虛擬實(shí)驗(yàn)在《生物工程分析與檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中應(yīng)用研究

【摘要】本文主要分析虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展情況及其在《生物工程分析與檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】虛擬實(shí)驗(yàn) 生物工程專業(yè) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

【基金項(xiàng)目】荊楚理工學(xué)院2018年度教育教學(xué)研究項(xiàng)目（JX2018-072）。

【中圖分類號(hào)】G652.4；Q-4 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2019）06-0049-01

生物學(xué)是一門(mén)以生命科學(xué)為基礎(chǔ)的新型學(xué)科，生物技術(shù)、生物工程專業(yè)都是我國(guó)高校新興起的高新技術(shù)專業(yè)，實(shí)驗(yàn)性和應(yīng)用性是其最為重要的特征。其中《生物工程分析與檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)》就是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為主的課程，通過(guò)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，同時(shí)可以促進(jìn)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新思維的提高。但是當(dāng)前的《生物工程分析與檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中，由于擴(kuò)招、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)有限、環(huán)境污染等問(wèn)題，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法有效的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。虛擬實(shí)驗(yàn)是近年來(lái)新興起的一種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑梢詮浹a(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，具有可視、形象、高效等優(yōu)勢(shì)。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)概述

（一）虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)概念

虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的概念最早是由美國(guó)的威廉·沃爾夫提出的，它指的是根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，創(chuàng)造各種各樣的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生置身其中可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，完成各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，是一種以軟代硬、以虛帶實(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。這種虛擬實(shí)驗(yàn)是建立在真實(shí)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、元器件等的模擬，使實(shí)驗(yàn)者可以通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等媒介，對(duì)虛擬的設(shè)備進(jìn)行操作，進(jìn)而完成實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

（二）虛擬實(shí)驗(yàn)在《生物工程分析與檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)主要是利用文字、圖像、聲音、影像等多種手段對(duì)相關(guān)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行演繹，其優(yōu)越性只要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

其一，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)條件的不足。傳統(tǒng)的教學(xué)中，由于實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)等原因，很多教學(xué)實(shí)驗(yàn)無(wú)法有效開(kāi)展。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)生可以足不出戶的進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，豐富其感性認(rèn)識(shí)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)條件的不足。另外，虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組數(shù)的無(wú)限擴(kuò)展，具有極高的利用率。

其二，降低成本，保證實(shí)驗(yàn)安全。生物類實(shí)驗(yàn)中涉及很多昂貴儀器、有毒有害的化學(xué)藥品、易燃易爆的化學(xué)藥品導(dǎo)尿管，因此以往在試驗(yàn)中需要十分小心。但是在虛擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生不需要擔(dān)心儀器損耗問(wèn)題、藥品毒性危害等問(wèn)題，可以放膽嘗試，在降低實(shí)驗(yàn)成本的同時(shí)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)安全性的提高。另外，可以減少實(shí)驗(yàn)廢棄物的排放，降低對(duì)患者的危害。

其三，打破時(shí)空限制，提高實(shí)驗(yàn)效率。虛擬技術(shù)可以沖破時(shí)空限制，隨時(shí)隨地的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，直觀的觀察一些實(shí)驗(yàn)過(guò)程，避免傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)由于微觀性、抽象性而導(dǎo)致的對(duì)實(shí)驗(yàn)理解的困難。學(xué)生可以隨時(shí)的利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作，并且可以反復(fù)進(jìn)行，以鞏固所學(xué)知識(shí)。對(duì)于沒(méi)有接觸的實(shí)驗(yàn)，可以根據(jù)提示對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行摸索，進(jìn)而再次實(shí)驗(yàn)時(shí)的效率將會(huì)大大提高。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)在《生物工程分析與檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)是教師進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助手段，可以對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有益的補(bǔ)充。在《生物工程分析與檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)》課程教學(xué)中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的就是為了使學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)原理，熟悉實(shí)驗(yàn)操作，學(xué)習(xí)相關(guān)計(jì)算，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行正確的分析。教師在教學(xué)過(guò)程中，可以引導(dǎo)學(xué)生反復(fù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而使學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)原理以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行深入的分析和思考。

值得注意的是，虛擬實(shí)驗(yàn)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)不同，操作者無(wú)法獲得操作實(shí)驗(yàn)的真實(shí)感受，不能滿足操作者對(duì)實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)藥品等感性認(rèn)識(shí)。另外，在虛擬實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)條件設(shè)置的過(guò)于理想化，但是在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中往往可能出現(xiàn)很多的異常情況。舉例來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行滅菌消毒樣品消化時(shí)，如果進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，則只需要點(diǎn)擊鼠標(biāo)，則就可以完成相關(guān)的操作，但是如果進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)，試劑的配制、消化的溫度、消化的時(shí)間等因素均有可能造成實(shí)驗(yàn)失敗。因此，在進(jìn)行《生物工程分析與檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，考慮實(shí)驗(yàn)對(duì)象以及實(shí)驗(yàn)特征，對(duì)實(shí)物實(shí)驗(yàn)以及虛擬實(shí)驗(yàn)的比例進(jìn)行合理的調(diào)整安排，取長(zhǎng)補(bǔ)短，相互促進(jìn)，相輔相成。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，虛擬實(shí)驗(yàn)室是信息技術(shù)高速發(fā)展的產(chǎn)物，其在教育科研領(lǐng)域中的應(yīng)用前景十分廣闊，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)十分重要的發(fā)展方向。它將會(huì)很大程度的促進(jìn)教學(xué)形式以及教學(xué)觀念的變革，成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的一個(gè)重要趨勢(shì)。但是虛擬實(shí)驗(yàn)有一定的局限性，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，應(yīng)當(dāng)將其與實(shí)物實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，做到虛實(shí)結(jié)合，相輔相成，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力的提高。

參考文獻(xiàn)：

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[2]林鳳屏，黃飛，陳必鏈.虛擬實(shí)驗(yàn)室在生物教學(xué)中的應(yīng)用與研究[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)， 2016（2）：152-154.

作者簡(jiǎn)介：

徐艷（1981.4.13-），女，漢族，湖北天門(mén)人，研究生，講師，碩士，研究方向：高等教育課程教學(xué)研究。