虛擬仿真實驗系統的應用對生理學教學質量的提升作用分析

趙娜娜 侯炳軍

[摘? ? ? ? ? ?要]? 生理學作為醫學院校的基礎課程，其對于醫學生的理論基礎和職業素養具有重要影響。但是受到實驗教學時間、實驗動物來源和數量以及實驗經費等客觀因素的影響，生理學實驗開展難度較大，實際教學效果并不理想。在虛擬仿真技術支持下，生理學實驗能夠依托虛擬仿真實驗系統實現線上模擬操作，有效支持線下實驗，對于生理學教學質量的提升具有重要的應用價值。

[關? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真實驗系統;生理學;教學質量;動手操作能力;示教作用

[中圖分類號]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）10-0222-02

2020年高考志愿填報過程中，醫學類專業的報考學生人數明顯上升。醫學生數量的增加與教學資源的有限性導致生理學實驗教學當中的矛盾突出。師生人數對比懸殊，實驗材料需求量的增加，都迫切需要改變當前生理學教學模式，借助現代信息技術和新科技，開拓新的教學模式和方法。虛擬仿真實驗系統的應用對于緩和生理學教學中的“供需矛盾”頗為有效，對于生理學教學質量的提升具有明顯作用。

一、傳統生理學教學中存在的問題

（一）師生配比不合理影響示教效果

生理學教學中對于實驗教學的依賴度相對較高，單純的理論教學無法讓學生理解人體各個系統間的相互作用。傳統生理學教學中，師生配比不合理的問題又會對示教效果產生直接影響。在醫學生數量增加以及高等教育擴招等因素的影響下，經常會出現大班（50人及以上）授課的情況。教師在前面用實驗動物示范，后面的學生不能真切地看到教師每一步的示范操作，會在心里存疑。不僅如此，在學生自己動手操作過程中可能會出現各種各樣的問題，教師需要不斷地在實驗教室里面巡視，幫助學生解答問題，教學工作量極大，還無法兼顧到所有學生的指導和學習。

（二）實驗教學限制因素相對較多，學生實踐機會不足

傳統的生理學實驗教學限制因素相對較多，導致學生實踐機會不足，難以對生理學內容產生更為深入的了解。首先，實驗教學時間有限，教師示范教學已經占用一部分時間，學生的實踐操作過于倉促，對于實驗現象的觀察也會停留在表面，沒有自己的獨立思考和創新想法。其次，實驗動物來源和經費數量有限，部分學生因為之前沒有操作經驗，在生理學實驗中不敢動手或者是出現錯誤操作，都會造成實驗動物資源的浪費。實驗室沒有過多的實驗動物供學生多次反復實驗，這也會對生理學實驗教學效果產生影響，客觀條件對學生的實踐操作造成了較大限制。

二、虛擬仿真實驗系統的應用對于生理學教學質量的提升作用

（一）視頻動畫等內容能夠起到良好的示教作用，讓學生更為直觀地了解生理學實驗的操作

虛擬仿真實驗系統中分為不同的內容，其中視頻動畫等內容能夠起到良好的示教作用，在一定程度上彌補師資力量不足，對于示教作用不理想的教學問題，可以讓學生更為直觀地了解生理學實驗操作。借助虛擬仿真實驗系統中的真實實驗視頻錄播，學生可以身臨其境般地反復觀摩生理學實驗，在什么地方沒有看懂還可以反復觀看。這一過程中能夠為學生提供思考的時間，讓學生用頭腦中儲備的理論知識理解和分析實驗操作和實驗結果，幫助學生更好地學習、消化生理學教學內容。借助虛擬仿真實驗系統中的動畫分解視頻，學生可以更為直觀地看到動物在器官、系統等不同層次的生理機能變化，將生理學教學簡單化、直觀化，對于生理學教學質量起到提升作用。

（二）克服實驗室限制，讓學生有更多的機會反復練習生理學實驗操作，提升學生的動手操作能力

虛擬仿真實驗系統是一個開放性的實驗平臺，可以有效地克服實驗室限制，讓學生有更多的機會反復練習生理學實驗操作，幫助其提升動手操作能力。首先，虛擬仿真實驗系統是線上實驗系統，在設備支持下學生可以身臨其境地通過系統內的操作來練習生理學實驗操作，不用受到實驗時間、實驗動物以及經費等因素的限制，可以讓學生全身心放松地去琢磨實驗操作的意圖和作用，可以讓學生在反復練習過程中對實驗操作步驟進行創新，有效提升生理學教學質量。其次，虛擬仿真實驗系統中的三維立體效果，具有很強的真實性，通過反復練習也可以幫助學生克服心理障礙，在實際生理學實驗操作中更為嫻熟、沉靜且專業地完成實驗操作，避免出現實驗動物非正常死亡的實驗失誤，對于生理學實驗教學質量的提升也是大有裨益。

（三）學生可以反復回看操作視頻，為學生復習反思提供支持

虛擬仿真實驗系統還會對學生的實驗操作進行記錄，學生在完成虛擬實驗之后，還可以反復回看實驗操作視頻，并進行自我評價和分析。對于虛擬實驗過程中出現的錯誤操作或者實驗卡殼的問題，還可以結合具體內容進行分析或者尋求教師的幫助。虛擬仿真實驗系統的應用能夠為學生的復習反思提供支持，讓學生溫故而知新，這對生理學教學質量的提升也是很有幫助的。

（四）設置問題導向，提升生理學教學的深入性和引導性

虛擬仿真實驗系統中還設置有實驗目的、實驗原理和思考題等不同模塊，讓生理學教師可以在其中設置問題導向，提升生理學教學的深入性和引導性。學生在問題引導下開展生理學實驗模擬，本身也是探索問題答案的過程，能夠增強實驗的趣味性和挑戰性。通過實驗親自獲取問題的答案，對于學生而言，記憶也更為深刻。在問題導向下，學生會進行更為深入的思考和發散思維，提高自己解決實際問題的能力。

三、推進虛擬仿真實驗系統在生理學教學中應用的路徑分析

（一）構建完整的虛擬仿真實驗系統，根據生理學教學需要對系統進行優化設計

虛擬仿真實驗系統的應用需要具體問題具體分析，樹立學生的本位思想，根據生理學教學需要和學生的反饋來進行優化設計。千篇一律的虛擬仿真實驗系統，最終還是會將生理學教學變成刻板的、機械的教學模式，教學質量仍然會回落到原來的水平。基于現代教育觀念和教學需要，虛擬仿真實驗系統的構建需要關注學生的應用反饋，關注教師在生理學教學中的需要。首先，教師在系統后臺可以看到學生的虛擬實驗操作和遇到的問題，然后將學生遇到的問題進行總結歸納，從實際教學和虛擬仿真實驗系統應用的綜合角度思考，優化系統設計以及實際教學安排，從而提升二者的配合度，幫助學生在虛擬仿真實驗過程中自主突破實驗瓶頸，解決實驗過程中遇到的問題。其次，在虛擬仿真實驗結束之后，系統可以彈出彈窗，讓學生對系統應用感和真實感等進行評價。基于學生評價來優化系統設計，這能夠讓學生更愿意開展虛擬仿真實驗，也能夠推動生理學教學質量的提升。最后，教師可以從學生能力培養和職業素養培養的角度出發，在虛擬仿真系統設計中增加必要的素養提升環節，讓虛擬仿真實驗系統更好地助力生理學教學質量的提升。

（二）運用虛擬仿真實驗系統進行課前指導，為學生做好知識鋪墊

生理學教學過程中，可以運用虛擬仿真實驗系統進行課前指導，讓學生了解本節課的授課內容，做好知識鋪墊。虛擬仿真系統并不僅僅是用于實驗操作模擬，其中還有系統的實驗原理分析和實驗目的解析等，能夠讓學生對實驗內容形成初步的了解。因此，在課前預習階段，教師可以讓學生根據虛擬仿真實驗系統中的視頻教學內容和實驗指導等進行虛擬實驗，然后思考實驗中的問題，將自己不理解的地方記錄下來。然后在課堂教學過程中，教師可以收集學生的問題進行集中講解。這樣一來，教師可以不用來回巡視，工作量也有所下降，但是教學針對性和實效性卻得到了明顯增強。基于虛擬仿真實驗系統的課前應用，一些簡單的問題已經被解決，有一定難度的問題學生也可以通過反復觀看視頻和聽取視頻講解形成自己的理解和認知，難度較大的問題在生理學課堂上集中講解反而能夠提升學生的聽課專注度和效率。

（三）鼓勵學生利用虛擬仿真實驗系統進行課后復習鞏固，加深對理論知識或者實驗操作的理解

實驗報告也是生理學實驗教學中的重要環節，但是在傳統教學模式下，學生在課堂上都在忙著做實驗，對于實驗現象的記錄只是浮于表面，實驗報告的撰寫更是有大量學生應付了事，沒有體現實驗報告的教育作用。因此，在課后復習鞏固過程中，教師可以鼓勵學生利用虛擬仿真系統重新進行虛擬實驗操作，更為細致、認真地記錄實驗現象，做好實驗報告。這樣一來，不僅能夠提升生理學復習鞏固效果，還能夠在多次練習過程中加深學生對生理學理論知識或者實驗操作的理解，有效提升生理學的教學質量。

綜上所述，醫學生數量的增加導致師生配比不合理，實驗資源緊張，在一定程度上影響了生理學實驗教學質量。但是實驗教學是生理學教學的根本，不通過實驗教學，學生對于生理學知識的理解還停留在表面，只有在實驗教學中親身體會、親自操作，才能夠對生理學知識產生真實具體的認知和理解。虛擬仿真實驗系統的應用對生理學教學質量具有提升作用，其能夠通過視頻動畫形式形成良好的示教效果，讓學生直觀地了解實驗操作和實驗現象。其不僅可以克服實驗資源限制，為學生提供反復練習實驗操作的機會，還可以讓學生反復回看實驗錄像，反思自己的操作;還可以利用問題導向，將學生引入深層次的生理學學習。推進虛擬仿真實驗系統在生理學教學中的應用，重視其在課前指導和課后鞏固練習中的重要作用，進一步激發其在生理學教學質量中的提升作用。

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編輯 薛直艷