中職基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗中心的建設和應用

寧華

【摘 要】本文論述在中職衛(wèi)生類學校建設基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗中心，提出將虛擬仿真實驗與實體實驗教學相互補充，通過“虛—實”的有機結(jié)合，彌補部分實驗不能開出的不足，或者進行課前的預習和課后的復習，實現(xiàn)隨時隨地的學習，豐富基礎醫(yī)學實驗教學模式，提高醫(yī)學基礎課程的教學質(zhì)量，同時實現(xiàn)醫(yī)學資源共享，提高學校服務社會、回饋社會的能力。

【關鍵詞】中職 基礎醫(yī)學 虛擬仿真實驗中心 建設 應用

【中圖分類號】G? 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2019）06B-0151-03

隨著互聯(lián)網(wǎng)、移動終端技術的快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)、“云”技術等手段已經(jīng)在教育領域展露出可喜的成果，以網(wǎng)絡為基礎的各種知識學習逐漸成為世界教學發(fā)展的一種趨勢。2013 年 8 月 13 日，國家教育部高教司下文在全國構(gòu)建國家級虛擬仿真實驗教學中心，從國家政策上給予網(wǎng)絡化的虛擬仿真實驗技術發(fā)展提供了支持。梧州市衛(wèi)生學校基礎醫(yī)學虛擬仿真教學實驗中心從 2014 年底開始陸續(xù)進行投入和建設，目前有三大板塊基礎醫(yī)學實驗系統(tǒng)，同時還輻射到了護理、藥劑兩個核心專業(yè)，建設了護理虛擬仿真實驗平臺、藥劑綜合制劑虛擬仿真教學系統(tǒng)各一套。學生既可以通過外網(wǎng)進行學習，也可以在校園網(wǎng)通過學校內(nèi)的計算機、個人手機等進行學習，或者在學校的虛擬實驗室、所有班級教室、實驗室的多媒體觸屏一體機進行學習，虛擬仿真實驗中心已經(jīng)具有自己的特色和一定的規(guī)模。

一、基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗的優(yōu)勢

（一）有效利用信息化資源，實現(xiàn)數(shù)字化教學

1.實現(xiàn)隨時隨地的學習。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展及智能終端設備的普及，碎片化學習因其短小精悍、豐富多彩、緊跟時代前沿的內(nèi)容、可以充分利用零散時間等特點而成為廣大學生學習新知識、新技能的一種方式，在學習與日常生活中愈發(fā)重要。虛擬教學資源與計算機和網(wǎng)絡技術結(jié)合，可以利用網(wǎng)絡這個巨大的、有效的教育平臺，實現(xiàn)教育信息化、數(shù)字化。人們常說“處處留心皆學問”，教育信息化、數(shù)字化實現(xiàn)了隨時隨地學習的可能，使學生可以利用零碎的時間進行碎片化學習，使教學不再局限于課堂的 45 分鐘，而是無所不在。

2.實現(xiàn)人人動手的模擬操作。在真實實驗中，由于操作崗位有限，總會有一些學生不能參與實驗操作。模擬仿真實驗軟件利用動態(tài)數(shù)學模型實時模擬真實實驗現(xiàn)象和過程，可以使每位學生都能親自動手做實驗，觀察實驗現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)，驗證公式、原理定理等。

（二）“虛—實”結(jié)合，豐富醫(yī)學基礎教學模式

醫(yī)學作為一門實踐學科，學生必須通過大量的實驗課程才能獲得足夠的基本操作技能和實踐能力，但由于成本的增加、市場的不確定性等因素，購買動物存在一定困難，以及一些動物實驗操作復雜、實驗時間過長等原因，中職學生動物實驗受到限制。此外，進行醫(yī)學實驗需要動物、試劑、實驗儀器、設備等一系列配套資源，特別是一些具有危險性的試劑或精密、貴重的儀器，都涉及經(jīng)費和學生安全、設備安全等一系列問題，因此醫(yī)學基礎實驗室無法對中職學生開放。把虛擬仿真醫(yī)學實驗技術引入實驗教學中，是對實際實驗教學的有機補充，可以彌補受條件因素限制不能開展的實際實驗，改變、豐富現(xiàn)有的教學實驗模式。同時，利用虛擬仿真實驗教學平臺，學生可以隨時隨地、反復操作練習，加深對理論知識的理解和內(nèi)化。

二、基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗中心的建設和應用

虛擬實驗就是利用錄制實驗過程或者虛擬現(xiàn)實技術仿真技術或者虛構(gòu)某些情境，使學生能夠觀察或操縱虛擬的仿真實驗過程。伴隨著虛擬現(xiàn)實技術在教育領域的應用，作為一種新型的教學媒體，虛擬實驗因其強大的沉浸性、交互性等，可以幫助學生理解和掌握知識要點，有益于鍛煉學生的實驗技能，將成為醫(yī)學教育的必要補充。通過與專業(yè)公司校企合作，梧州市衛(wèi)生學校基礎醫(yī)學虛擬仿真教學實驗中心建設內(nèi)容和學習方法如下（見圖 1）。

（一）建設內(nèi)容

1.基礎醫(yī)學虛擬仿真教學實驗中心。梧州市衛(wèi)生學校基礎醫(yī)學虛擬仿真教學實驗中心目前包括三大板塊教學資源：VBL-100 醫(yī)學機能學教學系統(tǒng)、V1.0 解剖學數(shù)字人體教學系統(tǒng)、VMC-100 基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)。內(nèi)容覆蓋人體解剖學、生理學、藥理學、病原生物與免疫學基礎、病理學等基礎醫(yī)學主干課程的實驗以及部分理論內(nèi)容。目前教學資源已經(jīng)放在學校網(wǎng)絡中心（校園網(wǎng)）和學校網(wǎng)頁（外網(wǎng)）上，可以通過以下途徑學習：（1）通過覆蓋所有班級教室、全部實驗實訓室內(nèi)的多媒體設備，實現(xiàn)在班級教室和實驗實訓室內(nèi)的學習;（2）通過學校醫(yī)學基礎虛擬實驗室、學校計算機室或?qū)W校內(nèi)的所有計算機設備登錄學習;（3）通過學生自己的計算機、手機等，實現(xiàn)以 Internet 為基礎的學生隨時隨地的學習;（4）校內(nèi)學生或者校外人員，均可登錄梧州市衛(wèi)生學校網(wǎng)頁學習平臺觀看和學習，實現(xiàn)資源的共享。

2.醫(yī)學基礎虛擬實驗室。梧州市衛(wèi)生學校醫(yī)學基礎虛擬實驗室面積 150 m2，軟件安裝在實驗室內(nèi)，共有 66 個位點，可通過教室外網(wǎng)或者局域網(wǎng)進行學習。2015 年開始，全部醫(yī)學基礎課程的任課教師就已經(jīng)開始在虛擬實驗室內(nèi)嘗試開展虛擬教學，探索“虛—實”學習的有效結(jié)合。經(jīng)過 4 年多的摸索，各自都形成了一套較為成熟的教學模式。目前醫(yī)學基礎虛擬實驗室由專職實驗老師負責管理，每個學期都在有序地安排上課。

（二）醫(yī)學基礎虛擬仿真實驗教學的學習方式

基礎醫(yī)學的實驗教學開展，必須遵循“以實為本，以虛補實，能實不虛、虛實結(jié)合”的原則。虛擬仿真實驗一般都是由學生自己面對計算機、手機或各種顯示屏完成實驗過程，不利于培養(yǎng)學生的動手操作能力和團隊協(xié)作精神;沒有真實實驗的接觸和操作，缺乏真實感;實驗會按照預設進行，不會如真實實驗一樣有各種突發(fā)情況影響結(jié)果，不能訓練學生的應變能力等。因此，在基礎醫(yī)學課程中，虛擬實驗應該與真實實驗互相結(jié)合，“虛—實”有機互補，而不是完全的替代。虛擬實驗可以作為學生實驗前的預習或者實驗后的復習，也可以替代部分確實難以開出的實驗。在虛擬實驗過程中，必須與傳統(tǒng)實驗一樣注重培養(yǎng)學生解決問題的能力、探究精神和創(chuàng)新意識，學生必須有意識地運用自己的經(jīng)驗，并用現(xiàn)有的知識綜合分析實驗結(jié)果。因此，可以要求學生在觀看虛擬實驗的同時記錄每個實驗步驟的實驗結(jié)果，然后以小組為單位進行討論、匯報，由老師引導學生進行結(jié)果分析，讓大家透過實驗現(xiàn)象理解原理，幫助消化和掌握課堂所學的理論知識。

三、基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗應用調(diào)查

為了解基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗的應用效果，我們對軟件的設計、使用方法、使用效果等方面設計調(diào)查問卷，選取已經(jīng)使用過人體解剖學、生理學、藥理學等課程虛擬仿真實驗項目的 2018 級農(nóng)村醫(yī)學 1、2 班學生作為調(diào)查對象，采取現(xiàn)場問卷調(diào)查方式進行調(diào)查，共發(fā)放問卷 129 份，回收有效問卷 129 份，結(jié)果見表 1。

反饋結(jié)果表明，學生對軟件設計的頁面美觀度、仿真效果、易操作性、交互性以及方便反復操作、觀察和學習，促進和加深理論知識理解等方面滿意度較高，對虛擬實驗有較大興趣，喜歡虛擬實驗軟件的實驗操作演示、過程講解及可以自由進行虛擬實驗操作的功能，愿意在平時用虛擬實驗軟件進行學習;在上課方式上，喜歡在觀看后由老師組織討論，進行實驗分析，說明學生在理論聯(lián)系實際，運用課本所學解釋實驗現(xiàn)象的能力有所欠缺，需要老師引導他們進行分析和討論;喜歡虛擬實驗與實體實驗結(jié)合的實驗模式，說明學生既喜歡虛擬實驗的預習、復習、方便學習等功能，但也希望能夠親自動手操作實驗體驗，在實體實驗中鍛煉動手能力、探知科學知識，這也與職業(yè)學校高素質(zhì)技術技能人才的培養(yǎng)目標是一致的。任課老師認為，虛擬仿真實驗的應用可以節(jié)省實驗經(jīng)費、減少工作的重復性、能拓展實驗教學項目。

四、基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗中心建設的引領和輻射作用

梧州市衛(wèi)生學校以基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗中心為引領，2017、2018 年分別增加了一套護理虛擬仿真實驗平臺、一套藥劑綜合制劑虛擬仿真教學系統(tǒng)。前者安裝在模擬病房的每個病床單元上，通過護理技能操作錄像、操作微視頻、虛擬仿真操作實驗等，使學生能夠進行各項護理技能規(guī)范化操作學習，結(jié)合實驗室每周按班級排班開放以及每個病床單元的中心錄播回放考核系統(tǒng)，實現(xiàn)學生的自主練習、自主技能考核;后者以藥品制劑生產(chǎn)工藝為主線，將最新版 GMP 作為知識標準，采用 C#、.ner framework、Unity3D 等技術，實現(xiàn)制藥工程及中藥制劑類課程的虛擬仿真實驗教學，從而實現(xiàn)了以基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗為引領，向梧州市衛(wèi)生學校藥劑、護理兩個自治區(qū)級示范特色專業(yè)的核心課程的輻射作用，帶動了核心專業(yè)課程的實訓操作虛擬化發(fā)展。

在今后的工作中，我們將繼續(xù)不斷完善學校的虛擬仿真實驗教學平臺功能，探索“虛—實”的有機結(jié)合，探索適合中職學生的實驗教學模式，并以此為契機，將其向?qū)W校其他專業(yè)課程推廣，實現(xiàn)所有人員隨時隨地的學習，豐富醫(yī)學實驗教學模式，提高醫(yī)學課程的教學質(zhì)量，為社會培養(yǎng)適用的高技能衛(wèi)生技術人才。

【參考文獻】

[1]胡弼成，鄧 杰，等.大數(shù)據(jù)時代的教育變革：挑戰(zhàn)、趨勢及風險規(guī)避[J].教育科學研究，2015（6）

[2]王曜暉，周萬津，姚新生，等.醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心的建設與探索[J].基礎醫(yī)學教育，2018（12）

[3]吳曉燕，施睿臻，袁藝標，等.虛擬實驗室開放模式在醫(yī)學機能實驗教學中的實踐[J].醫(yī)學教育研究與實踐，2018（2）

[4]林鳳屏，黃 飛，陳必鏈，等.虛擬實驗室在生物教學中的應用與研究[J].實驗室科學，2016（2）

[5]唐富山，原凌燕，潘 虹，等.對藥動學虛擬實驗教學的評價與思考[J].藥學教育，2018（3）

[6]諶新興，龔興牡，石慧娟，等.醫(yī)學虛擬實驗平臺在實驗教學中的應用 [J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2016（2）

[7]吳健樺，吳琛耘，楊 楊，等.醫(yī)學寄生蟲學虛擬實驗軟件的構(gòu)成與應用探索[J].基礎醫(yī)學教育，2016（9）

[8]李杏杏.對高職病理學虛擬實驗教學方法的調(diào)查[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2017（9）

[9]王 蕾，謝愛華，蘇春燕，等.碎片化學習與知識的系統(tǒng)重構(gòu)在教學中的應用策略[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2019（4）

[10]繆 茜，秦 健，等.我國碎片化學習研究熱點及趨勢分析[J].中國醫(yī)學教育技術，2018（3）

[11]李婷婷，代健民，潘洪志，等.虛擬仿真實驗教學的探究與創(chuàng)新人才的培養(yǎng)[J].中國繼續(xù)醫(yī)學教育，2019（8）

[12]白慧玲，孫偉力，葛振英，等.融入虛擬仿真實驗的基礎醫(yī)學實驗教學實踐[J].基礎醫(yī)學教育，2018（10）

[13]宋 芳，蘇 燕，徐繼輝，等.基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗教學平臺的建設及應用[J].基礎醫(yī)學教育，2019（3）

【基金項目】廣西中等職業(yè)教育教學改革2015年度重點立項項目（GXZZJG2015A031）。

【作者簡介】寧 華（1969— ），女，廣西南寧人，梧州市衛(wèi)生學校高級講師，研究方向：生理學教學、中職教育教學研究。

（責編 劉 影）