虛擬仿真實驗系統在生理學實驗教學中應用的思考與實踐

褚曉倩 宋春敬 許蓬娟 張帥 譚俊珍

[摘? ? ? ? ? ?要]? 醫學中基礎性的實驗性學科是生理學，對于生理學教學來說，生理學實驗有著極為重要的作用和意義，學生用生理學實驗進行實際操作可以對動物實驗的技術進行熟練的掌握，還可以用實驗對理論課程中所學的知識進行驗證，深化學生對理論的印象。虛擬仿真技術能對真實世界中的環境以及事物進行逼真的模擬，這和以前的實驗相比有著非常明顯的優勢。由于高校實驗和理論教學改革的不斷深化，把虛擬仿真的實驗性教學運用到生理學的實驗教學之中，有助于提升學生在實驗設計方面的創新能力，提升實驗教學的成效，也是一種培養科研性的創新人才以及高素質的醫學人才的教學方式。

[關? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真實驗系統;生理學;實驗教學

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）33-0184-02

醫學院校中基礎性的重要課程是生理學，對于生理學教學來說，生理學實驗有著極為重要的地位，因此實驗是這一課程教學當中不能缺失的一個環節。這一課程在以往進行實驗教學時，會有經費、實驗學時以及實驗動物方面的限制，教學策略還是老師進行演示，學生再通過模仿進行操作的比較傳統的教學方法。從實驗課中的表現來說，醫學生對其并沒有特別高的熱情，也沒有很好的操作性。生理學的實驗是醫學課程中最根本的內容，在醫學教育中有著極為重要的意義和作用，怎樣把新的教學方法和傳統課程結合起來，提升生理學實驗方面的教學成效，對于生理學中的實驗教學來說是一個非常重要的問題。虛擬仿真的實驗教學系統把互聯網和電腦虛擬仿真技術結合起來，不需要實驗儀器與實驗動物，運用電腦模擬的醫學實驗操作的過程，是根據科技進步而產生的先進教學方法。利用仿真技術和計算機技術對人體在生理方面的特征進行研究，是當前國內和國外的醫學院校中實驗教學的研究方向。國內有大量高校將虛擬仿真技術運用于和課程有關的實驗教學之中，在生理學課程的實驗教學中虛擬仿真技術有著較為明顯的優勢，其可以在教學當中營造出身臨其境的氛圍，強化學生對理論知識的體驗、記憶以及理解，進一步提升教學成效，強化教學的綜合性力量。本研究闡述了虛擬仿真的實驗教學系統運用于生理學實驗教學中，為教學提供了相對有利的條件。

一、虛擬仿真實驗系統的簡介和應用

高等院校創建的虛擬仿真的實驗系統，其中主要有西醫中醫的結合、基礎性的醫學、口腔部分的醫學，公共衛生、臨床方面的醫學、藥學以及醫學檢驗學等，學科主要有分子生物學、機能學、醫學細胞、病原微生物學以及形態學等實驗教學的板塊。目前軟件主要有人體、蟾蜍以及家兔三個板塊，所有的實驗板塊中最重要的是思考題、實驗原理和目的、實驗的模擬性操作、實驗視頻等部分。

興趣是最好的老師，學生在學習方面有了興趣才能讓其主觀能動性得到最大程度的發揮。虛擬仿真的實驗系統這一平臺是屬于開發性的，學生可以按照自己的具體情況做出選擇，同時虛擬仿真的實驗系統通過使用計算機技術，把實驗模擬成3D的效果，學生能通過實驗儀器正確地進行操作。

比如在進行家兔動脈的血壓調節部分的教學時，對學生的實際操作進行較為詳細的描述。學生在使用虛擬仿真的實驗系統時，在手術臺中會有一只家兔以及用于手術的各類器械，學生需要對嬰兒稱進行點擊稱出家兔的體重，同時點擊注射器，在家兔的耳緣靜脈處將麻醉的藥物注射進20%的烏拉坦，動物被麻醉以后才可以繼續操作，假如操作出現錯誤，實驗系統就不會有反應。學生運用虛擬仿真的實驗教學系統不只可以預習實驗中的原理和目的，同時還可以反復進行實驗操作，對動物實驗的技術進行掌握。在上實驗課時，學生已經提前預習了實驗，可以讓實驗操作中的失誤得到有效的降低。

二、虛擬仿真實驗系統在生理學實驗教學中的重要意義

（一）對生理學中實驗教學的資源進行改善

從傳統的角度來說，生理學中關于實驗教學的部分是帶教老師進行示教，學生觀看其示教過程，進而對動物實驗方面的實驗操作方法和順序進行掌握。高等院校往往采取的是實驗室大班的這種教學方式，實驗室大約會有50個學生，老師進行示教以后，讓學生對動物實驗方面的實驗操作進行熟悉，這種教學的成效明顯不佳，對學生以后在動物實驗方面的實驗操作留有隱患。比如，學生有不太規范的操作，在實驗過程中導致動物出現非正常的死亡等等。怎樣讓生理學中關于實驗方面的大班教學情況得到改善，進而提升實驗課程中的教學成效，這些問題都是亟須解決的。高等院校可以運用虛擬仿真的實驗系統，這樣學生也能對課外的時間進行充分運用，再將實際情況結合起來，主動地進行預習，同時進行線上操作的練習，實驗操作中比較薄弱的部分還能在模擬的實驗板塊當中進行反復練習，進而對實驗的操作以及內容有所熟悉，通過這樣的方式，老師在教學中進行知識講解以及演示方面的時間有了明顯的減少，讓老師在講課中的繁重任務得到解脫。傳統教學中的問題非常抽象難懂，講解也是非常枯燥的，這些方面都得到了解決，提升了生理學中實驗教學的成效。

（二）提升學生在學習方面的熱情，讓學生在創新方面的精神得到培養

虛擬仿真的實驗系統主要有思考題、實驗原理、實驗的模擬操作以及實驗目的，學生通過觀看虛擬仿真的實驗系統當中的視頻動畫，以及人機互動的操作讓學生有了學習興趣以及操作欲望，并且學生也能比較方便地對實驗中的目的以及原理進行復習。此外，學生進行操作上的模擬，能對動物實驗過程當中出現的一些錯誤進行總結，讓操作的時間進一步得到改善，以便設計出不同的實驗，達到舉一反三的效果，讓實驗方面的教學能夠深入地進行發展，提升學生在創新實驗方面的設計精神以及水平。