利用網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗技術(shù)提升中醫(yī)藥類院校學(xué)生科研能力*

劉 博 劉葉舟 成紹武*

（1.湖南中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院 湖南長沙 410208；2.湖南中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院 湖南長沙 410208）

一、概述

大學(xué)實驗是培養(yǎng)學(xué)生實驗?zāi)芰?、科研素養(yǎng)和科研方法的基礎(chǔ)課程，是大學(xué)本科生接受系統(tǒng)實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開始階段。隨著網(wǎng)絡(luò) 3D 技術(shù)、虛擬現(xiàn)實實驗平臺技術(shù)的發(fā)展，發(fā)達(dá)國家大學(xué)構(gòu)建開放式網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)，把教學(xué)實驗室的數(shù)字化和虛擬化，為學(xué)生建立了虛擬實驗平臺和開放實驗室管理系統(tǒng)。學(xué)生在此平臺上可動手設(shè)置、連接、調(diào)節(jié)和使用虛擬實驗儀器設(shè)備。與真實實驗類似，師生可利用虛擬器材庫中的器材自由設(shè)計、搭建合理的經(jīng)典實驗[2]。

二、虛擬現(xiàn)實實驗介紹

1.低年級虛擬教學(xué)模式

美國伊利諾伊大生物學(xué)專業(yè)從 2001年就開始使用遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實驗（iLabs） 教育系統(tǒng)。學(xué)生接觸到先進(jìn)的生物學(xué)技術(shù)。具體虛擬實驗包括疾病的診斷、DNA 指紋圖譜實驗、DNA限制性內(nèi)切酶酶，學(xué)生通過上機(jī)操作、數(shù)據(jù)輸入和分析獲得實驗結(jié)果[3-4]

2.高年級虛擬實驗?zāi)M真實工廠實驗操作間

在美國俄勒岡大學(xué)高年級生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生的實驗?zāi)Ｊ绞菄@模擬復(fù)雜的生物反應(yīng)過程而展開[5]。通過計算機(jī)建模。除了增加提供的重要背景信息過程，此前要召開討論會，指導(dǎo)教師舉行討論會有兩個目的: ①確保學(xué)生準(zhǔn)備實驗完善。②提高學(xué)生在討論會上表達(dá)能力。教師也會根據(jù)學(xué)生在不同實驗階段的的表現(xiàn)打分。學(xué)生在模擬實驗后，要做15 min的口頭報告。最后，學(xué)生要匯總書寫一個完整的報告包括實驗結(jié)果和備忘錄。

3.高級虛擬實驗的四個優(yōu)點

（1）經(jīng)濟(jì)：虛擬實驗材料可反復(fù)使用，比真實實驗要節(jié)約成本。

（2）安全：一個在模擬工廠作業(yè)的實驗中，學(xué)生不使用危險的化學(xué)試劑，實驗也不產(chǎn)生任何有毒的化學(xué)廢物。

（3）真實性：時間和預(yù)算成本都需要學(xué)生提前做好計劃，這種預(yù)算計劃更接近模擬真實工廠化作業(yè)。

（4）靈活性：充分發(fā)揮高級實驗室的功能，這些模式可被用于其他課程。

4.高級虛擬實驗相比普通虛擬實驗的三個特點

①為學(xué)生提供整合知識和技能的平臺。②為學(xué)生做真實實驗打基礎(chǔ)，即要求學(xué)生完成一些應(yīng)用性的科研項目，為學(xué)生提供參與真實實驗的機(jī)會，讓學(xué)生把所學(xué)知識和技能用于解決實際問題。③鍛煉學(xué)生的科研能力，為學(xué)生進(jìn)入更高層次研究領(lǐng)域的學(xué)習(xí)或職業(yè)領(lǐng)域的工作做準(zhǔn)備。

三、總結(jié)

1.網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的積極作用體現(xiàn)在:

（1）打破實驗地理空間的限制。充分利用網(wǎng)絡(luò)，降低理工科學(xué)生在實驗中對真實實驗設(shè)備的依賴性，學(xué)生在有網(wǎng)絡(luò)的地方都可以做實驗，自由安排自己的實驗時間，促進(jìn)了建立良好的自主學(xué)習(xí)環(huán)境和自主的學(xué)習(xí)習(xí)慣。

（2） 打破實驗教學(xué)時間的限制。充分利用網(wǎng)絡(luò)，可降低對真實實驗學(xué)時數(shù)的制約，學(xué)生可以在任何時候，通過課堂外時間的彌補(bǔ)，有效地提高了實驗的效果。尤其是學(xué)生的任何一個思想火花或者突發(fā)的思考，都可以及時驗證，為學(xué)生的創(chuàng)新思維提供了保障。

（3）隨著城市空間資源的進(jìn)一步緊張，許多高校都存在多校區(qū)、跨校區(qū)的問題。網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗可以全天候在網(wǎng)上開放，學(xué)生做實驗不受時間、場地的限制，使實驗內(nèi)容更靈活、設(shè)計更多元化，自我發(fā)揮的空間更大。

2.信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)革新了實驗教學(xué)手段

21世紀(jì)是網(wǎng)絡(luò)的時代，是信息技術(shù)高速發(fā)展的時代，只有充分利用和使用各種新技術(shù)，才能使教學(xué)適應(yīng)時代發(fā)展的需要。采用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和現(xiàn)代化的實驗教學(xué)手段相結(jié)合是未來高等教育實驗教學(xué)改革研究的主要方向]。這種網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)，是對實驗教學(xué)方法、實驗內(nèi)容的改革，在重視學(xué)生基本技能訓(xùn)練的同時，培養(yǎng)學(xué)生的自主設(shè)計能力和創(chuàng)新能力，而且，一定程度上改變學(xué)生網(wǎng)絡(luò)利用上的一些錯誤傾向，起到良好的引導(dǎo)作用，使信息技術(shù)和教學(xué)手段得到了無縫鏈接。