法医学虚拟仿真平台的构建与应用
毛征生 袁艺标 苏 川 陈 峰*
（南京医科大学法医学系 江苏·南京 211166）
摘 要 虚拟仿真实验教学中心建设是实现高等教育现代化的重要途径，同时也是全面提升学生实验技能最有效的方法之一。文章分别从虚拟仿真教学背景、平台架构模式、平台构建和平台应用方面出发，论述了法医学虚拟仿真平台的构建方法和应用前景，为法医教学改革和提升本科教学水平提供理论依据。
关键词 法医学 虚拟仿真 教学改革
为贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高[2012]4号）精神，教育部在2013年发布了《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司函[2013]94号），并于同年8月启动首批国家级虚拟仿真实验教学中心申报工作，截至目前为止，全国已建设有300个国家级虚拟仿真实验教学中心。[1-2]由于虚拟仿真实验具有高度还原性、高安全性和高创新性等优点，这种技术已经成为缓解实验教学条件不足、提升学生创新能力以及激发学生潜能的有效方法。[3]
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法医学是一门实践性很强的学科，实验练习是本专业学生掌握法医学专业知识和相关技能的重要方法。然而，在法医学实验实践中，面临许多传统方法难以解决的问题，如尸体解剖资源紧缺以及大型仪器设备昂贵，难以安排学生实际操作等问题。虚拟仿真技术的出现，可以为解决法医学中的这些难题提供切实可行的方法。
1 法医学虚拟仿真平台架构模式选择
传统的虚拟仿真平台架构模式主要包括“B/S架构”和“C/S架构”。“B/S架构”是指数控虚拟仿真系统基于Browser/Server，即使用浏览器/服务器为基础的架构模式。[4]“C/S架构”是指数控虚拟仿真系统基于Client/Server，即使用客户/服务器为基础的架构模式。“C/S架构”客户端须要安装应用程序，相比较而言，“B/S架构”客户端可以通过浏览器访问虚拟仿真用户平台，采用互联网进行通信，这样就突破了时间和空间的限制，方便用户随时随地进行使用。[5]“B/S架构”模式是目前虚拟仿真平台普遍采用的一种模式，因此，法医学虚拟仿真平台的建设也应该首选这种架构模式。
2 法医学虚拟仿真平台构建
法医学虚拟仿真平台主要由两大模块组成，包括学生模块和教师模块。学生模块包括训练模块、考核模块以及互动模块。教师模块主要由用户与权限管理模块和学习统计与分析模块，如图1所示。
图1 法医学虚拟仿真平台构建模块组成
2.1 学生模块
（1）训练模块。训练模块主要是对特定实验对象和场景进行虚拟仿真建模，学生通过人机交互的虚拟操作进行训练学习，经过反复操作训练，使学生熟悉法医学实际工作流程并掌握相关操作技能。
（2）学习统计与分析模块。这一模块能够动态记录学生的学习轨迹，通过列表、柱形图和雷达图、路径图等多种形式全方位反馈学生学习的每个环节。同时实现对班级均分、班级分项均分以及分项分数分布等进行统计，为进一步优化平台模块提升教学质量提供数据支持。
（1）用户与权限管理模块。该模块主要是定义不同角色在教学场景中的权限，包括学生、教师和平台管理员。学生可以通过选课码、教师导入名单等方式加入课堂，完成老师发布的虚拟实验并提交相关实验报告。教师作为课程负责人，对课程进行管理，配置实验时间以及时时查看统计信息等。平台管理员拥有最高权限，可以对整个平台系统进行管理。另外，根据实际需要，也可以增加助教、评审专家等角色并赋予相关权限。[6]
2.2 教师模块
（3）互动模块。互动模块提供一个开放的学习交流平台，学生可以在这个平台分享实验经验和学习心得，还可以邀请老师一起讨论解决实验中遇到的问题。互动平台提升学生在教学中的参与程度，使得学生既是知识的接收者，同时也是知识的创造者。
（2）考核模块。考核模块主要是模拟具体案件的全部要素，让学生结合自己掌握的知识和前期训练的结果，对案件进行处理。通过这一模块，可以考查学生专业知识和实验技能的掌握程度。
根据以上组成模块，结合法医学实际案例，拟构建的法医学虚拟仿真平台如图2所示。
1.2 研究方法 收集72例患者就诊时的临床表现、体征，通过术前、术中患者特征、术后病理及免疫组化诊断结果，并结合术后化疗及随访情况进行分析。术前临床诊断方法包括B超、CT、小肠镜等。本组72例患者中，2例行腹腔镜手术，其余均予开腹手术治疗，包括局部、肠段及相应系膜切除，肿瘤根治性切除术。2例肝左内叶转移灶，行左半肝切除术。5例行小肠肿瘤姑息切除、降低肿瘤负荷或小肠肿瘤远近端捷径吻合手术。术后辅助化疗9例，常用药物5-氟尿嘧啶、奥沙利铂、丝裂霉素、环磷酰胺、阿霉素及甲磺酸伊马替尼等。
近年来，水资源的不断开发对城市可持续发展的实现造成了阻碍，同时对市民生活质量也有一定的影响作用，为对此问题进行解决，城市再生水综合利用策略已经投入应用。当前，在再生水综合系统应用中，值得关注的问题是再生水面临着生态风险。从研究资料中可以看出，氯消毒或臭氧氧化工艺环节处理后，再生水毒性会有所提升。在未来工作中需要更为全面地探究再生水中的有害物质毒理与计量反应关系，以便于更为可靠的对再生水综合利用生态风险进行评估。
图2 法医学虚拟仿真平台操作流程图
3 法医学虚拟仿真实验平台的应用
法医学虚拟仿真实验平台在本科教学中的实际应用主要有教学模式和考试模式这两种形式。（1）教学模式。法医学虚拟仿真实验平台可以延伸实验教学的时间和空间，克服法医学实验中大型仪器贵重、尸体解剖资源短缺以及犯罪现场重现困难等问题，为学生提供生动的学习体验。将虚拟仿真技术应用于法医学实验教学，在很大程度上加深学生对知识的直观认识，同时也提高了学生的实际操作能力。（2）考试模式。与传统考试模式相比，法医学虚拟仿真实验平台的考试模式更加全面。传统考试模式是静态模式下对知识点分割式的记忆考查，而虚拟仿真系统是动态模式下对学生知识记忆、实验操作以及综合分析能力的整体考核，更能体现学生满足实际工作需要的真实水平。
4 结语
全面提高高等教育质量是我国教育发展的长期目标，其中提升本科教学质量是这一工作的重要组成部分。目前，随着学科的发展和社会环境的改变，法医学在本科教学领域也存在着发展瓶颈。由其是尸体解剖资源紧缺以及大型仪器设备昂贵等因素导致法医学实验难以顺利开展，这一现实条件严重制约法医学专业本科教学水平的提高。虚拟仿真作为一种新兴技术，已经在生物医疗、经济管理、电子电力等众多学科成功建立虚拟仿真实验平台，体现出其具有重大的应用价值。法医学虚拟仿真实验平台的建立，不仅为法医学实验开展提供有效解决途径，也为本科教学改革以及全面提升本科教学水平提供新的思路。
工程技术人员进行自然边坡治理方案的技术交底，准备综合治理所需的材料，包括施工通道材料等相关的辅助材料，进行规模施工的风、水、电的准备，清撬工具以及开挖设备、支护设备和辅助机具。安排好清撬人员、安全监察人员、开挖人员、支护人员及辅助人员。
参考文献
[1] 王曜晖,周万津,姚新生,杨俊伟,赵智权,葛正龙.医学虚拟仿真实验教学中心的建设与探索[J].基础医学教育,2018.20(12)：1128-1131.
[2] 祖强,魏永军.国家级虚拟仿真实验教学中心建设现状探析[J].实验技术与管理,2015.32(11)：156-158.
[3] 杜彦敏.基于虚拟仿真技术的实验教学中心建设研究[J].教育教学论坛,2018(15)：273-274.
[4] 伊延吉.基于B/S架构的数控虚拟仿真实验中心建设研究[J].吉林省经济管理干部学院学报,2016.30(06)：124-125.
[5] 唐光艳.基于B/S架构的虚拟实验室研究与实现[J].辽宁师专学报(自然科学版),2011.13(02)：53-54,57.
[6] 李林,陈宇峰,李仲君,李凤霞.大规模在线虚拟实验教学平台的建设与实践[J].实验技术与管理,2018.35(07)：144-147.
Construction and Application of Virtual Forensic Simulation Platform
MAO Zhengsheng,YUAN Yibiao,SU Chuan,CHEN Feng
(Department of Forensic Medicine,Nanjing Medical University,Nanjing,Jiangsu 211166)
Abstract The construction of virtual simulation experiment teaching center is not only an important way to realize the modernizationof higher education, but also one of the most effective ways to improve students' experimental skills in an all-roundway. Based on the background of virtual simulation teaching, platform architecture, platform construction and platform application,this paper discusses the construction methods and application prospects of virtual simulation platform for forensic medicine,which provides theoretical basis for the reform of forensic medicine teaching and the improvement of undergraduate teachinglevel.
Keywords forensic medicine;virtual simulation;teaching reform
中图分类号 ：TP391.9
文献标识码： A
doi： 10.16400/j.cnki.kjdks.2019.06.018
*通讯作者： 陈峰
基金项目： 江苏省高等教育教改研究立项课题（编号：2017JSJG182），南京医科大学教改研究立项课题（编号：ZD2017004）
标签：法医学论文; 虚拟仿真论文; 教学改革论文; 南京医科大学法医学系论文;