西部民族醫學院校虛擬實驗教學研究與對策分析

王 強，趙 瑞，張 翼，唐鋒意，周正誠

（右江民族醫學院，廣西 百色 533000）

西部民族醫學院校虛擬實驗教學研究與對策分析

王 強，趙 瑞，張 翼，唐鋒意，周正誠

（右江民族醫學院，廣西 百色 533000）

針對西部民族醫學院校傳統實驗教學存在問題，提出加強虛擬實驗與傳統實驗結合，進一步改進虛擬實驗條件，建立開放式、多元化虛擬實驗室，大力提倡學生利用虛擬實驗開展自主學習，以促進實驗教學水平的提高。

西部民族醫學院校；虛擬實驗；實驗教學

實驗教學是高等教育教學的重要組成部分，是對學生基礎理論知識、專業知識、基本實驗技能、獨立分析問題和解決問題能力的綜合考查。實驗教學有利于激發學生學習興趣、強化學生基礎理論知識、提高學生分析及解決問題能力、培養學生創新思維[1]。

實驗教學分為傳統實驗（真實實驗）教學和虛擬實驗教學。虛擬實驗教學是傳統實驗教學的必要補充和延伸，它作為一種新型實驗教學模式，正在向數字化、網絡化、虛擬化方向發展，現已在我國高校實驗教學中得到了較為廣泛的應用[2]。

為適應新形勢，西部民族醫學院校應認真分析傳統實驗教學中存在的問題，積極進行實驗教學改革，充分發揮虛擬實驗教學的優勢，進一步提高醫學生的實踐能力。

1 傳統實驗教學存在問題

當前在西部民族醫學院校，傳統實驗教學仍占據主導地位，多數實驗是結合理論課程開設的，且只在教學計劃規定的時間內進行；實驗教學大多以教師為中心，忽略了對學生創新意識和應用能力的培養。具體來說，傳統實驗教學存在問題主要體現在以下幾方面。

1.1 演示性、驗證性實驗過多

在實驗過程中，學生只需按照教師預先設計好的或指導書上的步驟，按部就班地完成實驗就行了。學生很少認真觀察實驗現象，主動思考實驗過程中出現的問題。這樣容易滋生惰性和盲從，不利于培養學生的主動性和創造性思維。

1.2 實驗內容單一，缺乏層次性和重點

學生在動手能力和學習進度上差別的客觀存在，導致了實驗課上有部分學生總是提前完成，而部分學生又很難按時完成，甚至有學生根本不動手，借別人的實驗報告抄一份交差。這種內容完全一致、難度沒有層次的實驗課，對基礎較好的學生缺乏激勵，對基礎較差或比較散漫的學生又疏于鞭策，使得實驗教學很難激發優秀學生的潛能，同時也很難提升后進生的素質。

1.3 實驗效率低，運行成本高

實驗設備是按照預先設計的實驗項目購置的，能夠支持的實驗內容是確定的。由于功能單一，一臺（套）設備往往只能支持一個（或一組）相近的實驗，實驗室容納的學生人數有限，實驗前還需專人進行實驗準備，還有幾乎不可避免的儀器設備損壞甚至損毀。另外，教學實驗一般都是按照教學計劃周期性進行的，在兩次實驗之間，這些儀器設備多是閑置的，既占用了實驗室空間，還要由專人進行日常維護與保養。

1.4 實驗設備陳舊，手段落后

學校的實驗設備更新緩慢，很多新技術難以開展實驗課。且實驗設備數量嚴重不足，往往只能3～5人為一組進行實驗或演示實驗，使部分學生沒有動手機會。如此種種原因勢必造成醫學院校實驗教學長期處于、可有可無的地位，直接導致學生的動手能力不足，甚至培養出一些高分低能的學生，與素質教育背道而馳。

1.5 實驗結果可控性差，教學效果受限

傳統實驗因受到實驗準備、實驗條件、操作程序及水平甚至環境等因素的影響與制約，每次實驗不一定都能達到預期的效果，時常需要重復操作。而且，某些實驗現象瞬間即逝，注意力稍不集中，便難以觀察到實驗現象或規律。由于受時空限制，學生要重復進行實驗，或想根據自己的興趣和特長設計相關實驗，在一般情況下幾乎不可能，也不允許。這在一定程度上影響了教學效果，不利于學生求知欲和創新精神的培養。

2 虛擬實驗教學優勢

虛擬實驗教學是利用計算機創建一個實驗操作環境，通過虛擬實驗儀器或設備開展實驗，達到與真實實驗相一致的教學目的和要求。與傳統實驗教學相比，虛擬實驗教學具有以下優點：

（1）使用便捷，可以靈活開展驗證性、綜合性、設計性、創新性、障礙性等實驗。傳統實驗會占用很多時間、實驗場地及實驗儀器和材料，從實驗項目提出到實驗結束需教師全程指導協助。而利用計算機技術進行虛擬實驗，從實驗項目設計到調試都是在虛擬環境中進行，只要一臺計算機和相關軟件即可，學生可以隨時隨地完成實驗。

（2）操作簡單，交互性好。虛擬實驗擁有良好的人機交互界面，能隨時對學生給予提示和幫助。

（3）降低實驗成本，可重復開展實驗。虛擬實驗是虛擬環境下的實驗，即使操作不當，也不會損壞儀器，降低了實驗風險。同時，某些真實實驗由于所需的實驗儀器、材料等比較昂貴而常常無法開展，虛擬實驗則起到較好的替代及補充作用。

（4）有利于激發學生學習興趣，培養學生探究精神和創新意識。實驗教學的目的是讓學生在掌握有關知識和技能的同時，獲得較高的創新意識和創新能力；在鞏固和運用知識的基礎上，重點進行知識和技術的運用與創新。對于虛擬實驗，學生可自行組織、自由操作和調試，有助于學生深入理解實驗設計思想；同時這種自主探索的實驗活動，可以極大地激發學生的學習興趣，最大限度地發揮學生的主動性和創造性。

（5）適應學科發展，突破時空限制。現代科學技術迅猛發展，實驗教學相對于學科發展有一定滯后性，使實驗教學內容具有理論驗證性和內容單一性特征。虛擬實驗是解決驗證性和單一性的有效途徑，不但能營造一個跟隨技術發展趨勢的實驗環境，而且具有適度超前性。同時，實驗教學內容綜合性較強，它既綜合單一學科的知識和技術，又融入相關學科內容。實驗環境虛擬化意味著實驗活動可以在很大程度上脫離真實空間和時間限制，擺脫傳統實驗教學的束縛，對于某些因受時空限制而在真實世界中無法觀察和控制的過程與現象，可通過計算機技術進行真實模擬。

（6）虛擬實驗功能全，效率高。虛擬實驗對象數據庫可做到實驗素材規格、品種齊全，并易于升級換代和增加新品種，從根本上解決了因元器件和儀器儀表不全而影響實驗的問題。另外，虛擬實驗可充分利用計算機優勢，使虛擬實驗室具有良好的在線幫助和學習功能，從而使學生迅速掌握實驗研究原理，達到實驗研究的具體目標和要求，大大提高了學習和研究效率。

3 開展虛擬實驗教學需注意的事項

3.1 加強虛擬實驗與真實實驗的結合

盡管虛擬實驗有許多優點，但是與真實實驗相比還存在一定差距，若過于依賴虛擬實驗，則不利于學生動手能力的培養。因此，虛擬實驗不能完全替代真實實驗，不應成為實驗教學的主體，應作為真實實驗的有效補充和延伸。虛擬實驗可為真實實驗做準備，為真實實驗、臨床見習等實踐教學做好“預演”，使學生深入理解實驗原理、熟悉實驗過程、掌握實驗操作步驟，從而提前發現真實實驗中可能遇到的問題，減少實驗錯誤，提高實驗效率，節約實驗成本。同時，通過虛擬實驗預演和真實實驗驗證，還可以進一步強化學生實驗技能，提高實驗教學效果。

加強虛擬實驗與真實實驗的結合，不僅有利于強化學生的創新意識，改進學生思維模式，還有利于學生樹立全局觀念，預先對真實實驗形成整體認識，在此基礎上進行真實實驗，可加深學生對教學內容的理解和掌握，收到滿意的實驗效果。

3.2 改進虛擬實驗教學條件

為提高學生對虛擬實驗的興趣和重視程度，應進一步改進現有虛擬實驗教學條件，增加一些設計性操作或考查試題。例如，每個虛擬實驗的實驗裝置不直接給出，只是提供各模擬器件，要求學生自己組裝，有利于學生對實驗裝置結構的了解，增加實驗的趣味性。再如，可在實驗原理、實驗內容、數據處理、實驗結果等之后設置若干考查試題，要求學生正確回答后才能進行下一步操作，從而促使學生深入理解、認真對待虛擬實驗。

3.3 建立開放式、多元化虛擬網絡實驗室

建立開放式、多元化虛擬網絡實驗室，學生可以在教師規定的時間內隨時進入該實驗室，自行在線完成指定的虛擬實驗項目，也可根據自己的興趣開展其他虛擬實驗。這不僅有效解決了實驗課時偏少問題，而且激發了學生學習興趣，使實驗教學內容在時間和空間上得到延伸[3]。另外，虛擬實驗網絡開放式、多元化實驗室的建立可為學生開展自主學習提供先決條件，并可顯著提高實驗教學資源的利用率。

3.4 提高學生虛擬實驗自主學習意識

教師應積極引導并鼓勵學生課外多利用虛擬實驗進行自主學習，不僅可作為真實實驗開展前的預實驗，也可作為相關知識點的課前預習和課后復習。另外，鼓勵學生自主設計、自行開展相關虛擬實驗，激發學生的學習興趣，培養學生的探究精神和創新意識，形成自主學習的良好氛圍。

4 結語

醫學院校要求學生不僅打好理論基礎，而且有精湛的臨床技能。因此，加強實驗教學至關重要。而對于西部民族醫學院校來說，虛擬實驗可以有效彌補硬件資源不足，提高實驗教學效果和質量。但同時也應清楚地認識到虛擬實驗不能完全替代真實實驗，它只是傳統實驗教學的必要補充和延伸。因此，在實驗教學過程中，應調節好虛擬實驗與傳統實驗的關系，注重二者的優勢互補，最大限度地發揮二者的優勢，以促進實驗教學水平的提高。

[1]肖谷清，王姣亮，謝丹，等.環境工程專業實驗課研究型教學探討[J].中國電力教育，2013（1）：130-131.

[2]孟慶建，何志勇，許寧.計算機仿真系統在環境工程專業實踐教學中的應用[J].化工高等教育，2004（4）：66-68.

[3]黃英群，王秀娥，俱海浪，等.計算機仿真實驗在物理實驗教學中的作用[J].大學物理實驗，2011，24（2）：91-92.

G420

A

1671-1246（2014）19-0089-02

注：本文系廣西高等教育教學改革工程研究項目（2013JGB206）研究成果