虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

韓 婷 李文睿 蔡新健

（廣州南方學(xué)院，廣東 廣州 510970）

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的概念

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的核心是計(jì)算機(jī)仿真性，利用計(jì)算機(jī)模擬的方式，對(duì)現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的各個(gè)步驟進(jìn)行模擬，學(xué)生在計(jì)算機(jī)上操作，從而減少實(shí)驗(yàn)成本，讓學(xué)生更好地理解生理學(xué)實(shí)驗(yàn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)具有很高的仿真性，能夠讓學(xué)生在最接近于真實(shí)的情境下模擬實(shí)驗(yàn)，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用到生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要性

2.1 節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本并提升實(shí)驗(yàn)效率

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)將生理學(xué)實(shí)驗(yàn)真正解放出來(lái)，不需要學(xué)生再去實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以使用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，不再需要用到真實(shí)的動(dòng)物、器材以及藥品，這樣就可以大大地節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本。如果采用真實(shí)的實(shí)驗(yàn)，那么一旦失敗，所投入的各種器材以及物品都將被浪費(fèi)，但是如果選用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，如果實(shí)驗(yàn)失敗，可以重新開(kāi)始進(jìn)行一輪新的實(shí)驗(yàn)，不用對(duì)真實(shí)的物資進(jìn)行浪費(fèi)。從這個(gè)角度出發(fā)，也是可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本的。同時(shí)，利用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在課前課后也可以找到虛擬實(shí)驗(yàn)教室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣就能對(duì)內(nèi)容有所預(yù)習(xí)和鞏固，從而提升實(shí)驗(yàn)效率[2]。

2.2 優(yōu)化生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源

在傳統(tǒng)的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂中，往往是采用教師先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，接著學(xué)生模仿教師的步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這種模式存在很大的弊端。首先，課堂中人數(shù)眾多，教師很難做到兼顧所有學(xué)生，這就會(huì)導(dǎo)致有些學(xué)生操作失誤，而教師也沒(méi)有及時(shí)看到并指正，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果來(lái)說(shuō)是存在一個(gè)非常嚴(yán)重的打擊的。同時(shí)，如果教師先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在這節(jié)課堂中，留給學(xué)生實(shí)驗(yàn)的時(shí)間就會(huì)很少，如此對(duì)學(xué)生真正理解實(shí)驗(yàn)是十分不利的。采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，就可以有效地對(duì)實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行優(yōu)化。教師可以更有效地配置資源，兼顧到每一個(gè)學(xué)生，當(dāng)學(xué)生在電腦上出現(xiàn)操作失誤的情況時(shí)，教師也可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)并指正，真正讓每一個(gè)學(xué)生都真正理解實(shí)驗(yàn)的內(nèi)涵，促進(jìn)他們的學(xué)習(xí)[1]。

2.3 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

現(xiàn)在的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)一般包含實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)視頻，學(xué)生可以在計(jì)算機(jī)進(jìn)行生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，觀看視頻，然后根據(jù)視頻內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，他們可以選擇預(yù)習(xí)，也可以在上完課之后復(fù)習(xí)鞏固。同時(shí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)視頻設(shè)計(jì)往往更加生動(dòng)形象，一般會(huì)通過(guò)動(dòng)畫(huà)的形式來(lái)講解，這種形式相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)，更加有趣，也更加能夠增加學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

2.4 促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

大學(xué)不同于初中高中，學(xué)生會(huì)擁有更多的自主學(xué)習(xí)的時(shí)間，除了上課，其余的時(shí)間都是由學(xué)生自主支配。如果大學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力不高，不會(huì)利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)，提升自身的知識(shí)和能力，那么是非常不利于大學(xué)生提高自己的。在傳統(tǒng)的課堂上，學(xué)生在跟著教師進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)后，后續(xù)的各項(xiàng)事宜都是需要學(xué)生自己學(xué)習(xí)的，學(xué)生如果仍對(duì)實(shí)驗(yàn)存疑，也不能再次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)予以確認(rèn)。但是通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的方式，在課堂上學(xué)生就擁有更多的自主權(quán)，學(xué)生還可以在課后利用課余時(shí)間，自主選擇時(shí)間前往實(shí)驗(yàn)室，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，還可以自主選擇想要再次嘗試的實(shí)驗(yàn)，再次鞏固自身的知識(shí)，提高能力。

3 促進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)更好地運(yùn)用的策略

3.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要更加系統(tǒng)

首先，實(shí)驗(yàn)的教學(xué)視頻是應(yīng)該循序漸進(jìn)的。從實(shí)驗(yàn)?zāi)康拈_(kāi)始，到實(shí)驗(yàn)各項(xiàng)步驟的講解，都必須要嚴(yán)格按照規(guī)定來(lái)，一步一步地進(jìn)行講解，每一個(gè)小步驟都要講解到位，讓學(xué)生能夠更好地理解。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)也不應(yīng)該僅僅介紹實(shí)驗(yàn)的各項(xiàng)步驟，而對(duì)涉及的知識(shí)也要進(jìn)行講解，在介紹實(shí)驗(yàn)步驟的時(shí)候，可以同時(shí)對(duì)生理學(xué)知識(shí)進(jìn)行說(shuō)明，從而加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是需要設(shè)計(jì)人員投入一定時(shí)間精力的，盡量要確保設(shè)計(jì)出來(lái)的系統(tǒng)是符合學(xué)生學(xué)習(xí)要求的，也是容易讓學(xué)生理解的。

3.2 教師要提高對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)

在大學(xué)的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師往往都是比較年長(zhǎng)的，雖然教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富，但是也容易更喜歡傳統(tǒng)的教學(xué)方法，可能不太愿意接受虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。因此，必須要提高這些教師對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，并且也可以對(duì)教師安排一定的培訓(xùn)，讓他們知道如何利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，促進(jìn)學(xué)生對(duì)生理學(xué)的學(xué)習(xí)。教師也可以多嘗試虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，利用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行生理實(shí)驗(yàn)，尋找虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)中存在的不足，可以用傳統(tǒng)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)予以彌補(bǔ)。同時(shí)，教室可以通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)模擬教學(xué)，因?yàn)樘摂M仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)畢竟在生理學(xué)教學(xué)中還處在一個(gè)發(fā)展的趨勢(shì)，仍舊需要不斷探索研究，發(fā)現(xiàn)其中的不足，彌補(bǔ)其中的缺陷，并且要讓優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到最大。教師也可以不斷進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，不斷研究，找到最合適的教學(xué)方式，也能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[3]。

3.3 在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的選擇上投入更多精力

如果要將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用到生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量就是影響教學(xué)效果的一個(gè)至關(guān)重要的因素。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的質(zhì)量提高了，更符合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要了，那么自然可以促進(jìn)實(shí)驗(yàn)效果的提升。而如果虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在很多問(wèn)題，不夠完善，那么學(xué)生的學(xué)習(xí)效果自然是大打折扣的。對(duì)于現(xiàn)在很多高校來(lái)說(shuō)，大部分還是選擇引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的方式，因此就需要教師在選擇系統(tǒng)上多下一些功夫。教師可以根據(jù)本校學(xué)生的質(zhì)量和水平，結(jié)合生理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)和難度，選擇合適的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，讓所選擇的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)更契合本校學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，那么自然可以提高學(xué)生的生理學(xué)習(xí)效果。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)運(yùn)用到生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)學(xué)生是至關(guān)重要的，也有很大的正向影響因素。運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，教師也能夠同時(shí)顧及多位學(xué)生，從而提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率。還可以優(yōu)化生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源，促進(jìn)教學(xué)資源的合理運(yùn)用，同時(shí)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方式還可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生興趣，從而更加積極地參與實(shí)驗(yàn)。在提升積極性的同時(shí)，還可以促進(jìn)學(xué)生培養(yǎng)自身的自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)生可以自主選擇實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，提升自身的能力。首先，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要更加系統(tǒng)，如果學(xué)校選擇自己設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，那么就需要綜合系統(tǒng)的各個(gè)方面。其次，教師也要提高對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，不可排斥，要積極地應(yīng)用。最后，學(xué)校在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的選擇上，也應(yīng)該投入更多的精力，選擇適合本校學(xué)生發(fā)展的系統(tǒng)，促進(jìn)本校學(xué)生的學(xué)習(xí)。