虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的思考與實(shí)踐

褚曉倩 宋春敬 許蓬娟 張帥 譚俊珍

[摘? ? ? ? ? ?要]? 醫(yī)學(xué)中基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)性學(xué)科是生理學(xué)，對于生理學(xué)教學(xué)來說，生理學(xué)實(shí)驗(yàn)有著極為重要的作用和意義，學(xué)生用生理學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)際操作可以對動物實(shí)驗(yàn)的技術(shù)進(jìn)行熟練的掌握，還可以用實(shí)驗(yàn)對理論課程中所學(xué)的知識進(jìn)行驗(yàn)證，深化學(xué)生對理論的印象。虛擬仿真技術(shù)能對真實(shí)世界中的環(huán)境以及事物進(jìn)行逼真的模擬，這和以前的實(shí)驗(yàn)相比有著非常明顯的優(yōu)勢。由于高校實(shí)驗(yàn)和理論教學(xué)改革的不斷深化，把虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)性教學(xué)運(yùn)用到生理學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，有助于提升學(xué)生在實(shí)驗(yàn)設(shè)計方面的創(chuàng)新能力，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效，也是一種培養(yǎng)科研性的創(chuàng)新人才以及高素質(zhì)的醫(yī)學(xué)人才的教學(xué)方式。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);生理學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）33-0184-02

醫(yī)學(xué)院校中基礎(chǔ)性的重要課程是生理學(xué)，對于生理學(xué)教學(xué)來說，生理學(xué)實(shí)驗(yàn)有著極為重要的地位，因此實(shí)驗(yàn)是這一課程教學(xué)當(dāng)中不能缺失的一個環(huán)節(jié)。這一課程在以往進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)時，會有經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)學(xué)時以及實(shí)驗(yàn)動物方面的限制，教學(xué)策略還是老師進(jìn)行演示，學(xué)生再通過模仿進(jìn)行操作的比較傳統(tǒng)的教學(xué)方法。從實(shí)驗(yàn)課中的表現(xiàn)來說，醫(yī)學(xué)生對其并沒有特別高的熱情，也沒有很好的操作性。生理學(xué)的實(shí)驗(yàn)是醫(yī)學(xué)課程中最根本的內(nèi)容，在醫(yī)學(xué)教育中有著極為重要的意義和作用，怎樣把新的教學(xué)方法和傳統(tǒng)課程結(jié)合起來，提升生理學(xué)實(shí)驗(yàn)方面的教學(xué)成效，對于生理學(xué)中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)來說是一個非常重要的問題。虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)把互聯(lián)網(wǎng)和電腦虛擬仿真技術(shù)結(jié)合起來，不需要實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)動物，運(yùn)用電腦模擬的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)操作的過程，是根據(jù)科技進(jìn)步而產(chǎn)生的先進(jìn)教學(xué)方法。利用仿真技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)對人體在生理方面的特征進(jìn)行研究，是當(dāng)前國內(nèi)和國外的醫(yī)學(xué)院校中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究方向。國內(nèi)有大量高校將虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用于和課程有關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)之中，在生理學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)有著較為明顯的優(yōu)勢，其可以在教學(xué)當(dāng)中營造出身臨其境的氛圍，強(qiáng)化學(xué)生對理論知識的體驗(yàn)、記憶以及理解，進(jìn)一步提升教學(xué)成效，強(qiáng)化教學(xué)的綜合性力量。本研究闡述了虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)運(yùn)用于生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，為教學(xué)提供了相對有利的條件。

一、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的簡介和應(yīng)用

高等院校創(chuàng)建的虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其中主要有西醫(yī)中醫(yī)的結(jié)合、基礎(chǔ)性的醫(yī)學(xué)、口腔部分的醫(yī)學(xué)，公共衛(wèi)生、臨床方面的醫(yī)學(xué)、藥學(xué)以及醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)學(xué)等，學(xué)科主要有分子生物學(xué)、機(jī)能學(xué)、醫(yī)學(xué)細(xì)胞、病原微生物學(xué)以及形態(tài)學(xué)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)的板塊。目前軟件主要有人體、蟾蜍以及家兔三個板塊，所有的實(shí)驗(yàn)板塊中最重要的是思考題、實(shí)驗(yàn)原理和目的、實(shí)驗(yàn)的模擬性操作、實(shí)驗(yàn)視頻等部分。

興趣是最好的老師，學(xué)生在學(xué)習(xí)方面有了興趣才能讓其主觀能動性得到最大程度的發(fā)揮。虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)這一平臺是屬于開發(fā)性的，學(xué)生可以按照自己的具體情況做出選擇，同時虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過使用計算機(jī)技術(shù)，把實(shí)驗(yàn)?zāi)M成3D的效果，學(xué)生能通過實(shí)驗(yàn)儀器正確地進(jìn)行操作。

比如在進(jìn)行家兔動脈的血壓調(diào)節(jié)部分的教學(xué)時，對學(xué)生的實(shí)際操作進(jìn)行較為詳細(xì)的描述。學(xué)生在使用虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)時，在手術(shù)臺中會有一只家兔以及用于手術(shù)的各類器械，學(xué)生需要對嬰兒稱進(jìn)行點(diǎn)擊稱出家兔的體重，同時點(diǎn)擊注射器，在家兔的耳緣靜脈處將麻醉的藥物注射進(jìn)20%的烏拉坦，動物被麻醉以后才可以繼續(xù)操作，假如操作出現(xiàn)錯誤，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就不會有反應(yīng)。學(xué)生運(yùn)用虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)不只可以預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)中的原理和目的，同時還可以反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，對動物實(shí)驗(yàn)的技術(shù)進(jìn)行掌握。在上實(shí)驗(yàn)課時，學(xué)生已經(jīng)提前預(yù)習(xí)了實(shí)驗(yàn)，可以讓實(shí)驗(yàn)操作中的失誤得到有效的降低。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的重要意義

（一）對生理學(xué)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源進(jìn)行改善

從傳統(tǒng)的角度來說，生理學(xué)中關(guān)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的部分是帶教老師進(jìn)行示教，學(xué)生觀看其示教過程，進(jìn)而對動物實(shí)驗(yàn)方面的實(shí)驗(yàn)操作方法和順序進(jìn)行掌握。高等院校往往采取的是實(shí)驗(yàn)室大班的這種教學(xué)方式，實(shí)驗(yàn)室大約會有50個學(xué)生，老師進(jìn)行示教以后，讓學(xué)生對動物實(shí)驗(yàn)方面的實(shí)驗(yàn)操作進(jìn)行熟悉，這種教學(xué)的成效明顯不佳，對學(xué)生以后在動物實(shí)驗(yàn)方面的實(shí)驗(yàn)操作留有隱患。比如，學(xué)生有不太規(guī)范的操作，在實(shí)驗(yàn)過程中導(dǎo)致動物出現(xiàn)非正常的死亡等等。怎樣讓生理學(xué)中關(guān)于實(shí)驗(yàn)方面的大班教學(xué)情況得到改善，進(jìn)而提升實(shí)驗(yàn)課程中的教學(xué)成效，這些問題都是亟須解決的。高等院?？梢赃\(yùn)用虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，這樣學(xué)生也能對課外的時間進(jìn)行充分運(yùn)用，再將實(shí)際情況結(jié)合起來，主動地進(jìn)行預(yù)習(xí)，同時進(jìn)行線上操作的練習(xí)，實(shí)驗(yàn)操作中比較薄弱的部分還能在模擬的實(shí)驗(yàn)板塊當(dāng)中進(jìn)行反復(fù)練習(xí)，進(jìn)而對實(shí)驗(yàn)的操作以及內(nèi)容有所熟悉，通過這樣的方式，老師在教學(xué)中進(jìn)行知識講解以及演示方面的時間有了明顯的減少，讓老師在講課中的繁重任務(wù)得到解脫。傳統(tǒng)教學(xué)中的問題非常抽象難懂，講解也是非?？菰锏模@些方面都得到了解決，提升了生理學(xué)中實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成效。

（二）提升學(xué)生在學(xué)習(xí)方面的熱情，讓學(xué)生在創(chuàng)新方面的精神得到培養(yǎng)

虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要有思考題、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)的模擬操作以及實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，學(xué)生通過觀看虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)當(dāng)中的視頻動畫，以及人機(jī)互動的操作讓學(xué)生有了學(xué)習(xí)興趣以及操作欲望，并且學(xué)生也能比較方便地對實(shí)驗(yàn)中的目的以及原理進(jìn)行復(fù)習(xí)。此外，學(xué)生進(jìn)行操作上的模擬，能對動物實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中出現(xiàn)的一些錯誤進(jìn)行總結(jié)，讓操作的時間進(jìn)一步得到改善，以便設(shè)計出不同的實(shí)驗(yàn)，達(dá)到舉一反三的效果，讓實(shí)驗(yàn)方面的教學(xué)能夠深入地進(jìn)行發(fā)展，提升學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方面的設(shè)計精神以及水平。