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1、附件1：九江学院“实施质量工程、提高本科教学质量”现代信息技术在本科教学中的应用项目立 项 申 报 书项 目 名 称： 基于网络的免疫学与检验 虚拟实验平台的建设 申 请 单 位： 基 础 医 学 院 项目负责人： 吴 建 芳 联 系 电 话：电 子 信 箱： wjf90386 申 请 日 期： 2010年10月28日 九江学院质量工程项目实施工作领导小组办公室 制填表说明1“申请单位”一律以二级学院为单位；2“组织保障及配套经费的落实”应包括二级学院对项目建设的政策、人员、经费等保障措施；3本表请用钢笔填写或直接打印，不够填写可另加附页；4项目负责人填写此表，并签署

2、院系意见、加盖院系公章；5将此表一式三份和电子表格一份报送信息技术中心现代教育技术部；6本表内容由信息技术中心负责解释，联系电话：8314438一、简表项目名称基于网络的免疫学与检验虚拟实验平台的建设项目负责人姓 名吴建芳性别男民族汉出生年月1973年2月职称副教授学位硕士研究专长医学免疫学近三年主要教学工作简况时间课 程授课对象2008-11医学免疫学临床医学本科(A0613、14、A0916)免疫学检验检验专业本、专科(A0913、B0815、915)医学微生物学临床医学、护理学本科(A0811、21)近三年主要教改及科研工作简况时间项 目进展情况2008省卫生厅课题：IKAP单核苷酸多态

3、性与过敏性哮喘的相关性研究结题(主持人)2010省教育厅重点课题：全基因组水平PPAR2调控人类脂肪细胞分化的靶基因筛选研究在研(第二参与人)2009国家自然科学基金项目：全基因组水平RUNX2联合miRNAs、CpG岛甲基化调控成骨细胞分化机制研究在研(第四参与人)2010医学免疫学网络教学课件校级比赛三等奖(第三参与人)省教育厅课题：心钠素抗动脉粥样硬化作用的研究在研(第四参与人)课题组成员姓名职称学位院系部门研究专长课题分工周小鸥讲师硕士基础医学院免疫学与检验课题规划、实施梅钧副教授硕士基础医学院网站制作网络平台建设徐良贤实验师学士实验中心实验操作、计算机应用虚拟设备制作刘燕讲师硕士基础

4、医学院免疫学与检验、计算机应用虚拟实验制作牛力讲师硕士基础医学院计算机应用虚拟实验制作曹达星实验师学士实验中心实验操作实验指导、制作实验录相卢小澍讲师学士基础医学院网站制作网络平台建设二、立项背景与意义1项目提出的背景与所要解决的主要问题及其意义我校(及原九江医专)自上世纪50年代开设了医学检验技术专业(专科)，为本地区输送了大量的医学检验专业人才，经过50余年的发展，2009年起开设“医学检验”本科专业(专业代码100304)，继续教育学院也开设了医学检验本科成人教育。该专业涵盖的综合教育选修课中包括医学免疫学和临床免疫学与检验(以下合称为免疫学与检验)等课程，课时数104学时，学分为6.0

5、分。通过此课程的学习，要求学生理解和掌握医学免疫学、临床免疫性疾病、免疫学检验的基本理论、基础知识、基本技能，为后继课程的学习打下扎实基础，在期毕业后能胜任临床免疫学检验工作、继续深造、科学研究等要求。因此可以说，免疫学与检验是一门理论性、实践性、综合性非常强的课程。开设大量的综合性实验教学内容对于学生“三基”的理解和掌握，完成此课程的学习非常重要，但我们在以往的教学工作中发现以下一些问题： (1) 实验课时数严重不足。外校开设的实验课总课时为60-70学时，我校因种种原因，开设实验课时仅30学时，大量的必做实验课程无法完成，这种情况在成人教育检验本科专业尤其明显。 (2) 实验设备的问题。实

6、验室缺少某些实验仪器或数量不足，如酶标仪、荧光显微镜等，现有仪器日常维护费用较高。某些实验所需试剂较昂贵，如酶标、荧光标记抗体、细胞分离液、细胞株等；临床体液标本具有一定的生物危险。因没有配备实验动物房，一些动物实验开展困难。 (3) 教学效果有限。免疫学与检验实验课一般所需时间较长，如凝集、沉淀反应第二天才能看到实验结果，免疫血清的制备过程甚至需要两个月时间，学生在短暂的课堂教学中无法获得足够的信息量。课后重复学习也无法实现。本研究通过虚拟设备、虚拟实验、网络技术等技术平台的建设、整合，建立基于网络的免疫学与检验虚拟实验室，可以有效的解决以上的一些问题。 (1) 经济安全。利用虚拟的仪器设备

7、、试剂、动物等，可实现仪器和药品的零损耗，避免一些高价、有毒、有害试剂的使用，如酶标抗体、荧光标记抗体、实验动物等，避免学生因操作不当造成的危险、事故。 (2) 针对性强。虚拟实验的操作忽略了实验过程中的无关细节，强化了实验要素，实验过程与实验结果直观地模拟呈现，可提高学生的学习兴趣与学习效率。 (3) 稳定高效。虚拟实验室具有利用率高、可实时多人虚拟实验的特点。可在服务器上随时更新实验内容，如虚拟各种临床疾病案例，设计性、开放性实验等，以适应本学科实验教学的发展。 (4) 灵活开放。与传统实验模式相比，虚拟实验室无时空限制。利用基于网络的虚拟实验室，可以实现LAA(Learn Anytime

8、 Anywhere)，即学生在任何时间和地点，通过校园网或互联网方便地学习本实验课程，并可进行实验测试、网络答题、浏览教学课件、录像等资料。本虚拟实验室也可适用于其他本科专业的教学，临床医学、护理学，生命科学相关专业等，特别是成人本科教育的作用尤其明显。虚拟实验室作为一种新型的教学工具，由于具有多种传统“真实实验”无法替代的优点，是对传统实验教学适当的补充和深化，是现代实验教学的重点发展方向和趋势。发展虚拟实验室的建设和研究，对于本学科的建设和发展，对于学校建立高质量的、具有一定影响力的地方本科院校重要意义。2本项目在国内外研究的现状与趋势 虚拟实验室(virtual laborat

9、ory)，也称为合作实验室(Collaboratory)，最早于1989年由美国弗吉尼亚大学威廉·沃尔夫(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.，指利用计算机网络虚拟的、不受时空限制的实验室环境。虚拟实验室根据具体的实验要求、实验过程和环境，利用虚拟软件设计实验过程，并利用虚拟仪器(virtual instruments, IV)来完成各种预定的实验项目。利用互联网技术，可将此

10、虚拟实验放在互联网上，供远程用户使用，并与管理者互动。虚拟实验具有交互性(interactivity)、沉浸感(immersion)、构想性(imagination)，即3I特性。由于虚拟实验室的突出优点及巨大的市场需求，各国政府及相关机构均高度重视其发展。美国政府1991年底即成立了“全国科学合作实验室委员会”，调查科学家对信息技术需求、协调科研合作关系、组织并实施信息技术开发等。目前，国外许多著名院校已建立了一批虚拟实验室并投入使用，涉及的领域涉及计算机网络、数学与人工智能、化学、物理、生物工程、生命科学，以及通信、机械制图、农业科学等。其中与生物医学有关的有代表性的虚拟实验室有：美国国立

11、医学图书馆(The National Library of Medicine, NLM)利用人体解剖图像数字化研究，开发的虚拟解剖学、虚拟放射学及虚拟内窥镜等一系列虚拟实验教学 唐沈。美国的虚拟现实研究。全球科技经济全球科技经济瞭望。1995,10：29-31。霍华德-休斯医学研究院(Howard Hughes Medical Institute, HHMI)开发的细菌鉴定实验室、心脏病实验室、免疫实验室、神经生理学实验室等 Http://biointeractive/vlabs/index.html。诺贝尔基金会(the Nobel Foundation)开发的虚拟生化实验室

12、 Http://chemistry/educational/vbl。国内许多高校自上世纪90年代开始“虚拟实验”的研究工作，并出现迅猛发展的趋势，如2006年发表的相关论文较1998年增多了96倍。已建立或正在建设与专业相关的虚拟实验室，如清华大学的汽车发动机检测系统；四川联合大学的航空电台二线综合测试仪等。但生物医学虚拟实验室发展较晚，主要的有深圳大学生物科学院于2006年利用三维模拟技术构建的虚拟基因工程实验室 吴凯威，刘志刚，刘青，等。“基因工程虚拟实验室”的设计与开发。实验室研究与探索。2006,25(5)：561-563。.2004年，第三军医大学研究利用

13、多媒体网络技术实现检验医学课程的远程教育，并率先提出建立检验医学虚拟实验室 郭鹰，司维柯。运用多媒体网络技术实现检验医学课程的远程教育。现代医药卫生。2004,20(6)：478-479。齐齐哈尔医学院创建的“临床免疫学及检验虚拟实验室”获得了省“十一五”规划立项 许惠玉，孙风永，曹元，等。临床免疫学及检验虚拟实验室的创建。高教研究。2009,30(18)：2304-2305。，主要是利用视频制作软件Windows Moviemaker Moviemaker(WMM)制作教学视频，其内容较简单，无人机互动，使用效果有限，未达到未研究所设计的要求。随着教学、科研水平的不断深入和提高，计算机和网络

14、的日益普及成本下降，大量的教育机构及专业公司进行虚拟实验室的开发，虚拟实验平台的建设和应用必将越来越普遍。三、项目的研制开发内容（研究内容）、技术路线（研究方法）和进度计划（含预期目标、阶段成果）(一)研究内容和研究方法本研究建设的虚拟实验平台包括虚拟实验室、教学课件、教学录相、网络考试系统、网络提问及答疑等内容，重点是内容是虚拟实验室的建设。1、虚拟实验室的建设虚拟实验室的建立主要包括三个要素：虚拟仪器的制作、虚拟实验的流程制作、网络平台的建设。(1) 虚拟仪器的制作：虚拟仪器是通过编程和3D技术对真实仪器摸拟。开发虚拟实验仪器的计算机虚拟软件包括通用软件和专用软件两大类，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)是一种用于建立真实世界的场景模型或虚拟三维世界的场景建模语言，具有文件量少，易于传输的特点，广泛应用于基于Web的交互式虚拟三维空间，实现网上实验，故本研究采用VRML编辑软件VrmlPad 2.1，并以支持VRML语言的3D Max软件制作较复杂的虚拟仪器。(2) 虚拟实验的流程制作：本研究虚拟的实验课程以临床免疫学与检验实验指导(刘辉主编，人民卫生出版社出版，第3版)为蓝本，开设以下几个

16、实验单元：免疫血清的制备、凝集沉淀类实验、免疫标记技术、细胞免疫技术、临床案例分析。每个实验单元设立2-5个实验，内容包括实验目的、实验意义、实验仪器和试剂、实验方法、结果与判断、注意事项等内容。因工作量庞大，先期将建设1-2个实验单元，在后期将逐步完善，并在条件许可的情况下开展设计性虚拟实验。(3) 网络平台的建设：网络构架采用浏览器/服务器(Browser/Server, B/S)的架构，设立客户层、应用服务层及数据层等三层。利用学校的服务器作为硬件平台。A、客户层：即客户端，基于Windows操作系统及IE5.0以上或相应的其他浏览器，可通过因特网接入校园网，访问应用服务层服务器。人机界

17、面使用WIMP(Window Icon Menu Pointing)，即以窗口、图标、菜单指向为特点的人机界面技术。B、应用服务层：采用Windows2003 Enterprise Server操作系统，包括应用程序服务器和Web服务器2个部分。应用程序服务器采用标准C语言开发，并能利用MySQL接口函数访问数据库。Web服务器由静态和动态HTML页面构成，静态HTML页面用DreamWeaver网页制作工具设计，用Flash制作动态页面和元素，后台代码在Microsoft Visual Studio 2005中使用C#来实现。C、数据层：数据库服务器，使用Microsoft MySQL Se

18、rver 2005作为数据的存储及报表输出平台，存储有实验项目和内容、管理员和用户帐号、密码、实验成绩等信息，采用基于ADO.Net的ASP.Net技术访问数据库。2、其他平台内容的建设(1)使用摄象机及QuickTime VR软件拍摄实验录相，利用Ulead VideoStudio及Adobe Flash软件制作带有三维立体图像及动画的教学录相。(2)采用SmartExam考试系统制作网络考试系统。(3)设立留言板及意见反馈系统，收集使用者提出的意见和建议，并不断改进。(二)技术路线客户端因特网校园网Socket连接Http连接Web服务器应用服务器MySQL教学课件考试系统留言及答疑意见反

19、馈MySQL PHP API凝集沉淀类实验动物血清制备教学录相数据服务器免疫标记技术细胞免疫技术临床案例分析虚拟实验内容平台其他内容帐户管理(三)进度计划2011年1月-6月 完成整个项目平台的设计，并准备虚拟仪器素材2011年7月-12月 初步建立2-3个实验内容，完成部分平台其他内容，并试运行2012年1月-6月 根据反馈意见，改进实验内容，并完成2-3个实验单元建设2012年7月-12月 建设成完整的实验平台并发布。(四)预期成果1、制作一套完整的虚拟实验平台，并能有效使用。2、撰写并发表2-3篇核心期刊论文。3、参加省多媒体课件比赛并争取获奖。四、项目已有的工作基础和条件1、主要参与人员均为教学、实验、科研一线人员，具有丰富的理论和实验教学和科研经验，正在参研或已结题各级各类科研、教改课题。2、主要参与人员均具有一定的现代教育技术，较熟练地掌握多媒体制作、网络应用、虚拟实验软件应用等知识，并获得了本学院领导的大力支持和协助，配备了高性能计算机及软件。3、自2009年开始，