機(jī)能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用探討

李超彥 李德恒 張志國(guó)

（1 河南漯河醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校生理學(xué)教研室，漯河462002；2 河南漯河醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校機(jī)能實(shí)驗(yàn)中心，漯河462002）

機(jī)能學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，融合了生理學(xué)、藥理學(xué)和病理生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的核心內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為高等醫(yī)學(xué)教學(xué)的重要組成部分，不僅可以鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，而且是學(xué)生接受實(shí)踐鍛煉、提高動(dòng)手能力和綜合思維能力的重要課，在實(shí)施素質(zhì)教學(xué)方面有著理論課所不可替代的作用。虛擬實(shí)驗(yàn)室技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)功能的拓展而構(gòu)建的可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，可以開展人機(jī)對(duì)話，發(fā)展互動(dòng)式、開放式教學(xué)，有利于實(shí)驗(yàn)課前的預(yù)習(xí)、模擬及課后鞏固[1]。

1 創(chuàng)建機(jī)能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的意義

隨著我國(guó)高等教育體制的改革，招生規(guī)模的擴(kuò)大，現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)受制于教師數(shù)量、實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地、儀器設(shè)施等的限制，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，而創(chuàng)建機(jī)能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室則為解決上述困難提供了一個(gè)新的思路。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)涵蓋了60多套機(jī)能學(xué)的模擬仿真實(shí)驗(yàn)，有利于開展常規(guī)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及受儀器設(shè)備限制無法開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以作為機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)有益補(bǔ)充[2]。

2 機(jī)能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)及局限

2.1 虛擬實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì) 機(jī)能學(xué)是一門綜合性實(shí)驗(yàn)學(xué)科，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程是在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)施完成的，牽涉到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的準(zhǔn)備、手術(shù)器械及藥品、動(dòng)物手術(shù)操作、觀察項(xiàng)目實(shí)施等，實(shí)驗(yàn)操作比較復(fù)雜。因其實(shí)驗(yàn)操作過程真實(shí)性，導(dǎo)致在動(dòng)物的麻醉、標(biāo)本制備、儀器使用及連接過程中，一旦失誤則導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中斷。

虛擬實(shí)驗(yàn)是借助計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)手段對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的模擬或再現(xiàn)，通過人機(jī)互動(dòng)由學(xué)生觀看或參與操作的一種實(shí)驗(yàn)方式。實(shí)驗(yàn)過程包括模擬存在三維立體的實(shí)驗(yàn)室空間、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、配套的儀器設(shè)施，展示手段包括靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖片，視頻及文字資料[3]。從而使實(shí)驗(yàn)過程不受場(chǎng)地、動(dòng)物及試劑的制約，虛擬實(shí)驗(yàn)的易于操作及可重復(fù)性，使每位學(xué)生可以獨(dú)立完成模擬實(shí)驗(yàn)，增加了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

2.2 虛擬實(shí)驗(yàn)自身的局限性 機(jī)能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)有很大的優(yōu)勢(shì)，但過于側(cè)重虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)反而不利于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。機(jī)能學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)學(xué)科，通過機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要使學(xué)生基本的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)操作技能，如動(dòng)物的麻醉、手術(shù)器械的使用、手術(shù)操作等，以便為后續(xù)的臨床課程實(shí)習(xí)實(shí)踐打下基礎(chǔ)；通過在實(shí)驗(yàn)中觀察到的各種刺激因素或藥物對(duì)機(jī)體功能的影響，加深學(xué)生對(duì)課本理論知識(shí)的融會(huì)和進(jìn)一步理解。虛擬實(shí)驗(yàn)側(cè)重于實(shí)驗(yàn)過程的演示，學(xué)生主要以觀察來獲取實(shí)驗(yàn)技能，不利于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

由于技術(shù)的限制，虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程均是預(yù)先設(shè)置的，虛擬的干擾或影響因素?cái)?shù)量有限，而在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程充滿了復(fù)雜性、不確定性從而具有了探索性，更有利于提高學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)的積極性，而學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的突發(fā)的故障或異?，F(xiàn)象的處理，有利于培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。虛擬實(shí)驗(yàn)一般由單人人機(jī)對(duì)話完成，而真實(shí)的動(dòng)物機(jī)能實(shí)驗(yàn)如家兔動(dòng)脈血壓的調(diào)節(jié)需要牽涉到麻醉、固定及手術(shù)操作，需要一組同學(xué)或一個(gè)團(tuán)隊(duì)共同參與，這種真實(shí)實(shí)驗(yàn)的參與過程更能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

3 機(jī)能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的地位

機(jī)能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)減少了實(shí)驗(yàn)開設(shè)的場(chǎng)地、動(dòng)物及試劑成本，使實(shí)驗(yàn)具有高度的可重復(fù)性和易于操作性，彌補(bǔ)了真實(shí)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)參與實(shí)驗(yàn)操作的學(xué)生人數(shù)有限的不足，大大提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)鍛煉機(jī)會(huì)。但是虛擬實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力及團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神方面略顯不足，因此在機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，虛擬實(shí)驗(yàn)并不能代替真是的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種補(bǔ)充教學(xué)手段[4]。在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)開始之前，學(xué)生可以利用機(jī)能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室預(yù)習(xí)模擬實(shí)驗(yàn)的過程，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、目的、實(shí)驗(yàn)過程的學(xué)習(xí)和理解，在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，機(jī)能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室可以作為學(xué)生復(fù)習(xí)鞏固實(shí)驗(yàn)技能提供一個(gè)新的場(chǎng)所。因此應(yīng)注意調(diào)整虛擬實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的比重，合理利用其教學(xué)優(yōu)勢(shì)，使之成為培養(yǎng)提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的一項(xiàng)有效教學(xué)手段。

綜上所述，機(jī)能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種新的方向，因此我們要在機(jī)能學(xué)教學(xué)過程中注意真實(shí)實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)驗(yàn)的相互結(jié)合和互相促進(jìn)，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)的有機(jī)銜接，更好的提高機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。

[1]譚海珠,楊棉華,陳丹蕓.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的發(fā)展與應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)教育探索,2005,6:410-412.

[2]劉愛東,王箐,田琳.虛擬實(shí)驗(yàn)在機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與體會(huì)[J].西北醫(yī)學(xué)教育,2012,1:88-90.

[3]戴淑芳,張蓓蓓,李連宏.醫(yī)學(xué)機(jī)能虛擬實(shí)驗(yàn)室在多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].醫(yī)學(xué)信息,2010,4:849-849.

[4]謝忠好,陳醒言,范小芳.醫(yī)學(xué)機(jī)能學(xué)教學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)[J].溫州醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2011,2:168-169.