新媒體在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

余國營　郭曉姝　楊鈞棠　張新勝　王蘭

摘 要 以《人體及動物生理學(xué)》課程為例， 利用新媒體技術(shù)共享虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺資源，有助于解決理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)操作的受限于實(shí)驗(yàn)條件和動物倫理等教學(xué)問題，增加實(shí)驗(yàn)操作的知識性和趣味性。教學(xué)實(shí)踐表明，新媒體在虛擬仿真教學(xué)中應(yīng)用有利于混合教學(xué)模式下學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)和創(chuàng)新實(shí)踐，可以把抽象和復(fù)雜的理論知識物化和場景化，有利于提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞 新媒體 虛擬仿真教學(xué) 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

新媒體的5G網(wǎng)絡(luò)和移動互聯(lián)網(wǎng)智能化等技術(shù)對我們的學(xué)習(xí)帶來深遠(yuǎn)的影響?！度梭w及動物生理學(xué)》作為一門對實(shí)踐操作能力要求很強(qiáng)的專業(yè)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展的質(zhì)量對于學(xué)生能夠理解理論知識至關(guān)重要。利用新媒體技術(shù)傳播虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以多渠道、多終端和多形式的方式推廣實(shí)驗(yàn)技術(shù)，面向生物科學(xué)、生物技術(shù)、動物科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)大學(xué)二年級以上本科生，涵蓋動物生理、實(shí)驗(yàn)動物學(xué)和解剖學(xué)等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

1新媒體在仿真教學(xué)中使用的特點(diǎn)

1.1使虛擬仿真教學(xué)更加便利

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺越來越廣泛的被師生所接受，作為現(xiàn)代化教學(xué)媒介，教學(xué)工具由過去的講臺和實(shí)驗(yàn)臺轉(zhuǎn)換成手機(jī)客戶端和電腦終端。以我校實(shí)驗(yàn)動物學(xué)“肺纖維化小鼠模型構(gòu)建、診斷及治療虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”為例。肺纖維化小鼠模型構(gòu)建需要21天，最終建模和治療效果檢測需要3至4 天，這在本科生教學(xué)計(jì)劃中難以安排。為了大幅度減少實(shí)驗(yàn)動物、實(shí)驗(yàn)試劑和耗材，不僅是經(jīng)濟(jì)上的考慮，因?yàn)闇p少死亡實(shí)驗(yàn)動物的處理和有毒化學(xué)試劑的排放所產(chǎn)生的環(huán)境保護(hù)是更長遠(yuǎn)的效益。我們將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺引入教學(xué)，學(xué)生不再在固定實(shí)驗(yàn)課時集中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，而是要求學(xué)生在學(xué)期內(nèi)在可使用電腦終端完成虛擬實(shí)驗(yàn)操作和考核即可。

1.2使學(xué)生的學(xué)習(xí)模式由被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換成主動學(xué)習(xí)模式

學(xué)生利用新媒體獲取學(xué)科知識的方式已經(jīng)被廣泛接受。一改學(xué)生固定上課時間被動聽課的方式，學(xué)生可以隨時隨地獲取課堂信息，把整塊的學(xué)習(xí)時間可以碎片化。學(xué)生對上課環(huán)境無特殊要求，移動網(wǎng)絡(luò)的全校園覆蓋，讓教室、宿舍、食堂、林蔭小道和圖書館都可以成為學(xué)習(xí)場所，在有需求學(xué)習(xí)的地方完成主動學(xué)習(xí)。

1.3實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，形式多樣

新媒體在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的使用，教具的與時俱進(jìn)直接提高了教學(xué)質(zhì)量。我們把課程分成項(xiàng)目簡介部分，該部分對項(xiàng)目的設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目的和設(shè)計(jì)理念進(jìn)行初步介紹;仿真資源方面分為五個實(shí)驗(yàn)?zāi)K，包括從模型構(gòu)建、飼養(yǎng)觀察、藥物治療到動物組織取材和效果檢測所有內(nèi)容;理論考試部分完成機(jī)考后考試成績會自動記錄到平臺，教師可以在教師端進(jìn)行統(tǒng)計(jì);討論反饋部分為使用者提供了一個問題討論和提出建議的平臺。

2加強(qiáng)新媒體在虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺使用的幾點(diǎn)建議

2.1對媒體設(shè)備配置的要求

教學(xué)平臺對使用者移動端瀏覽器限定使用谷歌、360極速、edge瀏覽器和火狐，需要關(guān)閉殺毒軟件以及防火墻，這在很大程度上增加了學(xué)生風(fēng)險操作，有些低配置的手機(jī)和計(jì)算機(jī)，存在無法加載的現(xiàn)象。

2.2需要解決首次安裝的簡并性

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺首次使用需要下載配置運(yùn)行環(huán)境，然后安裝仿真軟件。這些在學(xué)生使用手機(jī)端時變得復(fù)雜而困難。在實(shí)際應(yīng)用中迫切需要更簡潔的安裝方式。例如網(wǎng)頁打開模式，操作模塊一鍵式安裝，不需要下載APP、鏈接局域網(wǎng)等。

2.3因?yàn)榧夹g(shù)瓶頸導(dǎo)致的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更新緩慢

該項(xiàng)目運(yùn)用到的計(jì)算機(jī)技術(shù)有：Maya、MAX、ZBrush 建模技術(shù);通過PhotoShop、Substance Painter和Mudbox等3D繪圖工具;在Visual Studio中，通過C和C#編程語言編寫仿真交互程序并進(jìn)行調(diào)試; Unity引擎運(yùn)行仿真交互程序并啟動仿真算法。專業(yè)教師受限于計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、公司工程師受限于非課程設(shè)計(jì)專業(yè)，目前，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容由我們高校教師設(shè)計(jì)，交由專業(yè)公司進(jìn)行動畫場景制作和如何設(shè)計(jì)用新媒體安裝使用，這在溝通和修改過程需要很大精力的投入。

3小結(jié)

新媒體在虛擬仿真教學(xué)中應(yīng)用使教學(xué)中形成的智能化、教學(xué)資源公開化。利用手機(jī)網(wǎng)絡(luò)，個人電腦學(xué)習(xí)的模式也隨著虛擬實(shí)驗(yàn)平臺的使用更加拓寬覆蓋面。高等教育質(zhì)量的提升，新媒體技術(shù)功不可沒。新媒體技術(shù)在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺的使用更將高等教育的自主學(xué)習(xí)能力推進(jìn)一大步，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的革命性進(jìn)步。新媒體將虛擬仿真技術(shù)的強(qiáng)大優(yōu)勢迅速推進(jìn)，我們期待的未來高等教育模式的設(shè)想正在一步步成為現(xiàn)實(shí)?？傊旅襟w是教學(xué)信息傳遞的新鮮載體，是多元化教學(xué)方式的改革嘗試，我們應(yīng)該積極嘗試和利用其作為教育平臺發(fā)揮優(yōu)勢作用?！度梭w及動物生理學(xué)》課程虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目為我校生命科學(xué)專業(yè)教師提供了新的教學(xué)模式，面向我校學(xué)生的同時，也為國內(nèi)虛擬仿真教學(xué)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

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