虚拟仿真实验系统的应用对生理学教学质量的提升作用分析

赵娜娜 侯炳军

[摘           要]  生理学作为医学院校的基础课程，其对于医学生的理论基础和职业素养具有重要影响。但是受到实验教学时间、实验动物来源和数量以及实验经费等客观因素的影响，生理学实验开展难度较大，实际教学效果并不理想。在虚拟仿真技术支持下，生理学实验能够依托虚拟仿真实验系统实现线上模拟操作，有效支持线下实验，对于生理学教学质量的提升具有重要的应用价值。

[关    键   词]  虚拟仿真实验系统;生理学;教学质量;动手操作能力;示教作用

[中图分类号]  G712                   [文献标志码]  A                      [文章编号]  2096-0603（2021）10-0222-02

2020年高考志愿填报过程中，医学类专业的报考学生人数明显上升。医学生数量的增加与教学资源的有限性导致生理学实验教学当中的矛盾突出。师生人数对比悬殊，实验材料需求量的增加，都迫切需要改变当前生理学教学模式，借助现代信息技术和新科技，开拓新的教学模式和方法。虚拟仿真实验系统的应用对于缓和生理学教学中的“供需矛盾”颇为有效，对于生理学教学质量的提升具有明显作用。

一、传统生理学教学中存在的问题

（一）师生配比不合理影响示教效果

生理学教学中对于实验教学的依赖度相对较高，单纯的理论教学无法让学生理解人体各个系统间的相互作用。传统生理学教学中，师生配比不合理的问题又会对示教效果产生直接影响。在医学生数量增加以及高等教育扩招等因素的影响下，经常会出现大班（50人及以上）授课的情况。教师在前面用实验动物示范，后面的学生不能真切地看到教师每一步的示范操作，会在心里存疑。不仅如此，在学生自己动手操作过程中可能会出现各种各样的问题，教师需要不断地在实验教室里面巡视，帮助学生解答问题，教学工作量极大，还无法兼顾到所有学生的指导和学习。

（二）实验教学限制因素相对较多，学生实践机会不足

传统的生理学实验教学限制因素相对较多，导致学生实践机会不足，难以对生理学内容产生更为深入的了解。首先，实验教学时间有限，教师示范教学已经占用一部分时间，学生的实践操作过于仓促，对于实验现象的观察也会停留在表面，没有自己的独立思考和创新想法。其次，实验动物来源和经费数量有限，部分学生因为之前没有操作经验，在生理学实验中不敢动手或者是出现错误操作，都会造成实验动物资源的浪费。实验室没有过多的实验动物供学生多次反复实验，这也会对生理学实验教学效果产生影响，客观条件对学生的实践操作造成了较大限制。

二、虚拟仿真实验系统的应用对于生理学教学质量的提升作用

（一）视频动画等内容能够起到良好的示教作用，让学生更为直观地了解生理学实验的操作

虚拟仿真实验系统中分为不同的内容，其中视频动画等内容能够起到良好的示教作用，在一定程度上弥补师资力量不足，对于示教作用不理想的教学问题，可以让学生更为直观地了解生理学实验操作。借助虚拟仿真实验系统中的真实实验视频录播，学生可以身临其境般地反复观摩生理学实验，在什么地方没有看懂还可以反复观看。这一过程中能够为学生提供思考的时间，让学生用头脑中储备的理论知识理解和分析实验操作和实验结果，帮助学生更好地学习、消化生理学教学内容。借助虚拟仿真实验系统中的动画分解视频，学生可以更为直观地看到动物在器官、系统等不同层次的生理机能变化，将生理学教学简单化、直观化，对于生理学教学质量起到提升作用。

（二）克服实验室限制，让学生有更多的机会反复练习生理学实验操作，提升学生的动手操作能力

虚拟仿真实验系统是一个开放性的實验平台，可以有效地克服实验室限制，让学生有更多的机会反复练习生理学实验操作，帮助其提升动手操作能力。首先，虚拟仿真实验系统是线上实验系统，在设备支持下学生可以身临其境地通过系统内的操作来练习生理学实验操作，不用受到实验时间、实验动物以及经费等因素的限制，可以让学生全身心放松地去琢磨实验操作的意图和作用，可以让学生在反复练习过程中对实验操作步骤进行创新，有效提升生理学教学质量。其次，虚拟仿真实验系统中的三维立体效果，具有很强的真实性，通过反复练习也可以帮助学生克服心理障碍，在实际生理学实验操作中更为娴熟、沉静且专业地完成实验操作，避免出现实验动物非正常死亡的实验失误，对于生理学实验教学质量的提升也是大有裨益。

（三）学生可以反复回看操作视频，为学生复习反思提供支持

虚拟仿真实验系统还会对学生的实验操作进行记录，学生在完成虚拟实验之后，还可以反复回看实验操作视频，并进行自我评价和分析。对于虚拟实验过程中出现的错误操作或者实验卡壳的问题，还可以结合具体内容进行分析或者寻求教师的帮助。虚拟仿真实验系统的应用能够为学生的复习反思提供支持，让学生温故而知新，这对生理学教学质量的提升也是很有帮助的。

（四）设置问题导向，提升生理学教学的深入性和引导性

虚拟仿真实验系统中还设置有实验目的、实验原理和思考题等不同模块，让生理学教师可以在其中设置问题导向，提升生理学教学的深入性和引导性。学生在问题引导下开展生理学实验模拟，本身也是探索问题答案的过程，能够增强实验的趣味性和挑战性。通过实验亲自获取问题的答案，对于学生而言，记忆也更为深刻。在问题导向下，学生会进行更为深入的思考和发散思维，提高自己解决实际问题的能力。

三、推进虚拟仿真实验系统在生理学教学中应用的路径分析

（一）构建完整的虚拟仿真实验系统，根据生理学教学需要对系统进行优化设计

虚拟仿真实验系统的应用需要具体问题具体分析，树立学生的本位思想，根据生理学教学需要和学生的反馈来进行优化设计。千篇一律的虚拟仿真实验系统，最终还是会将生理学教学变成刻板的、机械的教学模式，教学质量仍然会回落到原来的水平。基于现代教育观念和教学需要，虚拟仿真实验系统的构建需要关注学生的应用反馈，关注教师在生理学教学中的需要。首先，教师在系统后台可以看到学生的虚拟实验操作和遇到的问题，然后将学生遇到的问题进行总结归纳，从实际教学和虚拟仿真实验系统应用的综合角度思考，优化系统设计以及实际教学安排，从而提升二者的配合度，帮助学生在虚拟仿真实验过程中自主突破实验瓶颈，解决实验过程中遇到的问题。其次，在虚拟仿真实验结束之后，系统可以弹出弹窗，让学生对系统应用感和真实感等进行评价。基于学生评价来优化系统设计，这能够让学生更愿意开展虚拟仿真实验，也能够推动生理学教学质量的提升。最后，教师可以从学生能力培养和职业素养培养的角度出发，在虚拟仿真系统设计中增加必要的素养提升环节，让虚拟仿真实验系统更好地助力生理学教学质量的提升。

（二）运用虚拟仿真实验系统进行课前指导，为学生做好知识铺垫

生理学教学过程中，可以运用虚拟仿真实验系统进行课前指导，让学生了解本节课的授课内容，做好知识铺垫。虚拟仿真系统并不仅仅是用于实验操作模拟，其中还有系统的实验原理分析和实验目的解析等，能够让学生对实验内容形成初步的了解。因此，在课前预习阶段，教师可以让学生根据虚拟仿真实验系统中的视频教学内容和实验指导等进行虚拟实验，然后思考实验中的问题，将自己不理解的地方记录下来。然后在课堂教学过程中，教师可以收集学生的问题进行集中讲解。这样一来，教师可以不用来回巡视，工作量也有所下降，但是教学针对性和实效性却得到了明显增强。基于虚拟仿真实验系统的课前应用，一些简单的问题已经被解决，有一定难度的问题学生也可以通过反复观看视频和听取视频讲解形成自己的理解和认知，难度较大的问题在生理学课堂上集中讲解反而能够提升学生的听课专注度和效率。

（三）鼓励学生利用虚拟仿真实验系统进行课后复习巩固，加深对理论知识或者实验操作的理解

实验报告也是生理学实验教学中的重要环节，但是在传统教学模式下，学生在课堂上都在忙着做实验，对于实验现象的记录只是浮于表面，实验报告的撰写更是有大量学生应付了事，没有体现实验报告的教育作用。因此，在课后复习巩固过程中，教师可以鼓励学生利用虚拟仿真系统重新进行虚拟实验操作，更为细致、认真地记录实验现象，做好实验报告。这样一来，不仅能够提升生理学复习巩固效果，还能够在多次练习过程中加深学生对生理学理论知识或者实验操作的理解，有效提升生理学的教学质量。

综上所述，医学生数量的增加导致师生配比不合理，实验资源紧张，在一定程度上影响了生理学实验教学质量。但是实验教学是生理学教学的根本，不通过实验教学，学生对于生理学知识的理解还停留在表面，只有在实验教学中亲身體会、亲自操作，才能够对生理学知识产生真实具体的认知和理解。虚拟仿真实验系统的应用对生理学教学质量具有提升作用，其能够通过视频动画形式形成良好的示教效果，让学生直观地了解实验操作和实验现象。其不仅可以克服实验资源限制，为学生提供反复练习实验操作的机会，还可以让学生反复回看实验录像，反思自己的操作;还可以利用问题导向，将学生引入深层次的生理学学习。推进虚拟仿真实验系统在生理学教学中的应用，重视其在课前指导和课后巩固练习中的重要作用，进一步激发其在生理学教学质量中的提升作用。

参考文献：

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编辑 薛直艳