浅谈医学生物化学虚拟实验

摘要：医学生物化学是医学生最重要的基础课程之一，但医学生物化学实验技术往往耗时长、试剂价格高，无法满足太多学生参与实验。虚拟实验是现代计算机和网络技术发展的必然产物，它有传统实验无法替代的优点。本文简要介绍医学生物化学的现状、该课程开设虚拟实验的原因、虚拟实验的优势和医学生物化学中逆转录RT虚拟实验的实例。

关键词：医学生物化学；虚拟；实验条件

医学生物化学是医学生最重要的基础课程之一，是目前发展最迅速，也是最具活力的。它是在分子水平探讨生命的本质、研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节、基因表达及其调控等的科学。进入21世纪后，生命科学发展更加迅速，医学生物化学实验技术已渗透到医学科学的各个领域，为疾病的预防、诊断和治疗提供基础。

然而，随着近几年高校招生规模不断扩大，医学院校招生人数迅速增长，实验教学条件不足与学生需求增大的矛盾逐渐凸显。再加上有些试剂有毒有害，考慮到教师和学生的身体健康问题，相关实验技术被渐渐从实验课程中剔除。再者，有些实验试剂成本高，学校考虑教学成本等问题，也无法将相关实验在本科教学中全面展开。以上因素都阻碍了医学生物化学实验在学生中的全面开展。而进入21世纪后，网络和计算机技术的进步，以及虚拟实验技术的发展为解决以上问题提供了可能。即利用各种数字化和虚拟化完全可以满足医学生物化学实验需求。但如何建立医学生物化学虚拟实验教学平台是一个值得大家关注的问题。

虚拟实验的概念最早由美国弗吉尼亚大学的威廉·沃尔夫教授于1989年提出，它是一种以虚代实、以软代硬的实验教学形式。通常按照实验教学的目标和要求，利用微机系统，采用数字化技术建立各种虚拟实验环境，使实验者仿佛身处真实的实验室一般，利用虚拟实验室的各种试剂、仪器、材料等，对虚拟实验模型进行仿真操作，完成预设的各项实验任务。虚拟实验是建立在真实实验的基础上的，以真实实验的经验和结果作为实验依据。实验过程中所使用的虚拟试剂、器材、仪器等都和真实实验形似，实验者通过微机操作，可以像在真实实验室一样完成操作，在学习过程中，学生获取的知识和操作技能等于甚至优于在现实操作中所得。

一、 虚拟实验教学的优势

医学生物化学课程中，实验是非常重要的部分。前文提到，其实验往往具有价格贵、试剂有毒有害、实验周期长等特点，所以，虚拟实验有助于缓解实验资源不足与教学需求之间存在的矛盾。笔者利用长沙医学院数字化校园建设平台与医学生物化学省级精品课程建设平台，利用校园网络的发展对医学生物化学虚拟实验项目进行设计，以期推进实验教学手段改革和医学生物化学精品课程建设。

虚拟实验相对于传统实验方法其优越性主要体现在以下几个方面：第一，虚拟实验不受传统的面对面的统一教学模式的限制，学生可以通过计算机或手机网络，将零散的学习时间利用起来，且不受时间和地点的限制，在实验室以外的任何有网络的地方都可进行实验；可容纳大批学生同时开展实验，不受实验室数目和人数制约；零试剂消耗，在降低实验成本的同时也保证了学生实验中的人身安全；内容更加广泛，能将前沿的新型实验项目引入课程体系，知识更新快。

二、 虚拟实验教学实例

传统的医学生物化学实验是不会对本科生开设逆转录RT实验的，有了虚拟实验教学平台，我们可以引入这些之前无法向本科生开出的价格贵又耗时的实验项目了。学生可以在计算机上模拟逆转录的全过程，掌握RT的基本概念，熟悉所需的试剂、仪器设备、操作方法，了解其临床意义。

如图1所示，进入RT虚拟实验后，学生首先可以根据理论课所学内容，选择所需器材；然后点下一步，逐渐进入操作界面，完成各项预定的任务如体系确定（图2）、水浴温度选择（图3）、利用涡旋混匀仪混匀试剂、反应条件确定、虚拟RT-PCT等。

就2016～2017学年第一学期，试点开设虚拟实验的情况来看，学生对其反应良好，能接受该实验技术，通过完成相关任务，可以很好地把握重要的知识点，也能掌握基本实验技能。

三、 结语

综上所述，虚拟实验是在现代计算机和网络技术发展基础上建立起来的新型的教育技术手段，它的运用能避免传统医学生物化学实验耗时长、试剂价格贵、无法同时容纳太多学生参与实验等弊端，促使教学方法、手段改革，有非常重要的现实意义，值得推广。

参考文献：

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