醫學職業院校生理學虛擬實驗室建設的探討

常陸林，王福娟，李君艷，張偉林

（江門中醫藥職業學院，廣東 江門 529000）

生理學是一門連接基礎醫學與臨床醫學的主干課程，是研究生物體及其各組成部分功能活動及其規律的科學，是生物科學的一個重要分支[1]。實驗教學是生理學教學的重要構成部分，占有重要地位。生理學實驗是以動物實驗為主，研究活機體的正常生命活動規律的實驗科學。通過生理學實驗課學習，探討生物體各組成部分功能活動及其規律，理解書本知識的涵義，從而促進知識的內化和應用，提高學生發現問題、解決問題的能力。

虛擬實驗室是一種借助于網絡環境虛擬現實技術構建的新型實驗系統，是現有各種教學實驗室包括相應實驗室環境、相關實驗器材、實驗對象、實驗操作以及實驗信息資源等的虛擬化數字化。虛擬實驗室是未來實驗室建設的重要發展方向之一[2]。虛擬實驗室可以分為遠程控制實驗即某一現實實驗室的真實實現，仿真實驗即虛擬構想成的實驗室。虛擬實驗室提供了嶄新的教學環境用于進行各類虛擬實驗課程教學。本文將對醫學職業院校生理學虛擬實驗室建設的必要性和可行性進行探討。

1 生理學虛擬實驗室建設的必要性

1.1 傳統教學資源已不能滿足學習者的學習需求

隨著高等學校辦學規模的不斷擴大，快速擴張在校人數與有限的高等學校教學資源之間的供需矛盾日益突出。據教育部《2017年教育統計數據》顯示，目前已備案的職業院校為1 388所，專任教師482 070，在校的?？茖W生數11 040 549人，生師比22∶1。目前生理學實驗的教學大部分一直沿用著課上教師講解實驗目的、原理、方法和演示實驗步驟，課下學生書寫完成實驗報告的傳統模式。這種傳統教學模式的最大問題是學生學習主動性沒有被調動，教學過程僵化，教學效果不理想，學生實驗的成功率低。加之現在學生人數較多，教師很難針對每組學生的情況做相應的教學安排，最終得到的實驗教學效果不理想。

1.2 生理學虛擬實驗室的建設是現代醫學實驗教學的需要

醫學職業院校的培養目標是為農村、社區基層醫療單位培養具有良好職業道德，掌握醫學基本知識、基本理論與專業技能，具有一定發展潛力和創新精神的實用型醫學人才，教學目的強調傳授實用性知識和培養動手能力，重視發揮學生主觀能動性。實驗教學在醫學教育中扮演著重要的角色，能夠更好地培養學生獨立學習、發現問題、分析問題、解決問題的能力，進一步提高學生的實踐技能和動手能力，是實現醫學職業院校培養目標的一個重要手段，但是傳統的醫學實驗教學受到實驗人數、實驗經費、實驗場地、實驗學時等諸多限制，尚未完全發揮實驗教學的優勢功能，因此，探尋新的實驗教學模式勢在必行，虛擬實驗室的仿真性、資源共享性、互動性、易用性、用戶自主性和許多其他優勢使其成為完美的選擇。

1.3 生理學虛擬實驗室的建設是實現生理學教學目標的內在需要

生理學實驗學是基于生理學理論，以實驗動物為主，研究正常生命活動規律的實驗科學。通過生理學實驗學習，加深對書本知識涵義的理解，探討生物體及其各組成部分功能活動及其規律，從而促進知識的吸收和應用，提高學生解決實際問題的能力。生理學實驗學是醫學生首次接觸的以活體動物為研究對象的一門實驗學科，要求學生的動手能力較強。因此，教學中要取得理想的教學效果，就要讓學生在實驗的關鍵步驟和環節上下功夫，但是實驗課中學時少，學生多，實驗動物數量有限。因此，建立生理學學虛擬實驗室具有十分重要的意義。

1.4 生理學虛擬實驗室的建設為生理學實驗學翻轉課堂提供了教學基礎

作為一種新的教學模式，翻轉課堂從產生至今一直被國內外教育領域廣泛關注。最近10年間，翻轉課堂已經成為北美教育領域的熱點之一，北美越來越多的學校接受并逐漸踐行這種教育教學改革，國內對翻轉課堂的關注度逐年升高。翻轉課堂要從少數研究者的實踐探索發展成為信息化環境中一種新型的教學理論，首先就要能夠提供具有實踐引導性的教學設計模式，改建現有的課堂教學模式以求獲得更優的教學效果。鑒于此，可將翻轉課堂視為一種在信息化環境中創新型教學流程的教學設計理論。在虛擬實驗室平臺下，將翻轉課堂教學模式運用到生理學實驗教學中，這種教學理念對解決生理學實驗教學中學生實驗時間不足、操作機會少、實驗成功率不高的問題具有一定的借鑒價值。

2 生理學虛擬實驗室建設的可行性

2.1 生理學虛擬實驗室的建設是信息技術發展的產物

現代信息技術的快速發展以及技術的不斷成熟，使虛擬實驗室的構建具有廣闊的應用前景。2015年教育部批準建設了100個國家級虛擬仿真實驗教學中心，全國各高校也根據實際情況，從校情出發，大力開展虛擬仿真實驗教學，在很多領域已取得了突破性的進展，其虛擬技術已經日漸成熟。虛擬實驗室將改變人們以往的學習方式，無論是教師還是學生，都可以自主地隨時進入虛擬實驗室或實訓室，進行各種實驗或實訓學習。

2.2 生理學虛擬實驗室的建設技術已趨成熟

虛擬實驗室所需要的技術主要包括演示型實驗和操作型實驗兩種，其中演示型實驗技術較為簡單，操作型實驗因涉及更多的交互技術而比前者復雜，而生理學網絡虛擬實驗室側重于演示型，不需要特別復雜的交互技術。另外，國內外相類似的虛擬實驗室，其中安徽醫科大學、南京醫科大學和廣州醫科大學3所本科院校已建設基礎醫學虛擬仿真實驗中心；武漢大學、南方醫科大學、空軍軍醫大學（原第四軍醫大學）、海軍軍醫大學（原第二軍醫大學）、廣西醫科大學、南昌大學和濰坊醫學院7所本科院校建有基礎醫學相關虛擬仿真實驗中心[3]，都可以為醫學職業院校建立生理學虛擬實驗室提供有益的參考。另外，與工科類虛擬實驗室相比，生理學虛擬實驗室投入低，我院生理學實驗中心擁有的成都泰蒙生物信號采集處理系統完全能夠保證虛擬實訓平臺的成功建立。因此生理學虛擬實驗室只需很少的資金投入進一步完善即可獲得良好的教學資源。

生理學虛擬實驗室系統在網絡環境下采用計算機虛擬仿真技術，是生理學實驗教學的一個有益補充，對學生而言起到知識預習、鞏固及強化的作用，對教師而言則起到輔助教學、提高教學效果的作用。生理學虛擬實驗室的建設是信息技術與教育融合發展的產物，是利用信息技術來實現教育模式創新的成果，這將充分發揮現代信息技術的獨特優勢，有利于信息化環境下學習者自主學習能力的提高，有利于教學方式與教育模式的創新，充分發揮信息化建設對教育變革的促進作用。