计算机模拟仿真技术时还会受到一定的限制。使用仿真技术时，在一定的目标要求下，剥离分析对象的某一特性，然后根据分析情况建立模型，在输入数据和模拟过程之后，得出结果，最后还要经过对比判断，才能得知建立的模型是否符合实际情况。利用模拟过程得到的结果，要对模型进行调整，在不断的模拟、分析、调整过程中，确保建立的模型符合使用的需求。验证模型的建立要能反应模拟对象的某一特性，要能够符合系统各个组成部分的关系，还要与系统整体的输出情况相符合。计算机技术和仿真技术的结合实现了二者功能的有效发挥。满足仿真技术的应用需求。目前计算机模拟仿真技术已经能够在制造医疗器械领域系统使用，有效提高医疗器械生产的技术含量和生产速度。

（三）医疗器械的市场供应份额情况

在我国的医疗器械高端市场中，世界行业巨头及其产业下的拳头产品占有主导地位。这是因为这些企业有着十分强大的资金力量，也有着十分深厚的研发力量。他们引导着市场的需求，引导着产品升级的方向。外企进入中国市场，繁荣了国内的医疗器械市场，为医院内器械设备的转型升级提供支持。与此同时严重威胁了国内的医疗器械生产企业的生存和发展。高端医疗器械具有技术壁垒高的特点，因此产品价格标准高、利润点高。国内的企业侧重于在中低端市场发展，竞争十分激烈。目前国内的二三线城市医院卫生行业得到了较大程度的扩容。受此影响，国际的高端品牌开始走向本土化，大力的发展中低端市场的产品。中国的医疗器械生产水平虽然并不乐观，但是也有能够领先国际水平的技术，比如超声聚焦技术。但是多数的医疗器械技术水平与国外相比远远不及。国内的三级医院一般使用进口器材。二级医院有三分之二的器材要从国外引进。值得一提的是之前国内心脏支架的供应一直被国外企业垄断，而如今国产支架的供应已经能够占到市场份额的70%。

二、医疗器械计算机模拟仿真技术发展趋势

（一）实现医疗器械生产的智能化一体化

目前内医疗器械生产在不断的转型，已经将计算机计算应用其中，行业内将应用计算机模拟仿真技术作为企业突围的措施。与传统的生产技术相比，应用计算机模拟方针技术有着一定的优势。在生产医疗器械的行业中，已经加快实现计算机模拟仿真技术的应用。比如在熔炼、充体、固型等操作中可以将计算机仿真模拟技术应用其中，不仅如此在医疗器械的生产过程中，也可以将计算机模拟仿真技术应用其中，完善生产过程中材料性质参数信息的管理，建立实验模型，精准预测生产医疗器械的产品缺陷，让整个生产过程得到优化。应用计算机模拟仿真技术会实现医疗器械生产的智能化一体化，会大大减少人工的设计成本。通过CAD技术和CAE技术的结合，会让医疗器械的制作工艺得到优化。推动模拟仿真技术和数字化管理技术的结合，会实现管理的高效性。

（二）积极开展农村医疗器械的生产

我国的农村基层在较长的时间段内都没有得到好的发展，因此基层的医疗机构有很大的发展空间。具统计我国的农村基层医疗机构仅占全国范围内总数的7%。但是农村的医疗机构却承载着较大的就诊数量，可以占到全国总数的60%。农村医疗机构在服务网络的建立上是十分匮乏的，但是其中却有着较高额度的需求量。现今国家推进新医改，要加强农村医疗的网络建设。所以国内的农村医疗器械有着巨大的市场需求量。乡镇的大型医院需要更新医疗设备，具统计农村医院需要更新医疗设备的数量达30万家。其中大设备急需更新换，尤其是口腔器械设备，国内的口腔医院有半数的设备需要依靠进口。而且人们对于口腔卫生的保健意识越来越高，医学口腔科的需求有持续增长的趋势。因此在农村范围内口腔医疗器材也是医疗器械计算机模拟仿真技术发展的方向。

（三）医疗器械企业提高自身创新能力

要想让医疗器械计算机模拟仿真技术在未来的发展取得较好的成绩，企业必须要提高自身的创新能力。目前国内生产企业的创新能力不足，生产的医疗器械缺少原创性产品，正是因为如此与发达国家的生产技术相比仍有很大的差距。在未来的发展中可以积极的利用数字技术的进步获得一定的成效。比如有科研人员利用蓝牙技术，实现了对现有医疗器械的改进，制造出了智能性的医疗产品，将检测病人的相关生命体征信息通过手机传输至主治医生的电脑上，实现了对病人身体情况的实时监控。目前已经有类似的基于蓝牙技术的监控仪在发达国家上市。为了尽快实现与世界先进的医疗器械制造技术的接轨，国内的制造企业应该积极的创新发展，在医疗器械计算机模拟仿真技术的基础上，研发出有创新意义的医疗器械。医疗器械的研发要找准产品发展的新方向，要顺应全球医疗市场的发展趋势，实现产品的升级和转型。

（四）与药品的联系日益紧密

以美国的医疗器械生产商生产的产品为例，实现了植入性胰岛素泵和血糖自动分析传感器的结合，这一机械被称作是智能型的胰岛素泵。在使用时会根据患者身体内的血糖含量智能的判断是否需要注射胰岛素，并且还能够计算出应该注射的量。这一器械的作用是避免糖尿病患者由于低血糖而面临危险。在全球的医疗市场范围内，药-械组合的产品受到欢迎，主要的类型是预充式的注射器。能够智能的对人体进行胰岛素、生长激素、疫苗的注射。另外还有药物洗脱血管支架、植入性的长效缓释宫内节育器。由此可见，在未来的一段时间内，药-械组合的产品会是医疗器械发展的一大方向。此种类型的器械制造重点依靠的技术是嵌入式软件，内部医疗软件的性能会较大程度的决定患者的使用体验。医疗器械计算机模拟仿真技术的发展趋势会向着药-械组合前进。而在整个医疗器械生产的过程中可能会面临高温、高强度的危险，有效的应用计算机软件技术会大大的减少隐患的存在，能够为医疗器械的生产提供安全的环境。

三、总结

综上所述，研究医疗器械计算机模拟仿真技术现状及发展趋势，发现国内农村基层的医疗机构有很大的发展空间，因此要积极开展农村医疗器械的生产，还发现目前国内生产企业的创新能力不足，所以国内企业研究医疗器械计算机模拟仿真技术要提高自身的创新能力，致力于制造智能性的医疗产品，生产的产品还要加强与药品的结合。

参考文献

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[2]陈坤彦.医疗器械计算机模拟仿真技术现状及发展趋势[A].香港康健医药有限公司.2017年博鳌医药论坛论文集[C].香港康健医药有限公司,2017:1.

医学仿真技术范文篇9

[关键词]仿真技术；虚拟实验；有机化学实验；实验预习

为了提高本科教育质量，教育部采取系列措施，狠抓本科教育工作。其中，实验教学方面强调实验教学信息化，要求将虚拟仿真技术应用到实验教学中去。教高函[2017]4号文件规划2017~2020年在普通本科高等学校认定1000项左右示范性虚拟仿真实验教学项目。2019年教育部在[2019]8号文件《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》中规划2019~2021年完成1500门左右国家虚拟仿真实验教学一流课程，打造虚拟仿真实验教学“金课”，确保实验课的教学质量。教高函[2018]5号指出：虚拟仿真实验教学项目是推进现代信息技术融入实验教学项目、拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平的重要举措。为此本文探索仿真技术在有机化学实验教学中的意义及其实践，提高有机化学实验教学质量。

1课前预习是有机化学实验教学不可缺少的环节

有机化学实验是高等学校化学化工、制药、材料、食品、生物、医学等相关专业的必修课程，通过有机化学实验这一课程的学习，学生不仅学习实验基本知识、获得感性认识，而且训练学生进行有机化学实验基本操作和基本技能、培养学生正确选择有机化合物的合成与鉴别的方法、增强学生创新能力，为将来进一步的学习和创新打下基础[1-2]。有机化学实验教学包括课前预习、教师讲解、实验操作、数据分析处理和实验报告撰写等5个环节，每个环节对提高有机化学实验教学质量都很重要，实验预习这一首要环节显得尤为重要[3]。为了提高有机化学实验课授课质量，首先从预习环节抓起，学生进入实验室之前必须清楚了解本次实验的目的、实验原理，需要哪些实验仪器，如何进行实验操作，实验中会出现哪些实验现象、注意哪些实验安全问题，总之，实验之前每个学生应该做到心中有数，这样才能达到每一次的实验目的。学生进入实验室最主要的目的之一就是训练操作技能，如何才能使学生训练有素？本文探索将仿真技术应用于有机化学实验预习环节，学生预习环节通过计算机多次模拟实验操作，熟练实验步骤与操作流程，到达提升教学质量的目的。

2仿真技术在有机化学实验预习中的应用优势

化学实验仿真技术就利用计算机建立一个可视化、虚拟的实验环境，可视化的仿真模块取代实验仪器及实验试剂，通过计算机技术编程模拟真实实验内容，点击鼠标和操作键盘，从而实现对真实的化学实验操作的计算机模拟过程，获得等价甚至优于真实的实验结果，这种技术称为化学实验仿真技术。仿真技术应用到有机化学实验预习环节，改变以往有机化学实验预习形式单调、枯燥乏味，缺少视觉上灵活多样的画面，缺少可操作的实验材料，使得有机化学实验课的预习形同虚设。仿真技术应用有机化学实验预习中，提高学生学习的自主性，仿真技术应用有机化学实验预习环节具有以下优势：(1)虚拟仿真实验教学平台具有交互性、沉浸性及构想性的特点，学习资源开放共享，让人沉入其中、出入自然、超越其上[4]。(2)学生利用仿真技术可以反复操作、反复实践，熟练实验步骤，降低实际实验中的损耗，节约实验室运行成本，学生进入真实的实验阶段，就能熟练安装仪器设备、得心应手操作每一个实验环节，能够一次性成功完成真实的实验，节约实验成本。(3)仿真技术的使用，使实验教学模式具有较好的安全系数。仿真技术提高了认知实验药品、仪器设备，熟练实验操作的平台。学生在虚拟的环境下进行完成有毒或危险性大的实验操作，有效避免甚至杜绝因为化学失误而引起的安全隐患。警惕学生真实的实验过程中，必须谨慎、稳妥进行实验操作。(4)虚拟仿真技术应用，学生更灵活开放，有足够的学习空间和实验条件。在虚拟仿真平台上，学生可以随意组装仪器和使用药品，探究不同条件重新设计实验，获得不同实验结果，进一步增强学生的创新性。

3有机化学实验虚拟化建设

3.1仿真实验平台建设

仿真技术应用于有机化学实验教学，首先根据有机化学实验特点，利用网络及现代多媒体技术，建设一个灵活且可以不断改进的有机化学仿真实验平台。有机化学仿真实验平台包括实验目的、实验原理、实验操作视频、实验操作模块和思考题在内的基本模块及包括练习测试、在线提问等内容的附加模块。学生不仅可以在平台上准确地模拟实际实验状态和仪器“操作”，而且可以与老师进行交互，力求虚拟实验室与真实的实验室“一致”。通过仿真实验平台，学生将枯燥的文字转化为生动形象的动画[5]。

3.2有机化学仿真实验课程内容

根据有机化学实验课程特点及教学大纲规定，仿真实验内容分为两大模块：有机基础实验与有机综合性与设计性实验。基础实验包括三个部分：基本操作，如：乙醇蒸馏、折光率测定、熔点测定、重结晶约10个实验；分离提取与合成实验，如：环己烯制备与分馏、溴丁烷的制备、2-硝基-1,3-苯二酚合成，肉桂酸的制备，丁二酸二丁酯的制备、乙酰水杨酸的制备等30个实验；性质实验，如：脂肪烃与芳香烃的性质等5个实验。综合性与设计性实模块包括三组分混合物的分离，从红辣椒中提取、分离红色素、合成己内酰胺等10个实验，包括合成、分离、提取、分析测试、结构鉴定等综合性实验设计与技能操作。

3.3有机化学仿真实验课实践案——乙酰水杨酸的制备

首先学生扫描二维码、验证身份进入仿真实验平台，然后根据导向开始学习与模拟实验。[实验目的](在实验平台中点击按钮)学习乙酰水杨酸的制备原理和方法。[实验原理](在实验平台中点击按钮)乙酸酐或乙酰氯使水杨酸分子中的羟基乙酰化。为了加速反应的进行，常加入少量的浓H2SO4作为催化剂。反应式为：按照“加料——反应——纯化——检测等流程”通过画面点击按钮模拟动态的操作：画面的仪器部分由铁架台、酒精灯、锥形瓶、烧杯、球形冷凝管、铁圈、石棉网、夹子，温度计、烘箱，干燥皿等按钮组成，试剂部分由水杨酸，乙酐，浓硫酸，蒸馏水，0.1%三氯化铁溶液及乙醇等按钮组成。具体实验步骤为：取一干燥小三角锥瓶(50毫升)，放入1.5克水杨酸和3毫升乙酐，摇匀后，滴加4滴浓硫酸，放在60~70℃热水浴中边加热边振摇10分钟。取出三角锥瓶，将反应物倒入装有5毫升蒸馏水的烧杯中，并用10毫升水分3~4次洗涤锥瓶，洗液倒入烧杯中，剧烈搅拌后，放在冰水浴中冷却，以加速结晶的析出，当结晶完全析出后，用抽气过滤，并用约5毫升冷水洗涤，抽干粗制品，放入烘箱中干燥，称重，并计算粗产率。取极少量粗制品溶解于几滴乙醇中，加入0.1%三氯化铁溶液1~2滴，观察颜色变化。每一个操作点击一次按钮，关键之处标注文字提示，并配以形象的声音，既可以提高兴趣又可以快速使学生进入实验角色，达到预习效果。

4结束语

将仿真技术利用到有机化学虚拟实验的预习环节中，通过模拟实验环境，使学生提前熟悉实验流程、提前“实验操作”、虚实结合、相互补充，有声动画给学生带来全新的感觉，促进学生掌握实验技能，有利于提高实验教学质量。尽管仿真技术及虚拟实验在有机化学实验教学中优势明显，但是必须重视虚拟仿真技术仅仅只能用于有机化学实验教学预习环节，模拟苛刻条件的实验，熟悉教学内容，绝不能用虚拟的“纸上谈兵”取代真正的实验操作，也就是点击鼠标不能取代真实实验，否则，不仅不能提高有机化学实验教学质量，反而取消学生基本操作技能训练，势必降低有机化学实验教学质量。

参考文献

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医学仿真技术范文篇10

［关键词］临床危机管理;虚拟仿真;教学

临床危机管理的特点就是在最短的时间内采取有效的措施，处理急、危、重症，达到抢救生命、稳定病情、减轻痛苦和减少各种因素对机体的损伤，而这个特点就需要医师按疾病的自身规律来规范操作及抢救流程。临床上很多急危重症，比如急性心梗、肺动脉栓塞、酮症酸中毒、脑梗死、中毒、多发创伤等，都需要临床医师进行快速识别和反应。这也是医学生所需要学习的重要素质和技能之一。但是随着患者维权意识的提高，医患矛盾日益剧烈，同时临床医学生招生规模逐渐扩大，导致临床教学资源相对不足，而临床危机资源管理方面尤为短缺。医学生对临床危机情景的识别和处理以及临床技能的提升是目前医学教育亟待解决的问题，临床危机资源虚拟仿真教学为临床教学工作的展开开辟了一种行之有效途径。虚拟仿真创设了一个视觉感知、触觉感知以及信息交互的虚拟世界，让使用者更加直观地认知和理解复杂的理论和技术。随着现代技术的飞速发展，虚拟仿真已经广泛应用于临床教学，能让医学生在虚拟仿真环境中反复模拟诊治流程，对危机情景迅速反应和操作处理，从而全面提高学生对危机情景的管理能力，为培养高质量医学人才提供一种有效的方法。

一、传统临床教学模式面临的挑战

1．临床危机资源短缺。医学教育注重理论与实践，医学生需要更多机会去面对临床危机情景来提升自身医学经验。但随着患者自我保护意识的增强以及医生保护观念的提升，很少有机会在患者身上进行操作，更何况在危急情景下，因此相关的临床资源相对缺乏。2．危机情景相对较少且不全面。由于地域及季节的限制，疾病谱分布不均匀，且临床危机情景可遇不可求，无法反复演练。临床危机资源仿真教学可解决这方面的问题，可反复模拟，便于医学生反复学习和操作。3．繁重的临床工作与教学任务冲突。面对危机情景，临床工作者疲于应急处理，无瑕分身应付教学任务。目前大部分医院晋升仍以和临床工作量为衡量指标，而临床教学成果难以衡量，往往未纳入晋升标准中。

二、临床危机管理虚拟仿真教学的优势

临床危机资源稀缺且无法重复再现对医学教育提出了种种挑战，将虚拟仿真教学应用于临床危机资源是解决这个问题的最佳途径。虚拟仿真教学以虚拟临床情景为手段，以仿真为表现形式，通过对虚拟仿真情景的应对和处理，使得学习者能获得真实的临床体验，从而激发学习兴趣，培养学生临床思维以及临床应对能力，获得临床技能的提升。

三、临床危机资源虚拟仿真教学平台的构建和应用

临床虚拟仿真已经广泛应用于临床教学和实践，是提高学生临床能力的重要手段。虚拟仿真技术也逐步发展，从单纯的穿刺模型、胃管模型、导尿模型，逐步具体化形象化，例如阿波罗综合模拟人，能通过改变模拟人体真实的疾病演变，包括心跳、呼吸、瞳孔变化等，模拟真实病例和场景。但目前的临床虚拟仿真教学仍存在很大不足，表现为仅局限于在模型上相关的临床技能操作，而非着重于临床思维的培训，对临床危机事件的识别及处理的培训更是稀缺。临床危机管理虚拟仿真平台的构建包括基础技能操作模块及危机资源管理。基础技能操作是临床危机资源管理的基石，只有掌握熟练的临床技能操作才能助益临床危机事件的管理。临床基础技能模块主要包括内科、外科、儿科、妇科、急诊等模块，内含100多项基础操作，涉及大型模型上百种。在基础临床操作技能提升的基石上，进一步培训临床诊疗思维训练和临床危机管理。1．病例全面，真实改编。临床危机管理虚拟仿真教学涉及肺栓塞、急性心肌梗死、高血压急症、甲亢危象、消化道大出血、羊水栓塞、中毒等50种临床危重疾病。每个疾病包含3-5个基于真实案例改编而来的虚拟情景，编程输入至综合模拟人中，并设置在模拟病房或模拟ICU，学生团队在接近真实的临床诊疗环境中进行应对及操作。2．疾病演变模拟。高级模拟人能对学生采取的不同操作出现不同的疾病进展，同时有群众演员模拟真实医疗环境，比如家属的干扰、与家属的病情交代和相关谈话。临床骨干教师在整个过程中辅以诱导和指正，逐步训练学生对临床危机事件的快速识别和正确处理，同时培养医学生的人文关怀。3．规范化流程制定。针对临床常见且诊断和处理相对棘手的急危重症病例，临床骨干教师综述目前相关指南、最新研究、循证依据和公认的指导原则，总结出同类急危重症具体问题的规范化处理程序和分析解决问题的思路，力求快速规范化诊断与救治。本系统还对每个临床虚拟病例设有详尽评分表，便于学生在学习过程中将操作规范化。4．病例示范与实战演练。临床骨干教师设计相关急危重症的临床情景，并进行规范化诊疗操作，制作成示范视频放在共享平台上供医学生学习。医学生在教师指导下进行相关临床危机模拟情景的应对和处理，逐步熟悉和掌握临床诊疗流程。5．团队分工合作。急危重症往往需要在最短的时间内采取正确的治疗，因此团队协作尤为重要。临床危机管理虚拟仿真要求以团队为基本单位进行对急危重症进行处理，训练团队领导者的全局掌控以及整个急救团队在急救过程中团队分工和配合默契度。6．临床骨干教师团队组建。临床骨干教师是系统的核心，他们来自不同的学科，不仅要改编病例，根据不同处理方式设定相应的疾病演变过程。他们承担着规范化操作流程的和评分表的制定，操作示范，并指导学生进行情景应对和处理以及团队分工。

四、总结

虚拟仿真已应用于临床教学，但是大部分仅用于临床技能操作的提高。临床危机管理的虚拟仿真教学平台的构建有利于提升学生对临床危机情景的快速识别及合理处理，规范临床诊疗流程，培养学生团队合作精神，提高教学质量。

［参考文献］

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