淺談生理學(xué)虛擬實驗和傳統(tǒng)實驗的合理搭配

郭利平

（河南護(hù)理職業(yè)學(xué)院，河南 安陽 455000）

1 生理學(xué)及生理學(xué)實驗

生理學(xué)是研究正常機(jī)體功能活動規(guī)律的科學(xué)，是理論性較強(qiáng)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課，其知識抽象難懂。生理學(xué)也是一門實驗性科學(xué)，其理論知識多來自對實驗現(xiàn)象的觀察、分析和總結(jié)。生理學(xué)實驗是在人為控制的條件下，對實驗對象的生命現(xiàn)象及其影響因素進(jìn)行觀察、記錄，并對實驗結(jié)果進(jìn)行分析，推理出生命現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的原因和機(jī)制。生理學(xué)實驗是獲得現(xiàn)代生理學(xué)知識的重要途徑，是在理論基礎(chǔ)上進(jìn)一步學(xué)習(xí)和驗證理論的過程。因此，生理學(xué)實驗課是生理學(xué)教學(xué)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。

2 生理學(xué)虛擬實驗

虛擬實驗在虛擬實驗室內(nèi)進(jìn)行，虛擬實驗室由網(wǎng)絡(luò)平臺、服務(wù)器、客戶端、虛擬實驗軟件等組成。

生理學(xué)虛擬實驗有29個實驗項目，囊括了所有生理學(xué)傳統(tǒng)實驗項目，包括多種圖片和專業(yè)的影像資料，如實驗錄像等。實驗錄像是醫(yī)學(xué)院校教師為教學(xué)而錄制的視頻。實驗項目以動物實驗為主，也有人體實驗。實驗錄像具有圖像清晰、講解細(xì)致、實驗過程完整、實驗結(jié)果理想等特點(diǎn)。通過觀看錄像，學(xué)生可快速了解實驗步驟，了解動物的捉拿、麻醉以及手術(shù)等重要環(huán)節(jié)，在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生進(jìn)行模擬實驗，即虛擬情景下的實驗，檢測實驗數(shù)據(jù)，了解各種因素對動物或人體生理機(jī)能的影響，如氮?dú)狻⒃龃鬅o效腔、剪斷迷走神經(jīng)等對家兔呼吸的影響。

虛擬實驗的優(yōu)勢在于實驗過程完整、圖像清晰，具有重復(fù)操作性，能方便教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實驗復(fù)雜與不可重復(fù)的不足，有效提高實驗效率。

通過生理學(xué)虛擬實驗，提高學(xué)生對機(jī)能學(xué)的感性認(rèn)識。學(xué)生可借助校園網(wǎng)服務(wù)器針對實驗進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，不受實驗場地和課時限制。虛擬實驗雖有諸多優(yōu)點(diǎn)，但不可完全替代傳統(tǒng)實驗。

3 生理學(xué)傳統(tǒng)實驗

生理學(xué)傳統(tǒng)實驗是一種驗證理論的實驗類型，實驗的四要素為實驗對象、設(shè)備、信息和試劑。根據(jù)實驗對象不同，可將生理學(xué)實驗分為人體實驗和動物實驗兩大類。人體實驗的對象是人（學(xué)生），實驗項目如心音聽取、血壓測量、心電圖描記等。動物實驗對象主要是家兔、蟾蜍或蛙，實驗項目如坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本制備、反射弧分析、呼吸運(yùn)動調(diào)節(jié)等。傳統(tǒng)實驗的特點(diǎn)為在實驗室內(nèi)進(jìn)行，學(xué)生參與具體的實驗；優(yōu)勢是學(xué)生人人參與，親身體驗，可加深記憶，提高動手、動腦能力與分析及解決問題能力。

3.1 人體實驗

人體實驗是研究和闡述人體功能活動規(guī)律的實驗?？赏ㄟ^人體實驗獲得有關(guān)生理學(xué)知識，但由于實驗會對人體造成不同程度的損傷，因此人體實驗是有限的。一般在不損害人體健康的前提下才能進(jìn)行人體實驗，如血型測定、心電圖描記、體溫測量等。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的無損檢驗技術(shù)被直接用于人體研究。

3.2 動物實驗

生理學(xué)實驗以動物為主要實驗對象，學(xué)生可通過觀察動物生命活動，分析其規(guī)律機(jī)制以及影響因素，學(xué)習(xí)和驗證生理學(xué)知識。實驗動物主要是家兔、蟾蜍、蛙、狗等。以坐骨神經(jīng)腓腸肌標(biāo)本制備為例，了解動物實驗過程。教師講解實驗?zāi)康?、實驗原理，介紹實驗材料，如蛙或蟾蜍、蛙類手術(shù)器械、培養(yǎng)皿、滴管、絲線、紗布、鋅銅弓、任氏液等。教師按以下步驟示教：（1）破壞腦和脊髓；（2）剪去軀干上部及內(nèi)臟；（3）去皮；（4）分離兩腿；（5）游離坐骨神經(jīng)；（6）分離腓腸肌。之后學(xué)生分組實驗。實驗時間一定，若要按時完成實驗，學(xué)生須齊心協(xié)力、分工合作。動物實驗屬于損傷性實驗，實驗過程較復(fù)雜，加之學(xué)生手法不熟練，存在膽怯心理，所以實驗效果不甚理想。

4 虛擬實驗和傳統(tǒng)實驗的合理搭配

4.1 虛擬實驗—傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ?/h3>

即開展傳統(tǒng)實驗前先進(jìn)行虛擬實驗。經(jīng)過多次嘗試發(fā)現(xiàn)，這種模式特別適用于動物實驗。如呼吸運(yùn)動調(diào)節(jié)（家兔）虛擬實驗，讓學(xué)生依次觀看實驗錄像、模擬實驗以及檢測實驗數(shù)據(jù)等。完整清晰的實驗錄像能給學(xué)生留下深刻的印象。通過觀看錄像，學(xué)生可快速了解實驗步驟，了解家兔的捉拿、麻醉、手術(shù)等重要環(huán)節(jié)，在此基礎(chǔ)上讓學(xué)生進(jìn)行模擬實驗，即虛擬情景下的實驗，檢測實驗數(shù)據(jù)，了解各種因素對動物或人體生理機(jī)能的影響，如二氧化碳、氮?dú)?、增大無效腔、剪斷迷走神經(jīng)等對家兔呼吸的影響。

在虛擬實驗基礎(chǔ)上進(jìn)行生理學(xué)傳統(tǒng)實驗，仍以呼吸運(yùn)動調(diào)節(jié)（家兔）實驗為例。學(xué)生在實驗室分組進(jìn)行，動物的捉拿、麻醉看似簡單，做起來卻很難，特別是麻醉，兔耳緣靜脈雖表淺，但較細(xì)，不易穿刺，針頭不易固定，往往兔子會因受刺激不斷跳動，這是最費(fèi)時費(fèi)力的環(huán)節(jié)。如果沒有前面虛擬實驗的視頻學(xué)習(xí)和演練，這個環(huán)節(jié)將耗去學(xué)生大半時間（即使有教師示教），導(dǎo)致后續(xù)實驗項目無法按時完成。從2015年將虛擬實驗與傳統(tǒng)實驗合理搭配后，動物實驗效果較以前好很多，節(jié)省了實驗時間，提高了實驗成功率。

4.2 傳統(tǒng)實驗—虛擬實驗?zāi)Ｊ?/h3>

即先傳統(tǒng)實驗后虛擬實驗，這適用于大部分的人體實驗，如心音聽取實驗。學(xué)生在實驗室分組進(jìn)行，實驗器材為聽診器，實驗對象是人。實驗前教師詳細(xì)講解實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗步驟、聽診器用法，給學(xué)生示教。學(xué)生用心聽教師講解，仔細(xì)觀察二尖瓣、三尖瓣、主動脈瓣、肺動脈瓣等瓣膜聽診區(qū)的聽診部位，并逐個查找聽診。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行虛擬實驗，虛擬實驗涉及正常心音和異常心音，學(xué)生可將虛擬實驗中的正常心音和自己聽到的正常心音進(jìn)行比較，也可反復(fù)聽虛擬實驗中的異常心音，從而提高對正常心音的認(rèn)識，達(dá)到實驗?zāi)康摹ｊP(guān)于心音聽取實驗，如果沒有虛擬實驗的異常心音來襯托和補(bǔ)充，學(xué)生若只能聽到正常心音，將不利于該實驗項目的開展。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)實驗為學(xué)生在實驗室內(nèi)分組進(jìn)行，學(xué)生參與具體的實驗過程，其優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生人人參與，親身體驗，可加深記憶，提高動手、動腦能力與分析及解決問題能力；不足之處為實驗過程長，步驟復(fù)雜，不可重復(fù)。

虛擬實驗的優(yōu)勢是實驗過程完整清晰，可重復(fù)操作，既可用于實驗預(yù)習(xí)，也可用于復(fù)習(xí)，方便教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)實驗復(fù)雜和不可重復(fù)的不足。但虛擬實驗又不可完全替代傳統(tǒng)實驗。虛擬實驗的缺陷是以觀看實驗錄像為主，學(xué)生缺少親身體驗和動手動腦，不利于各方面能力的培養(yǎng)。將虛擬實驗和傳統(tǒng)實驗合理搭配，能豐富實驗內(nèi)容，使實驗課更生動有趣，提高實驗效率。