虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提升作用分析

趙娜娜 侯炳軍

[摘? ? ? ? ? ?要]? 生理學(xué)作為醫(yī)學(xué)院校的基礎(chǔ)課程，其對(duì)于醫(yī)學(xué)生的理論基礎(chǔ)和職業(yè)素養(yǎng)具有重要影響。但是受到實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物來(lái)源和數(shù)量以及實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)等客觀因素的影響，生理學(xué)實(shí)驗(yàn)開展難度較大，實(shí)際教學(xué)效果并不理想。在虛擬仿真技術(shù)支持下，生理學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛞劳刑摂M仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)線上模擬操作，有效支持線下實(shí)驗(yàn)，對(duì)于生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提升具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);生理學(xué);教學(xué)質(zhì)量;動(dòng)手操作能力;示教作用

[中圖分類號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2021）10-0222-02

2020年高考志愿填報(bào)過(guò)程中，醫(yī)學(xué)類專業(yè)的報(bào)考學(xué)生人數(shù)明顯上升。醫(yī)學(xué)生數(shù)量的增加與教學(xué)資源的有限性導(dǎo)致生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中的矛盾突出。師生人數(shù)對(duì)比懸殊，實(shí)驗(yàn)材料需求量的增加，都迫切需要改變當(dāng)前生理學(xué)教學(xué)模式，借助現(xiàn)代信息技術(shù)和新科技，開拓新的教學(xué)模式和方法。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于緩和生理學(xué)教學(xué)中的“供需矛盾”頗為有效，對(duì)于生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提升具有明顯作用。

一、傳統(tǒng)生理學(xué)教學(xué)中存在的問題

（一）師生配比不合理影響示教效果

生理學(xué)教學(xué)中對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的依賴度相對(duì)較高，單純的理論教學(xué)無(wú)法讓學(xué)生理解人體各個(gè)系統(tǒng)間的相互作用。傳統(tǒng)生理學(xué)教學(xué)中，師生配比不合理的問題又會(huì)對(duì)示教效果產(chǎn)生直接影響。在醫(yī)學(xué)生數(shù)量增加以及高等教育擴(kuò)招等因素的影響下，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)大班（50人及以上）授課的情況。教師在前面用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物示范，后面的學(xué)生不能真切地看到教師每一步的示范操作，會(huì)在心里存疑。不僅如此，在學(xué)生自己動(dòng)手操作過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，教師需要不斷地在實(shí)驗(yàn)教室里面巡視，幫助學(xué)生解答問題，教學(xué)工作量極大，還無(wú)法兼顧到所有學(xué)生的指導(dǎo)和學(xué)習(xí)。

（二）實(shí)驗(yàn)教學(xué)限制因素相對(duì)較多，學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)不足

傳統(tǒng)的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)限制因素相對(duì)較多，導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐機(jī)會(huì)不足，難以對(duì)生理學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生更為深入的了解。首先，實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間有限，教師示范教學(xué)已經(jīng)占用一部分時(shí)間，學(xué)生的實(shí)踐操作過(guò)于倉(cāng)促，對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察也會(huì)停留在表面，沒有自己的獨(dú)立思考和創(chuàng)新想法。其次，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物來(lái)源和經(jīng)費(fèi)數(shù)量有限，部分學(xué)生因?yàn)橹皼]有操作經(jīng)驗(yàn)，在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中不敢動(dòng)手或者是出現(xiàn)錯(cuò)誤操作，都會(huì)造成實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源的浪費(fèi)。實(shí)驗(yàn)室沒有過(guò)多的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物供學(xué)生多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)，這也會(huì)對(duì)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果產(chǎn)生影響，客觀條件對(duì)學(xué)生的實(shí)踐操作造成了較大限制。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提升作用

（一）視頻動(dòng)畫等內(nèi)容能夠起到良好的示教作用，讓學(xué)生更為直觀地了解生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中分為不同的內(nèi)容，其中視頻動(dòng)畫等內(nèi)容能夠起到良好的示教作用，在一定程度上彌補(bǔ)師資力量不足，對(duì)于示教作用不理想的教學(xué)問題，可以讓學(xué)生更為直觀地了解生理學(xué)實(shí)驗(yàn)操作。借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的真實(shí)實(shí)驗(yàn)視頻錄播，學(xué)生可以身臨其境般地反復(fù)觀摩生理學(xué)實(shí)驗(yàn)，在什么地方?jīng)]有看懂還可以反復(fù)觀看。這一過(guò)程中能夠?yàn)閷W(xué)生提供思考的時(shí)間，讓學(xué)生用頭腦中儲(chǔ)備的理論知識(shí)理解和分析實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，幫助學(xué)生更好地學(xué)習(xí)、消化生理學(xué)教學(xué)內(nèi)容。借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的動(dòng)畫分解視頻，學(xué)生可以更為直觀地看到動(dòng)物在器官、系統(tǒng)等不同層次的生理機(jī)能變化，將生理學(xué)教學(xué)簡(jiǎn)單化、直觀化，對(duì)于生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量起到提升作用。

（二）克服實(shí)驗(yàn)室限制，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)反復(fù)練習(xí)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，提升學(xué)生的動(dòng)手操作能力

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一個(gè)開放性的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以有效地克服實(shí)驗(yàn)室限制，讓學(xué)生有更多的機(jī)會(huì)反復(fù)練習(xí)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，幫助其提升動(dòng)手操作能力。首先，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是線上實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，在設(shè)備支持下學(xué)生可以身臨其境地通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)的操作來(lái)練習(xí)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，不用受到實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物以及經(jīng)費(fèi)等因素的限制，可以讓學(xué)生全身心放松地去琢磨實(shí)驗(yàn)操作的意圖和作用，可以讓學(xué)生在反復(fù)練習(xí)過(guò)程中對(duì)實(shí)驗(yàn)操作步驟進(jìn)行創(chuàng)新，有效提升生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量。其次，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的三維立體效果，具有很強(qiáng)的真實(shí)性，通過(guò)反復(fù)練習(xí)也可以幫助學(xué)生克服心理障礙，在實(shí)際生理學(xué)實(shí)驗(yàn)操作中更為嫻熟、沉靜且專業(yè)地完成實(shí)驗(yàn)操作，避免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物非正常死亡的實(shí)驗(yàn)失誤，對(duì)于生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提升也是大有裨益。

（三）學(xué)生可以反復(fù)回看操作視頻，為學(xué)生復(fù)習(xí)反思提供支持

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還會(huì)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行記錄，學(xué)生在完成虛擬實(shí)驗(yàn)之后，還可以反復(fù)回看實(shí)驗(yàn)操作視頻，并進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和分析。對(duì)于虛擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤操作或者實(shí)驗(yàn)卡殼的問題，還可以結(jié)合具體內(nèi)容進(jìn)行分析或者尋求教師的幫助。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用能夠?yàn)閷W(xué)生的復(fù)習(xí)反思提供支持，讓學(xué)生溫故而知新，這對(duì)生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提升也是很有幫助的。

（四）設(shè)置問題導(dǎo)向，提升生理學(xué)教學(xué)的深入性和引導(dǎo)性

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中還設(shè)置有實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理和思考題等不同模塊，讓生理學(xué)教師可以在其中設(shè)置問題導(dǎo)向，提升生理學(xué)教學(xué)的深入性和引導(dǎo)性。學(xué)生在問題引導(dǎo)下開展生理學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)M，本身也是探索問題答案的過(guò)程，能夠增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性和挑戰(zhàn)性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)親自獲取問題的答案，對(duì)于學(xué)生而言，記憶也更為深刻。在問題導(dǎo)向下，學(xué)生會(huì)進(jìn)行更為深入的思考和發(fā)散思維，提高自己解決實(shí)際問題的能力。

三、推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在生理學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的路徑分析

（一）構(gòu)建完整的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，根據(jù)生理學(xué)教學(xué)需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用需要具體問題具體分析，樹立學(xué)生的本位思想，根據(jù)生理學(xué)教學(xué)需要和學(xué)生的反饋來(lái)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。千篇一律的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，最終還是會(huì)將生理學(xué)教學(xué)變成刻板的、機(jī)械的教學(xué)模式，教學(xué)質(zhì)量仍然會(huì)回落到原來(lái)的水平?；诂F(xiàn)代教育觀念和教學(xué)需要，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建需要關(guān)注學(xué)生的應(yīng)用反饋，關(guān)注教師在生理學(xué)教學(xué)中的需要。首先，教師在系統(tǒng)后臺(tái)可以看到學(xué)生的虛擬實(shí)驗(yàn)操作和遇到的問題，然后將學(xué)生遇到的問題進(jìn)行總結(jié)歸納，從實(shí)際教學(xué)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用的綜合角度思考，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及實(shí)際教學(xué)安排，從而提升二者的配合度，幫助學(xué)生在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中自主突破實(shí)驗(yàn)瓶頸，解決實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的問題。其次，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后，系統(tǒng)可以彈出彈窗，讓學(xué)生對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用感和真實(shí)感等進(jìn)行評(píng)價(jià)?；趯W(xué)生評(píng)價(jià)來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，這能夠讓學(xué)生更愿意開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，也能夠推動(dòng)生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提升。最后，教師可以從學(xué)生能力培養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)培養(yǎng)的角度出發(fā)，在虛擬仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)中增加必要的素養(yǎng)提升環(huán)節(jié)，讓虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)更好地助力生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提升。

（二）運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行課前指導(dǎo)，為學(xué)生做好知識(shí)鋪墊

生理學(xué)教學(xué)過(guò)程中，可以運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行課前指導(dǎo)，讓學(xué)生了解本節(jié)課的授課內(nèi)容，做好知識(shí)鋪墊。虛擬仿真系統(tǒng)并不僅僅是用于實(shí)驗(yàn)操作模擬，其中還有系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)原理分析和實(shí)驗(yàn)?zāi)康慕馕龅?，能夠讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容形成初步的了解。因此，在課前預(yù)習(xí)階段，教師可以讓學(xué)生根據(jù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的視頻教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，然后思考實(shí)驗(yàn)中的問題，將自己不理解的地方記錄下來(lái)。然后在課堂教學(xué)過(guò)程中，教師可以收集學(xué)生的問題進(jìn)行集中講解。這樣一來(lái)，教師可以不用來(lái)回巡視，工作量也有所下降，但是教學(xué)針對(duì)性和實(shí)效性卻得到了明顯增強(qiáng)?；谔摂M仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的課前應(yīng)用，一些簡(jiǎn)單的問題已經(jīng)被解決，有一定難度的問題學(xué)生也可以通過(guò)反復(fù)觀看視頻和聽取視頻講解形成自己的理解和認(rèn)知，難度較大的問題在生理學(xué)課堂上集中講解反而能夠提升學(xué)生的聽課專注度和效率。

（三）鼓勵(lì)學(xué)生利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行課后復(fù)習(xí)鞏固，加深對(duì)理論知識(shí)或者實(shí)驗(yàn)操作的理解

實(shí)驗(yàn)報(bào)告也是生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要環(huán)節(jié)，但是在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生在課堂上都在忙著做實(shí)驗(yàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄只是浮于表面，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫更是有大量學(xué)生應(yīng)付了事，沒有體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的教育作用。因此，在課后復(fù)習(xí)鞏固過(guò)程中，教師可以鼓勵(lì)學(xué)生利用虛擬仿真系統(tǒng)重新進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)操作，更為細(xì)致、認(rèn)真地記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，做好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這樣一來(lái)，不僅能夠提升生理學(xué)復(fù)習(xí)鞏固效果，還能夠在多次練習(xí)過(guò)程中加深學(xué)生對(duì)生理學(xué)理論知識(shí)或者實(shí)驗(yàn)操作的理解，有效提升生理學(xué)的教學(xué)質(zhì)量。

綜上所述，醫(yī)學(xué)生數(shù)量的增加導(dǎo)致師生配比不合理，實(shí)驗(yàn)資源緊張，在一定程度上影響了生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。但是實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生理學(xué)教學(xué)的根本，不通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生對(duì)于生理學(xué)知識(shí)的理解還停留在表面，只有在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中親身體會(huì)、親自操作，才能夠?qū)ι韺W(xué)知識(shí)產(chǎn)生真實(shí)具體的認(rèn)知和理解。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量具有提升作用，其能夠通過(guò)視頻動(dòng)畫形式形成良好的示教效果，讓學(xué)生直觀地了解實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。其不僅可以克服實(shí)驗(yàn)資源限制，為學(xué)生提供反復(fù)練習(xí)實(shí)驗(yàn)操作的機(jī)會(huì)，還可以讓學(xué)生反復(fù)回看實(shí)驗(yàn)錄像，反思自己的操作;還可以利用問題導(dǎo)向，將學(xué)生引入深層次的生理學(xué)學(xué)習(xí)。推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在生理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，重視其在課前指導(dǎo)和課后鞏固練習(xí)中的重要作用，進(jìn)一步激發(fā)其在生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量中的提升作用。

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編輯 薛直艷