摘要：卫生检验检疫专业《仪器分析》课程注重培养中学生的实践能力和综合知识应用能力。 在传统实验教学模式的基础上引入虚拟仿真实验，克服了传统实验教学条件缺乏、实验效率低下的缺点。 通过分析虚拟仿真实验的特点和优势，结合虚拟仿真实验在我校卫生检验检疫专业《仪器分析》课程中的具体应用，探讨虚拟仿真实验教学方法在仪器分析实验教学中的适用性。
关键词：卫生检验检疫专业； 虚拟仿真； 仪器分析
实验卫生检验与检疫作为公共卫生与预防医学的一个分支学科，担负着培养高层次应用型公共卫生人才以应对哮喘等突发重大公共卫生危机的任务[1-3]。 《仪器分析》是卫生检验检疫专业的一门重要专业课程。 目的是使中学生熟悉各种分析仪器的原理，掌握其使用方法和数据处理技能。 《仪器分析》要求中学生综合运用基础知识和专业技能。 是一门注重培养中学生实践能力的特色课程。 实验课程是《仪器分析》的重要教学内容。 通过实践操作，巩固理论知识的学习，使理论知识提升为专业能力，培养中学生的创新能力和综合知识应用能力，为公共卫生行业培养具有较强创新能力和实践能力的高素质应用型人才。 传统的实验教学多由班主任授课，尤其是昂贵的仪器，中学生熟练操作的机会较少，很难有动手实践的机会。 这些实验教学模式严重影响了中学生动手能力和创新能力的培养。 虚拟仿真实验系统是基于软件技术的虚拟实验教学系统，通过3D动态仿真实现教学实验室的数字化、虚拟化。 通过计算机模拟实验设备和实验过程，使中学生能够在真实的环境中完成实验操作，实现中学生实践能力和创新能力的培养[4]。 虚拟仿真实验具有节约成本、实验共享、提高效率等明显优势，已经成为传统实验教学方法的有效补充和发展[5-11]。 虚拟仿真实验实现了理论教学与实验的有机融合。 因此，本文将虚拟仿真实验引入实验课程《仪器分析》，构建虚拟仿真实验与理论课程相结合的教学模式，实现中学生在学习过程中不受时间和地点的限制，为疫情下实验教学的顺利举办和实验教学质量的提高提供新的手段。 北京健康医学院坚持“应用型、特色化、国际化”的发展目标，以培养中学生动手能力和操作技能为目标，在卫生检验检疫实验教学中引入虚拟仿真教学平台。 分析了虚拟仿真实验的特点和优势，探讨了虚拟仿真实验在我校卫生检验检疫专业《仪器分析》课程中的具体应用。
1 传统实验教学模式的现状
1.1 实验教学效率太低
“仪器分析”是一门以物质的化学和化学物理性质为基础，借助专用仪器对物质进行定性、定量、形态分析的学科，因此实验课程就显得尤为重要。 卫生检验检疫专业的仪器分析课程以培养公共卫生人才为目标，更加注重测量仪器实用能力的培养。 但医科院校各检验专业配备的气相色谱仪、原子吸收分光光度计、气相色谱-质谱联用仪、液相色谱-质谱联用仪等小型仪器价格昂贵，维护成本高，仪器配置数量有限。 经过理论课教学后，有些朋友不能直观地了解仪器的结构，对仪器的结构、原理和使用存在盲点。 这使得中学生在使用小型实验设备时，很容易因操作不当而磨损、损坏仪器。 这样的结果会造成高昂的维修费用，同时也缓解了中学实验设备短缺的问题。 如果在教学中能够引入虚拟仿真实验软件，中学生就可以利用仿真实验辅助完成传统实验。 例如，如果能在软件中熟悉某种仪器的具体使用方法，然后再上机操作，就会大大增加中学生盲目操作对设备造成的损坏。
1.2 增加传统实验无法实现的实验
实验教学中有些实验是危险的，特别是涉及有毒、放射性和易燃易爆物质时。 例如，冷原子吸收光谱法测定汞离子需要使用汞标准物质，而汞标准物质受政府管制且难以购买。 由于这种客观激励的影响，很多物理实验无法在课堂上进行解释，但如果采用虚拟仿真实验系统，则可以进行此类实验。
1.3 提高中学生学习的积极性和创造性
初中生接触科研平台的机会有限，操作仪器的机会也有限。 虚拟仿真实验软件只需要一台连接互联网的计算机。 课前，中学生可以使用该软件提前掌握本课的重点，在一定程度上节省了教学过程中的一些必要时间； 课后，中学生仍然可以使用该软件来准备本课的内容，尤其是临近结束时的实验操作考试。 在信息化程度越来越高的今天，年轻一代的中学生势必会对电子产品的探索和学习更加感兴趣，这也填补了中学生迟钝、难以理解的信心和兴趣的缺失。 以前的实验室虽然对中学生来说看似近在咫尺，但实际上却很遥远，但现在虚拟仿真实验软件让实验室变得栩栩如生。
2 虚拟仿真实验在卫生检验检疫专业实验教学中的应用
2.1 虚拟仿真理论知识教育
在实验课上，经常向中学生介绍各种分析仪器，如液相色谱仪、高效气相色谱仪等，课本上会介绍每种仪器的结构和原理，但中学生了解得太具体了。 如果在教学过程中使用虚拟仿真实验软件，中学生可以在班主任讲解的同时，利用仿真软件在三维空间中观察仪器的各个角度和内部结构。 通过三维动画，中学生可以直观、生动地了解仪器的结构和原理。
2.2 虚拟仿真软件在实验课程中的实现
以固相色谱-质谱法测定环境内分泌干扰物为例，该实验需要使用固相色谱-质谱法，价格昂贵，对于每个中学生来说操作起来都比较困难。 例如，利用虚拟仿真实验系统可以真实演示仪器的结构和工作原理，让中学生在虚拟仿真实验系统上模拟操作，完成气相色谱-质谱法测定环境内分泌干扰物的整个实验过程。 实验内容包括样品预处理中的样品离心、酶解、固相萃取、样品浓缩和再溶解，以及气相色谱-质谱联用仪在机检测中的调谐、色谱质谱模式的编辑、梯度洗脱程序的选择、仪器操作、质谱、色谱图的显示和提取、内标法定量分析等一系列实验内容。 模拟实验系统给了中学生多次尝试的机会，从样品前处理步骤到固相色谱梯度洗脱溶剂配比调整等，激励如何影响最终的实验结果，对于操作错误系统会给出正确提示。 通过这样反复的操作练习，中学生已经大致掌握了操作要点。 课后，系统会保存每次操作的历史记录，中学生可以通过查看操作错误记录并重新操作来备考。 这样虚实结合、理论教学与虚拟实验相结合，达到了增强中学生动手能力的目的。 模拟实验系统也给班主任带来了方便。 中学生每次实验的成绩都会以实名的方式记录在班主任系统后台。 这个分数不仅可以成为最终评价的标准，还可以知道哪些中学生掌握不熟练，哪些实验普遍得分较低。
3 尾声
虚拟仿真实验让实验室突破时间和空间的限制，变得栩栩如生，使远程教学成为可能，为疫情期间的在线实验教学提供技术支撑。 本文探讨虚拟仿真实验软件在卫生检验检疫专业实验教学中的应用。 让我们看到，这样的创新模式不仅填补了传统实验的不足，而且还带来了新的便利和用处。 理论教学与虚拟仿真实验的有机结合，可以提高中学生的学习效率，方便课堂多媒体教学，实现卫生检验检疫专业操作的模拟训练和考核，使班主任能够高效了解中学生的训练效果，提升实验教学质量。 将理论知识提升为专业能力物理虚拟实验室是学科教学软件吗，培养中学生创新能力和综合知识应用能力，为公共卫生行业培养具有较强创新实践能力的高素质应用型人才，全面推动教学质量提升和教学模式转变。
参考
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作者：钱俊佳 冯静 苗猛 楚晓菊 锐创 张静怡 李佳 单位：北京健康医科大学