虛擬實驗室在生理學實驗教學及考核中的應用研究

歐瑜　朱崎

摘 要：虛擬實驗室主要通過網絡技術和計算機仿真技術模擬真實實驗場景來進行生理實驗教學，其具有功能多、較自由、高效率、低成本等優點，并且具有考核功能，能夠極大彌補傳統實驗教學的不足。因此，應積極引進虛擬實驗室教學手段進行生理實驗教學和考核，以不斷提升生理實驗教學的有效性，拓展實驗教學內容。該文主要探討如何在生理性實驗教學與實驗考核中開展虛擬實驗室的有效策略。

關鍵詞：虛擬實驗室 生理學 實驗教學 考核

中圖分類號：R642.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）02（a）-0094-02

1 虛擬實驗室概述

虛擬實驗室是一種通過計算機網絡設備對實驗場景進行模擬和仿真，讓學生進行觀摩和操作的教學方法。通過讓學生觀看視頻、音頻和圖片等實驗操作步驟，能夠使學生直觀、形象地了解到實驗原理、實驗目的、實驗操作過程等，從而可增強生理學實驗教學的直觀性和有效性。另外，通過計算機仿真技術對實驗場景進行模擬，能夠讓學生仿佛親身感受到由于各種因素所造成的動物生理反應，從而能夠加深學生對實驗的真實體驗，對學生具體實驗操作具有較大幫助。

2 虛擬實驗室在生理學實驗教學中的開展策略

2.1 預習實驗

在生理學傳統實驗教學中，通常存在一個教師帶教大批量學生的現象，使得在進行示教時，坐得較邊緣的學生無法看清示教具體操作，加之示教內容無法重現，從而使得邊緣學生無法掌握到示教內容；而坐在較近的學生，雖然可清楚看到示教操作，并且都將步驟記錄了下來，但在具體實驗操作過程中卻需要反復翻看實驗講義或需要教師多次講解。由此可見，讓學生進行實驗預習，是提升實驗教學效率的關鍵。通過讓學生對實驗步驟、實驗內容和原理、注意事項等進行預先學習，能夠讓學生對所要開展的實驗教學內容有所了解，從而能夠有效提升學生實驗成功率。傳統實驗預習方法主要為要求學生寫預習報告，但該方法直觀性較低，并且容易流于形式。而讓學生通過虛擬實驗室進行實驗預習，可提升學生實驗預習效果。虛擬實驗室趣味性和直觀性均較強，其通過形象的三維虛擬畫面，可使學生仿佛置身其中，并且其還具有較強的交互性和智能性，可對學生實驗情況做出及時有效的反饋，如學生操作有誤，則會出現聲音或文字的提示，并拒絕下一步操作，讓學生進行改正后，才可進入下一步操作，從而可對學生的實驗操作情況進行嚴格規范。因此，讓學生利用虛擬實驗室對實驗進行預習，可使學生掌握整個實驗步驟的正確操作方法，并對實驗中生理指標變化情況有所了解，以減少學生實驗操作的盲目性和錯誤率，使學生實驗成功率得到有效提升。

2.2 復習實驗

在實驗具體操作結束后，通過虛擬實驗室可讓學生隨時隨地進行實驗復習。學生在實驗操作過程中可能存在未解決的問題，而讓學生將實驗操作情況與虛擬實驗室結果進行對比，可使學生在其中發現問題的答案，并加深學生對實驗操作過程與實驗原理、內容的映像，增強學生對實驗內容的掌握，激發學生對實驗知識的探究欲望和學習興趣，從而不斷提升學生實驗的有效性和成功率。

2.3 拓展實驗項目

在傳統的生理學實驗教程中，一個專業班級學生一學期最多可設置5次實驗課程，并且設置的實驗內容因各種因素限制而極為有限。而通過虛擬實驗室教學，可打破傳統實驗教學中儀器設備、空間、時間的限制，擴充了實驗空間和內容，如部分因種種因素而無法進行的實驗項目，均可利用虛擬實驗室順利開展。學生只要進行身份驗證和登錄，即可進行各種實驗操作，從而可無限增加學生的實驗課程，使學生隨時隨地都可進行實驗操作，加強學生對實驗操作和理論知識的掌握，提升學生的主觀能動性和自主學習能力。尤其在實驗課時較少時，并且在不開設繼續教育遠程教育以及生理學實驗時，通過虛擬實驗室進行實驗教學，可極大提升實驗教學的效率和有效性。

2.4 強化動物實驗基礎訓練

在生理學實驗教學中，實驗課程大部分為活體動物實驗，這對于首次接觸活體動物實驗的醫學院學生而言較難以適應，甚至部分學生對基本實驗器具都掌握不全，更加不會操作。另外，由于實驗課程課時較少，教師沒有更多時間在實驗課堂教學中單獨傳授學生實驗基本知識，加之生理學實驗均學生實驗技能有一定要求，從而使得實驗基礎較差的學生實驗成功率得不到有效提升。而在實驗課上沒有實驗成功，在課后又無法重現實驗教學內容，則無疑會使學生對實驗課程的學習積極性不斷降低。但在通過虛擬實驗室進行實驗教學后，則可很好地解決這些問題。通過虛擬實驗室讓學生直觀、形象地學習和了解活體動物實驗、基本設備使用、基礎操作方法等，從而可使學生動物活體實驗相關知識和實驗操作能力得到有效加強。

3 虛擬實驗室在實驗考核中的應用策略

首先通過分析傳統實驗考核方法的弊端，將虛擬實驗室考核方法與其進行比較，從而得出虛擬實驗室在實驗考核方面的應用優勢。在生理學實驗考核中，傳統的考核內容主要有實驗操作水平、實驗報告、書面測試、出勤率等考核項目。據有關研究報道，學生在進行實驗報告撰寫時，對于實驗原理、目的、操作步驟等均直接照抄書本內容，實驗分析與結果部分均互相抄襲，并且存在各種亂寫、亂抄現象，使得在實驗考核中，能夠獨立完成實驗報告考核的學生少之又少，從而可見傳統實驗考核方法難以客觀反映出學生在實驗過程中的掌握程度和問題。另外，對實驗操作技能進行考核，旨在有效反映出學生的真實操作水平，但在考核過程中，通常需要分組進行，若干個學生為一組，成績則需要以組為單位，這便給實驗能力較差的學生可乘之機，由于其能力較差則無需進行過多協作，便可使實驗考核成績得到同等提升，而對實驗能力較好的學生則造成嚴重影響，其不僅需要承擔大部分考核相關內容，成績還需和其他人分享，從而無法反應出各個學生的真實水平。同時，由于實驗操作過程中存在的各種偶然性，以及教師在評判過程中存在的主觀性和隨機性等，均會對實驗考核結果的客觀性和公正性造成一定影響。

而虛擬實驗室考核方法配備了考試子系統和考試功能，支持實試題導入、對錯判斷等功能，可讓學生通過Internet與數據庫進行遠程在線測試，并對學生測試情況進行判斷和自動生成成績。該系統能夠以數據形式存儲大量用戶信息、試卷和題庫，并且對系統擴展和管理維護等均極為便捷；另外，其客戶端裝置非常簡易，并支持遠程訪問，使學生在考核時通過瀏覽器對服務器進行連接，便可進行相應的遠程測試，而教師便可隨時對學生的考核試卷進行批閱，同時還可使學生進入系統便可查到自己的測試成績。在生理學實驗教學中，對學生實驗水平進行期末考核時，讓學生通過虛擬實驗室進行相關考試，可對學生實驗原理、目的、操作技能、注意事項等理論知識進行全面考核，從而可客觀得出學生的實驗考核成績。另外，該考核方法還具備仿真實驗系統，其能夠對學生實驗步驟操作過程中的熟練程度和正確率進行辨別，對實驗操作用時長短和出錯頻率進行評分，從而可突破時間、空間、人為等因素的限制，使考核范圍不斷擴大，還可避免傳統實驗考核方法中因偶然性、主觀性、隨機性等對考核成績造成影響的弊端，彌補傳統實驗考核方法的不足，使學生實驗真實水平得到有效反饋。

4 結語

總而言之，在生理學實驗教學和考核中開展虛擬實驗室教學和考核，能夠有效提升實驗教學的效率和考核結果的客觀性。因此，教師應積極開展虛擬實驗室教學，使學生得到客觀評價和有效教學，從而提升學生實驗操作技能和水平。

參考文獻

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