首页 > 论文范文 > 医药卫生论文 > 基础医学论文 > 实验医学论文 > 虚拟仿真实验在炭疽实验室诊断及皮毛检疫实验中的应用

虚拟仿真实验在炭疽实验室诊断及皮毛检疫实验中的应用

2023-07-12 57 上传者：管理员

摘要：探讨“炭疽实验室诊断及皮毛检疫虚拟仿真实验”在兽医防疫与检验学实验教学中的效果。方法：分别采用虚拟仿真实验平台和传统实验平台进行教学，比较两组学生的实验操作成绩，并对实验组学生进行问卷调查。结果：实验组成绩高于对照组（P<0.05），学生对本虚拟仿真实验的认可度较高。结论：本虚拟仿真实验平台提高了教学效果，值得进一步推广使用。

关键词：
兽医防疫与检验学
炭疽实验室诊断
皮毛检疫
虚拟仿真实验
虚拟仿真教学
加入收藏

虚拟仿真的概念最初由IVAN SUTHERLAND提出[1]。这一技术利用计算机系统，通过对现实环境中的视觉、听觉、触觉等感官进行模拟，从而生成虚拟现实环境，在虚拟环境中，操作者可与虚拟环境对象进行互动。虚拟仿真教学具有突破时空限制、形象生动、安全性高等优点，因此近年来虚拟仿真教学技术在教育教学工作中日趋受到重视[2]。

兽医防疫与检验学课程涉及动物及动物产品的检疫检验理论和技术，该课程的实验教学具有项目多、成本高、周期长、生物安全隐患多等特点[3]。虚拟仿真技术能够将多种检疫检验技术有机结合，并针对重大动物烈性传染病开展检验检疫虚拟仿真实验，从而突破传统实验的时空限制，降低实验成本，缩短实验周期，避免生物安全事故。本研究在兽医防疫与检验学实验教学中开展炭疽实验室诊断及皮毛检疫虚拟仿真实验，探索虚拟仿真实验在兽医防疫与检验学实验教学中应用的可行性，为相关课程的虚拟仿真实验建设提供借鉴。

1、炭疽实验室诊断及皮毛检疫虚拟仿真实验平台简介

针对虚拟仿真实验平台的实验环境与实验设备，利用unity3D引擎技术实现物体的物理碰撞特性、光影明暗反射特性、粒子模拟特性等。学生借助电脑、手机等网络终端设施，访问“炭疽实验室诊断及毛皮检疫虚拟仿真实验”教学系统，使用用户名和密码登录后，点击进入虚拟仿真实验模块，在线虚拟仿真观摩、操作学习。

该虚拟仿真实验平台包括3D图书馆、虚拟现场、实验室检查3个模块。3D图书馆模块提供检验原理、操作规程演示、注意事项说明、诊断结果图片等内容；虚拟现场模块可查看染疫动物模型及污染毛皮模型，并进行样品采集；实验室检查模块可进行虚拟实验室检查操作，检查方法包括病原学检查方法和免疫学检查方法。在进行样品采集和实验室检查过程中，可由学生自主切换到3D图书馆，从而加强检验理论与虚拟操作的联系。此外，系统对不规范的操作给予及时提示，并对操作进行评分。在课下，学生可对该虚拟仿真实验进行多次操作练习。虚拟仿真实验模块设置及其对应的内容见图1。通过虚拟仿真训练使学生了解P3实验室的基本结构及使用要求，掌握炭疽的病原学、流行病学、临床表现和病理变化，重点掌握临床样本的采集及皮毛检疫技术。

图1炭疽实验室诊断及皮毛检疫虚拟仿真实验平台的模块设置及其对应的内容

2、研究对象与方法

2.1研究对象

选择锦州医科大学兽医专业硕士研究生为研究对象。实验组19人，对照组18人（选择未投入使用虚拟仿真实验阶段的学生）。两组学生在入学成绩、基础课成绩、年龄、性别等方面差异均无统计学意义（P>0.05）。且两组授课教师、选用教材、理论授课内容、课时均相同。

2.2方法

2.2.1实验组

首先，使用炭疽实验室诊断及皮毛检疫实验虚拟仿真平台进行虚拟实验操作。然后进行Ascolis试验、酶联免疫吸附试验、琼脂凝胶扩散试验的实体实验操作。

2.2.1对照组

采用传统实验教学方法。即首先进行教学视频观摩及教师讲解，然后进行实体实验操作。对照组实验操作内容与实验组相同。

2.3效果评价

2.3.1实体实验操作成绩分析

由学生随机选取Ascolis试验、酶联免疫吸附试验、琼脂凝胶扩散试验，根据实验考核方案，对两组学生进行实体实验操作考核，并进行成绩分析。

2.3.2调查问卷分析

针对虚拟仿真实验学习效果，对实验组学生进行调查问卷分析。

2.4统计学分析

采用Excel软件进行数据处理，实体实验操作成绩以表示，组间比较采用t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

表1实体实验操作成绩分析

表2虚拟仿真实验学习效果的自我评价[人数（%）]

3、结果

3.1实体实验操作成绩分析

实验组成绩为（86.8±4.5）分，对照组成绩为（76.6±8.6）分。两组学生成绩差异有统计学意义（P<0.05）。实体实验操作成绩分析结果见表1。

3.2调查问卷结果

学生对虚拟仿真实验的认可度较高。其中，94.7%的学生认为该虚拟仿真平台提高了自身对实验课的兴趣，89.5%的学生认为该虚拟仿真平台增强了自己实体实验操作的信心，84.2%的学生认为该虚拟仿真平台加强了其对实验注意事项的理解和记忆，提高了自己实体实验操作的速度。虚拟仿真实验学习效果的自我评价问卷调查结果见表2。

4、讨论

炭疽是由炭疽芽孢杆菌引起的一种人兽共患传染病。农业农村部发布的《一、二、三类动物疫病病种名录》将炭疽列为二类动物疫病，世界动物卫生组织（OIE）将炭疽列为法定动物报告疫病，《中华人民共和国传染病防治法》将炭疽列为乙类传染病[4]。随着国际上生物战剂的研究发展和恐怖组织的活动，炭疽在对人类和动物构成新的威胁。从公共卫生学角度来看，炭疽的主要传染源是患病动物，而被污染的毛皮是重要的媒介物[5]。要确诊炭疽就必须进行实验室诊断。因此，开展炭疽实验室诊断及皮毛检疫虚拟仿真实验具有重要的现实意义。有关炭疽病原学的实验操作必须在具备生物安全防护条件的动物生物安全三级实验室或生物安全三级实验室（ABSL-3实验室或P3实验室）进行，但很多院校不设有P3实验室，其常规的本科实验教学手段和条件难以满足炭疽诊断教学的需要。即使个别院校拥有P3实验室，也很难满足多人同时进行实验操作。由于该项目存在一定风险，因此很多院校无法进行实体实验操作。本虚拟仿真实验项目针对炭疽实验室诊断及皮毛检疫，创造学习环境，让学生体验身临其境的实验操作，避免了实体实验操作面临的风险，学生可反复多次在虚拟仿真实验平台学习。本虚拟仿真实验利用数字化手段将真实场景在计算机上重现，打破了实体实验的空间限制和时间限制，为学生创造了有利的学习条件。

本虚拟仿真实验平台秉承“虚实结合，能实勿虚，优势互补，虚实互动”的教学理念，将生物风险相对较小的Ascolis试验、酶联免疫吸附试验、琼脂凝胶扩散试验设为实体实验操作，并进行操作考核，从而实现实体实验与虚拟实验相互结合、相互补充、相互作用。从实验组与对照组的实体实验操作成绩可以看出，使用本平台的实验组实验操作成绩高于对照组。根据调查问卷可以看出，学生对虚拟仿真实验的认可度较高。以上结果反映出本虚拟仿真实验平台可提高学习效果，受到学生的欢迎，值得进一步推广使用。

参考文献:

[2]徐晓英,杜耀婷,徐毅,等.VR技术在医学免疫教育中的研究进展[J].中国免疫学杂志,2021,37(10):

[3]唐峰,唐雨顺,刘永华,等.兽医防疫与检验学课程专题化教学实践―—以酶联免疫吸附检测技术为例[J].中国免疫学杂志,

[4]农业农村部.一､二､三类动物疫病病种名录:中华人民共和国农业农村部第573号[EB/OL].

[5]柳增善.兽医公共卫生学[M].北京:科学出版社,2016:250.

基金资助:辽宁省普通高等教育本科教学改革研究一般项目(SJJGYB20210518);辽宁省科技厅项目(2022JH5/10400056);

文章来源:唐峰,唐雨顺,刘永华等.虚拟仿真实验在炭疽实验室诊断及皮毛检疫实验中的应用[J].中国免疫学杂志,2023,39(07):1516-1518.