2_2010_吳建芳7402

1、附件1：九江學(xué)院“實施質(zhì)量工程、提高本科教學(xué)質(zhì)量”現(xiàn)代信息技術(shù)在本科教學(xué)中的應(yīng)用項目立 項 申 報 書項 目 名 稱： 基于網(wǎng)絡(luò)的免疫學(xué)與檢驗 虛擬實驗平臺的建設(shè) 申 請 單 位： 基 礎(chǔ) 醫(yī) 學(xué) 院 項目負責(zé)人： 吳 建 芳 聯(lián) 系 電 話：電 子 信 箱： wjf90386 申 請 日 期： 2010年10月28日 九江學(xué)院質(zhì)量工程項目實施工作領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室 制填表說明1“申請單位”一律以二級學(xué)院為單位；2“組織保障及配套經(jīng)費的落實”應(yīng)包括二級學(xué)院對項目建設(shè)的政策、人員、經(jīng)費等保障措施；3本表請用鋼筆填寫或直接打印，不夠填寫可另加附頁；4項目負責(zé)人填寫此表，并簽署

2、院系意見、加蓋院系公章；5將此表一式三份和電子表格一份報送信息技術(shù)中心現(xiàn)代教育技術(shù)部；6本表內(nèi)容由信息技術(shù)中心負責(zé)解釋，聯(lián)系電話：8314438一、簡表項目名稱基于網(wǎng)絡(luò)的免疫學(xué)與檢驗虛擬實驗平臺的建設(shè)項目負責(zé)人姓 名吳建芳性別男民族漢出生年月1973年2月職稱副教授學(xué)位碩士研究專長醫(yī)學(xué)免疫學(xué)近三年主要教學(xué)工作簡況時間課 程授課對象2008-11醫(yī)學(xué)免疫學(xué)臨床醫(yī)學(xué)本科(A0613、14、A0916)免疫學(xué)檢驗檢驗專業(yè)本、專科(A0913、B0815、915)醫(yī)學(xué)微生物學(xué)臨床醫(yī)學(xué)、護理學(xué)本科(A0811、21)近三年主要教改及科研工作簡況時間項 目進展情況2008省衛(wèi)生廳課題：IKAP單核苷酸多態(tài)

3、性與過敏性哮喘的相關(guān)性研究結(jié)題(主持人)2010省教育廳重點課題：全基因組水平PPAR2調(diào)控人類脂肪細胞分化的靶基因篩選研究在研(第二參與人)2009國家自然科學(xué)基金項目：全基因組水平RUNX2聯(lián)合miRNAs、CpG島甲基化調(diào)控成骨細胞分化機制研究在研(第四參與人)2010醫(yī)學(xué)免疫學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課件校級比賽三等獎(第三參與人)省教育廳課題：心鈉素抗動脈粥樣硬化作用的研究在研(第四參與人)課題組成員姓名職稱學(xué)位院系部門研究專長課題分工周小鷗講師碩士基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)與檢驗課題規(guī)劃、實施梅鈞副教授碩士基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院網(wǎng)站制作網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)徐良賢實驗師學(xué)士實驗中心實驗操作、計算機應(yīng)用虛擬設(shè)備制作劉燕講師碩士基礎(chǔ)

4、醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)與檢驗、計算機應(yīng)用虛擬實驗制作牛力講師碩士基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院計算機應(yīng)用虛擬實驗制作曹達星實驗師學(xué)士實驗中心實驗操作實驗指導(dǎo)、制作實驗錄相盧小澍講師學(xué)士基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院網(wǎng)站制作網(wǎng)絡(luò)平臺建設(shè)二、立項背景與意義1項目提出的背景與所要解決的主要問題及其意義我校(及原九江醫(yī)專)自上世紀50年代開設(shè)了醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)專業(yè)(專科)，為本地區(qū)輸送了大量的醫(yī)學(xué)檢驗專業(yè)人才，經(jīng)過50余年的發(fā)展，2009年起開設(shè)“醫(yī)學(xué)檢驗”本科專業(yè)(專業(yè)代碼100304)，繼續(xù)教育學(xué)院也開設(shè)了醫(yī)學(xué)檢驗本科成人教育。該專業(yè)涵蓋的綜合教育選修課中包括醫(yī)學(xué)免疫學(xué)和臨床免疫學(xué)與檢驗(以下合稱為免疫學(xué)與檢驗)等課程，課時數(shù)104學(xué)時，學(xué)分為6.0

5、分。通過此課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生理解和掌握醫(yī)學(xué)免疫學(xué)、臨床免疫性疾病、免疫學(xué)檢驗的基本理論、基礎(chǔ)知識、基本技能，為后繼課程的學(xué)習(xí)打下扎實基礎(chǔ)，在期畢業(yè)后能勝任臨床免疫學(xué)檢驗工作、繼續(xù)深造、科學(xué)研究等要求。因此可以說，免疫學(xué)與檢驗是一門理論性、實踐性、綜合性非常強的課程。開設(shè)大量的綜合性實驗教學(xué)內(nèi)容對于學(xué)生“三基”的理解和掌握，完成此課程的學(xué)習(xí)非常重要，但我們在以往的教學(xué)工作中發(fā)現(xiàn)以下一些問題： (1) 實驗課時數(shù)嚴重不足。外校開設(shè)的實驗課總課時為60-70學(xué)時，我校因種種原因，開設(shè)實驗課時僅30學(xué)時，大量的必做實驗課程無法完成，這種情況在成人教育檢驗本科專業(yè)尤其明顯。 (2) 實驗設(shè)備的問題。實

6、驗室缺少某些實驗儀器或數(shù)量不足，如酶標儀、熒光顯微鏡等，現(xiàn)有儀器日常維護費用較高。某些實驗所需試劑較昂貴，如酶標、熒光標記抗體、細胞分離液、細胞株等；臨床體液標本具有一定的生物危險。因沒有配備實驗動物房，一些動物實驗開展困難。 (3) 教學(xué)效果有限。免疫學(xué)與檢驗實驗課一般所需時間較長，如凝集、沉淀反應(yīng)第二天才能看到實驗結(jié)果，免疫血清的制備過程甚至需要兩個月時間，學(xué)生在短暫的課堂教學(xué)中無法獲得足夠的信息量。課后重復(fù)學(xué)習(xí)也無法實現(xiàn)。本研究通過虛擬設(shè)備、虛擬實驗、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)平臺的建設(shè)、整合，建立基于網(wǎng)絡(luò)的免疫學(xué)與檢驗虛擬實驗室，可以有效的解決以上的一些問題。 (1) 經(jīng)濟安全。利用虛擬的儀器設(shè)備

7、、試劑、動物等，可實現(xiàn)儀器和藥品的零損耗，避免一些高價、有毒、有害試劑的使用，如酶標抗體、熒光標記抗體、實驗動物等，避免學(xué)生因操作不當(dāng)造成的危險、事故。 (2) 針對性強。虛擬實驗的操作忽略了實驗過程中的無關(guān)細節(jié)，強化了實驗要素，實驗過程與實驗結(jié)果直觀地模擬呈現(xiàn)，可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效率。 (3) 穩(wěn)定高效。虛擬實驗室具有利用率高、可實時多人虛擬實驗的特點?？稍诜?wù)器上隨時更新實驗內(nèi)容，如虛擬各種臨床疾病案例，設(shè)計性、開放性實驗等，以適應(yīng)本學(xué)科實驗教學(xué)的發(fā)展。 (4) 靈活開放。與傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ较啾?，虛擬實驗室無時空限制。利用基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實驗室，可以實現(xiàn)LAA(Learn Anytime

8、 Anywhere)，即學(xué)生在任何時間和地點，通過校園網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)方便地學(xué)習(xí)本實驗課程，并可進行實驗測試、網(wǎng)絡(luò)答題、瀏覽教學(xué)課件、錄像等資料。本虛擬實驗室也可適用于其他本科專業(yè)的教學(xué)，臨床醫(yī)學(xué)、護理學(xué)，生命科學(xué)相關(guān)專業(yè)等，特別是成人本科教育的作用尤其明顯。虛擬實驗室作為一種新型的教學(xué)工具，由于具有多種傳統(tǒng)“真實實驗”無法替代的優(yōu)點，是對傳統(tǒng)實驗教學(xué)適當(dāng)?shù)难a充和深化，是現(xiàn)代實驗教學(xué)的重點發(fā)展方向和趨勢。發(fā)展虛擬實驗室的建設(shè)和研究，對于本學(xué)科的建設(shè)和發(fā)展，對于學(xué)校建立高質(zhì)量的、具有一定影響力的地方本科院校重要意義。2本項目在國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀與趨勢 虛擬實驗室(virtual laborat

9、ory)，也稱為合作實驗室(Collaboratory)，最早于1989年由美國弗吉尼亞大學(xué)威廉·沃爾夫(William Wulf)教授提出 Kouzes R.T., Myers J.D., Wulf W.A. Doing science on the internet. IEEE Computer Society. 1996,29(8):40-46.，指利用計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬的、不受時空限制的實驗室環(huán)境。虛擬實驗室根據(jù)具體的實驗要求、實驗過程和環(huán)境，利用虛擬軟件設(shè)計實驗過程，并利用虛擬儀器(virtual instruments, IV)來完成各種預(yù)定的實驗項目。利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可將此

10、虛擬實驗放在互聯(lián)網(wǎng)上，供遠程用戶使用，并與管理者互動。虛擬實驗具有交互性(interactivity)、沉浸感(immersion)、構(gòu)想性(imagination)，即3I特性。由于虛擬實驗室的突出優(yōu)點及巨大的市場需求，各國政府及相關(guān)機構(gòu)均高度重視其發(fā)展。美國政府1991年底即成立了“全國科學(xué)合作實驗室委員會”，調(diào)查科學(xué)家對信息技術(shù)需求、協(xié)調(diào)科研合作關(guān)系、組織并實施信息技術(shù)開發(fā)等。目前，國外許多著名院校已建立了一批虛擬實驗室并投入使用，涉及的領(lǐng)域涉及計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)學(xué)與人工智能、化學(xué)、物理、生物工程、生命科學(xué)，以及通信、機械制圖、農(nóng)業(yè)科學(xué)等。其中與生物醫(yī)學(xué)有關(guān)的有代表性的虛擬實驗室有：美國國立

11、醫(yī)學(xué)圖書館(The National Library of Medicine, NLM)利用人體解剖圖像數(shù)字化研究，開發(fā)的虛擬解剖學(xué)、虛擬放射學(xué)及虛擬內(nèi)窺鏡等一系列虛擬實驗教學(xué) 唐沈。美國的虛擬現(xiàn)實研究。全球科技經(jīng)濟全球科技經(jīng)濟瞭望。1995,10：29-31?；羧A德-休斯醫(yī)學(xué)研究院(Howard Hughes Medical Institute, HHMI)開發(fā)的細菌鑒定實驗室、心臟病實驗室、免疫實驗室、神經(jīng)生理學(xué)實驗室等 Http://biointeractive/vlabs/index.html。諾貝爾基金會(the Nobel Foundation)開發(fā)的虛擬生化實驗室

12、 Http://chemistry/educational/vbl。國內(nèi)許多高校自上世紀90年代開始“虛擬實驗”的研究工作，并出現(xiàn)迅猛發(fā)展的趨勢，如2006年發(fā)表的相關(guān)論文較1998年增多了96倍。已建立或正在建設(shè)與專業(yè)相關(guān)的虛擬實驗室，如清華大學(xué)的汽車發(fā)動機檢測系統(tǒng)；四川聯(lián)合大學(xué)的航空電臺二線綜合測試儀等。但生物醫(yī)學(xué)虛擬實驗室發(fā)展較晚，主要的有深圳大學(xué)生物科學(xué)院于2006年利用三維模擬技術(shù)構(gòu)建的虛擬基因工程實驗室 吳凱威，劉志剛，劉青，等?！盎蚬こ烫摂M實驗室”的設(shè)計與開發(fā)。實驗室研究與探索。2006,25(5)：561-563。.2004年，第三軍醫(yī)大學(xué)研究利用

13、多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)檢驗醫(yī)學(xué)課程的遠程教育，并率先提出建立檢驗醫(yī)學(xué)虛擬實驗室 郭鷹，司維柯。運用多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)檢驗醫(yī)學(xué)課程的遠程教育?，F(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生。2004,20(6)：478-479。齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院創(chuàng)建的“臨床免疫學(xué)及檢驗虛擬實驗室”獲得了省“十一五”規(guī)劃立項 許惠玉，孫風(fēng)永，曹元，等。臨床免疫學(xué)及檢驗虛擬實驗室的創(chuàng)建。高教研究。2009,30(18)：2304-2305。，主要是利用視頻制作軟件Windows Moviemaker Moviemaker(WMM)制作教學(xué)視頻，其內(nèi)容較簡單，無人機互動，使用效果有限，未達到未研究所設(shè)計的要求。隨著教學(xué)、科研水平的不斷深入和提高，計算機和網(wǎng)絡(luò)

14、的日益普及成本下降，大量的教育機構(gòu)及專業(yè)公司進行虛擬實驗室的開發(fā)，虛擬實驗平臺的建設(shè)和應(yīng)用必將越來越普遍。三、項目的研制開發(fā)內(nèi)容（研究內(nèi)容）、技術(shù)路線（研究方法）和進度計劃（含預(yù)期目標、階段成果）(一)研究內(nèi)容和研究方法本研究建設(shè)的虛擬實驗平臺包括虛擬實驗室、教學(xué)課件、教學(xué)錄相、網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)提問及答疑等內(nèi)容，重點是內(nèi)容是虛擬實驗室的建設(shè)。1、虛擬實驗室的建設(shè)虛擬實驗室的建立主要包括三個要素：虛擬儀器的制作、虛擬實驗的流程制作、網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)。(1) 虛擬儀器的制作：虛擬儀器是通過編程和3D技術(shù)對真實儀器摸擬。開發(fā)虛擬實驗儀器的計算機虛擬軟件包括通用軟件和專用軟件兩大類，前者包括Visua

15、l C+、Visual Basic、JAVA等，后者包括LabView、LabWindows/CVI、ChemLab、VRML等。其中VRML(Virtual Reality Model Language)是一種用于建立真實世界的場景模型或虛擬三維世界的場景建模語言，具有文件量少，易于傳輸?shù)奶攸c，廣泛應(yīng)用于基于Web的交互式虛擬三維空間，實現(xiàn)網(wǎng)上實驗，故本研究采用VRML編輯軟件VrmlPad 2.1，并以支持VRML語言的3D Max軟件制作較復(fù)雜的虛擬儀器。(2) 虛擬實驗的流程制作：本研究虛擬的實驗課程以臨床免疫學(xué)與檢驗實驗指導(dǎo)(劉輝主編，人民衛(wèi)生出版社出版，第3版)為藍本，開設(shè)以下幾個

16、實驗單元：免疫血清的制備、凝集沉淀類實驗、免疫標記技術(shù)、細胞免疫技術(shù)、臨床案例分析。每個實驗單元設(shè)立2-5個實驗，內(nèi)容包括實驗?zāi)康摹嶒炓饬x、實驗儀器和試劑、實驗方法、結(jié)果與判斷、注意事項等內(nèi)容。因工作量龐大，先期將建設(shè)1-2個實驗單元，在后期將逐步完善，并在條件許可的情況下開展設(shè)計性虛擬實驗。(3) 網(wǎng)絡(luò)平臺的建設(shè)：網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架采用瀏覽器/服務(wù)器(Browser/Server, B/S)的架構(gòu)，設(shè)立客戶層、應(yīng)用服務(wù)層及數(shù)據(jù)層等三層。利用學(xué)校的服務(wù)器作為硬件平臺。A、客戶層：即客戶端，基于Windows操作系統(tǒng)及IE5.0以上或相應(yīng)的其他瀏覽器，可通過因特網(wǎng)接入校園網(wǎng)，訪問應(yīng)用服務(wù)層服務(wù)器。人機界

17、面使用WIMP(Window Icon Menu Pointing)，即以窗口、圖標、菜單指向為特點的人機界面技術(shù)。B、應(yīng)用服務(wù)層：采用Windows2003 Enterprise Server操作系統(tǒng)，包括應(yīng)用程序服務(wù)器和Web服務(wù)器2個部分。應(yīng)用程序服務(wù)器采用標準C語言開發(fā)，并能利用MySQL接口函數(shù)訪問數(shù)據(jù)庫。Web服務(wù)器由靜態(tài)和動態(tài)HTML頁面構(gòu)成，靜態(tài)HTML頁面用DreamWeaver網(wǎng)頁制作工具設(shè)計，用Flash制作動態(tài)頁面和元素，后臺代碼在Microsoft Visual Studio 2005中使用C#來實現(xiàn)。C、數(shù)據(jù)層：數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，使用Microsoft MySQL Se

18、rver 2005作為數(shù)據(jù)的存儲及報表輸出平臺，存儲有實驗項目和內(nèi)容、管理員和用戶帳號、密碼、實驗成績等信息，采用基于ADO.Net的ASP.Net技術(shù)訪問數(shù)據(jù)庫。2、其他平臺內(nèi)容的建設(shè)(1)使用攝象機及QuickTime VR軟件拍攝實驗錄相，利用Ulead VideoStudio及Adobe Flash軟件制作帶有三維立體圖像及動畫的教學(xué)錄相。(2)采用SmartExam考試系統(tǒng)制作網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)。(3)設(shè)立留言板及意見反饋系統(tǒng)，收集使用者提出的意見和建議，并不斷改進。(二)技術(shù)路線客戶端因特網(wǎng)校園網(wǎng)Socket連接Http連接Web服務(wù)器應(yīng)用服務(wù)器MySQL教學(xué)課件考試系統(tǒng)留言及答疑意見反

19、饋MySQL PHP API凝集沉淀類實驗動物血清制備教學(xué)錄相數(shù)據(jù)服務(wù)器免疫標記技術(shù)細胞免疫技術(shù)臨床案例分析虛擬實驗內(nèi)容平臺其他內(nèi)容帳戶管理(三)進度計劃2011年1月-6月 完成整個項目平臺的設(shè)計，并準備虛擬儀器素材2011年7月-12月 初步建立2-3個實驗內(nèi)容，完成部分平臺其他內(nèi)容，并試運行2012年1月-6月 根據(jù)反饋意見，改進實驗內(nèi)容，并完成2-3個實驗單元建設(shè)2012年7月-12月 建設(shè)成完整的實驗平臺并發(fā)布。(四)預(yù)期成果1、制作一套完整的虛擬實驗平臺，并能有效使用。2、撰寫并發(fā)表2-3篇核心期刊論文。3、參加省多媒體課件比賽并爭取獲獎。四、項目已有的工作基礎(chǔ)和條件1、主要參與人員均為教學(xué)、實驗、科研一線人員，具有豐富的理論和實驗教學(xué)和科研經(jīng)驗，正在參研或已結(jié)題各級各類科研、教改課題。2、主要參與人員均具有一定的現(xiàn)代教育技術(shù)，較熟練地掌握多媒體制作、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、虛擬實驗軟件應(yīng)用等知識，并獲得了本學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的大力支持和協(xié)助，配備了高性能計算機及軟件。3、自2009年開始，