Информационные технологии сегодня являются значимой частью любой отрасли экономики, и здравоохранение здесь не является исключением. Однако накопленный отечественный опыт внедрения и использования информационных технологий (средств автоматизации, анализа данных, высокотехнологичного оборудования) в сфере медицинской деятельности пока не может считаться не только передовым, но и соответствующим современным условиям [1, 2].
Одной из причин такому положению дел следует считать недостаточную подготовленность работников системы здравоохранения к использованию современных информационных технологий. Поэтому, по-нашему мнению, наиболее перспективными с точки зрения подготовки будущих специалистов — врачей, являются используемые в различных областях знаний виртуальные лабораторные комплексы. При обучении студентов дисциплинам фундаментального цикла, например, физике и математике, виртуальный лабораторный комплекс представляет собой программно-аппаратное средство, моделирующее протекающие в реальности физические явления и процессы [3]. А значит, при использовании такого комплекса студенты имеют возможность знакомиться на практике с наиболее значимыми закономерностями, проводя научный эксперимент. Основой виртуального лабораторного комплекса является компьютерная программа или связанный комплекс программ, осуществляющих компьютерное моделирование некоторых процессов (в СЗГМУ им. И.И. Мечникова — это LabView).
Традиционно учебный процесс представлен тремя видами занятий: лекциями, практическими и лабораторными занятиями (рис. 1). В этой связи развитие компетенций зависит от обеспеченности кафедр современным оборудованием (учебным, научным). При этом интерактивность обучения снижается, так как собрать все существующее оборудование, как и обеспечить возможность каждому студенту научиться работать с этим оборудованием сложно.
Если говорить о возможностях виртуализации учебного процесса, то программное обеспечение LabView, позволяет преподавателю продемонстрировать происходящие в физической лаборатории процессы за счет специальных функций:
- интеграции с измерительным оборудованием и автоматизированного анализа данных;
- обработки и анализа сигналов, получаемых от интегрированного оборудования или задаваемых пользователем;
- быстрой разработки виртуального прибора при использовании заданных (стандартных) шаблонов;
- программирования в LabVIEW.
Наиболее существенные преимущества использования LabView представлены на рис. 2
Однако при обучении студентов медицинских ВУЗов в LabView можно выделить и другие преимущества (рис. 3).
В совершенствовании образовательного процесса в медицинском ВУЗе при обучении студентов дисциплинам фундаментального цикла использование виртуальных лабораторных комплексов обеспечит [3]:
- гибкость перестройки и вызова разнообразных работ, с привлечением теоретического материала в режиме on-line;
- оперативность процесса проведения лабораторных работ;
- наглядное представление получаемых закономерностей и воспроизводимость результатов;
- возможность автономной и удаленной самостоятельной работы студентов и их общения с преподавателями;
- практически возможна реализация автоматического контроля результатов проведения лабораторных работ и получения знаний студентами;
- возможность быстрого внедрения и дальнейшего развития новых разновидностей лабораторных работ;
- эффективное использование компьютерного времени и занимаемых площадей под оборудование кафедр.
Таким образом, использование виртуальных лабораторных приборов следует рассматривать в настоящее время как эффективный способ повышения интерактивности учебного процесса при обучении студентов дисциплинам фундаментального цикла (например, физике и математике). Однако незначительная распространенность данного программного обеспечения в медицинских ВУЗах не позволяет использовать готовые шаблоны, что формирует требования по самостоятельной разработке виртуальных лабораторных комплексов.
Как показали проведенные исследования [4-7], по сравнению с традиционными лабораторными работами виртуальные лабораторные комплексы имеют ряд преимуществ.
- с помощью виртуального лабораторного комплекса, созданного в среде LabView, можно изучать свойства поверхностного слоя жидкости, капиллярные явления, физические основы кровообращения, пассивные электрические свойства живых тканей, осуществлять опытную проверку физических законов и др;
- возникает возможность моделирования процессов, протекание которых недоступно студентам, например, проведение экспериментов с использованием высокотехнологичного оборудования, биологических тканей.
Кроме этого, при обучении студентов и аспирантов физике и математике в медицинских ВУЗах возникают потребности в следующих исследованиях:
1. Измерения и исследования физических факторов:
- измерение шума и вибрации от автотранспорта, авиатранспорта, метро;
- измерение электромагнитного излучения, шума и вибрации от систем вентиляции и кондиционирования, инженерного оборудования (лифтовое оборудование, ИТП, ЦТП, системы отопления, электрощитовые, трансформаторные подстанции и др.);
- измерение электромагнитного излучения, освещенности на рабочем месте с ПЭВМ;
- измерение электромагнитного излучения от базовых станций сотовой связи;
- измерение электромагнитного излучения от медицинской техники (УВЧ аппараты, МРТ и др.).
2. Моделирование радиологических и токсикологических исследований:
- моделирование эксплуатационных параметров рентгенодиагностических и терапевтических медицинских аппаратов на их соответствие санитарным правилам и нормативам; измерению радиационного выхода;
- моделирование эффективных доз облучения пациентов при рентгенодиагностических исследованиях;
- моделирование мощности излучения на рабочих местах, на внешних поверхностях стационарных и передвижных средств индивидуальной и коллективной защиты и ограждающих конструкций.
3. Санитарно-гигиенические исследования:
- исследование рабочих мест (с целью определения специальных условий труда и аттестации);
- измерения уровня шума и вибрации на рабочих местах;
- измерения излучений и выбросов вредных веществ.
Разрабатываемые виртуальные лабораторные комплексы для проведения медико-биологических измерений позволят реализовать интерактивное обучение с помощью виртуальных лабораторных работ, мотивировать студентов к изучению фундаментальных дисциплин. С помощью виртуальных лабораторных работ студентам становится доступным высокотехнологичное оборудование, а сами работы могут быть «специализированы» под требования профильных кафедр и использоваться на всех уровнях обучения.