虚拟仿真实验系统在生理学实验教学中应用的思考与实践

褚晓倩 宋春敬 许蓬娟 张帅 谭俊珍

[摘           要]  医学中基础性的实验性学科是生理学，对于生理学教学来说，生理学实验有着极为重要的作用和意义，学生用生理学实验进行实际操作可以对动物实验的技术进行熟练的掌握，还可以用实验对理论课程中所学的知识进行验证，深化学生对理论的印象。虚拟仿真技术能对真实世界中的环境以及事物进行逼真的模拟，这和以前的实验相比有着非常明显的优势。由于高校实验和理论教学改革的不断深化，把虚拟仿真的实验性教学运用到生理学的实验教学之中，有助于提升学生在实验设计方面的创新能力，提升实验教学的成效，也是一种培养科研性的创新人才以及高素质的医学人才的教学方式。

[关    键   词]  虚拟仿真实验系统;生理学;实验教学

[中图分类号]  G642                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2021）33-0184-02

医学院校中基础性的重要课程是生理学，对于生理学教学来说，生理学实验有着极为重要的地位，因此实验是这一课程教学当中不能缺失的一个环节。这一课程在以往进行实验教学时，会有经费、实验学时以及实验动物方面的限制，教学策略还是老师进行演示，学生再通过模仿进行操作的比较传统的教学方法。从實验课中的表现来说，医学生对其并没有特别高的热情，也没有很好的操作性。生理学的实验是医学课程中最根本的内容，在医学教育中有着极为重要的意义和作用，怎样把新的教学方法和传统课程结合起来，提升生理学实验方面的教学成效，对于生理学中的实验教学来说是一个非常重要的问题。虚拟仿真的实验教学系统把互联网和电脑虚拟仿真技术结合起来，不需要实验仪器与实验动物，运用电脑模拟的医学实验操作的过程，是根据科技进步而产生的先进教学方法。利用仿真技术和计算机技术对人体在生理方面的特征进行研究，是当前国内和国外的医学院校中实验教学的研究方向。国内有大量高校将虚拟仿真技术运用于和课程有关的实验教学之中，在生理学课程的实验教学中虚拟仿真技术有着较为明显的优势，其可以在教学当中营造出身临其境的氛围，强化学生对理论知识的体验、记忆以及理解，进一步提升教学成效，强化教学的综合性力量。本研究阐述了虚拟仿真的实验教学系统运用于生理学实验教学中，为教学提供了相对有利的条件。

一、虚拟仿真实验系统的简介和应用

高等院校创建的虚拟仿真的实验系统，其中主要有西医中医的结合、基础性的医学、口腔部分的医学，公共卫生、临床方面的医学、药学以及医学检验学等，学科主要有分子生物学、机能学、医学细胞、病原微生物学以及形态学等实验教学的板块。目前软件主要有人体、蟾蜍以及家兔三个板块，所有的实验板块中最重要的是思考题、实验原理和目的、实验的模拟性操作、实验视频等部分。

兴趣是最好的老师，学生在学习方面有了兴趣才能让其主观能动性得到最大程度的发挥。虚拟仿真的实验系统这一平台是属于开发性的，学生可以按照自己的具体情况做出选择，同时虚拟仿真的实验系统通过使用计算机技术，把实验模拟成3D的效果，学生能通过实验仪器正确地进行操作。

比如在进行家兔动脉的血压调节部分的教学时，对学生的实际操作进行较为详细的描述。学生在使用虚拟仿真的实验系统时，在手术台中会有一只家兔以及用于手术的各类器械，学生需要对婴儿称进行点击称出家兔的体重，同时点击注射器，在家兔的耳缘静脉处将麻醉的药物注射进20%的乌拉坦，动物被麻醉以后才可以继续操作，假如操作出现错误，实验系统就不会有反应。学生运用虚拟仿真的实验教学系统不只可以预习实验中的原理和目的，同时还可以反复进行实验操作，对动物实验的技术进行掌握。在上实验课时，学生已经提前预习了实验，可以让实验操作中的失误得到有效的降低。

二、虚拟仿真实验系统在生理学实验教学中的重要意义

（一）对生理学中实验教学的资源进行改善

从传统的角度来说，生理学中关于实验教学的部分是带教老师进行示教，学生观看其示教过程，进而对动物实验方面的实验操作方法和顺序进行掌握。高等院校往往采取的是实验室大班的这种教学方式，实验室大约会有50个学生，老师进行示教以后，让学生对动物实验方面的实验操作进行熟悉，这种教学的成效明显不佳，对学生以后在动物实验方面的实验操作留有隐患。比如，学生有不太规范的操作，在实验过程中导致动物出现非正常的死亡等等。怎样让生理学中关于实验方面的大班教学情况得到改善，进而提升实验课程中的教学成效，这些问题都是亟须解决的。高等院校可以运用虚拟仿真的实验系统，这样学生也能对课外的时间进行充分运用，再将实际情况结合起来，主动地进行预习，同时进行线上操作的练习，实验操作中比较薄弱的部分还能在模拟的实验板块当中进行反复练习，进而对实验的操作以及内容有所熟悉，通过这样的方式，老师在教学中进行知识讲解以及演示方面的时间有了明显的减少，让老师在讲课中的繁重任务得到解脱。传统教学中的问题非常抽象难懂，讲解也是非常枯燥的，这些方面都得到了解决，提升了生理学中实验教学的成效。

（二）提升学生在学习方面的热情，让学生在创新方面的精神得到培养

虚拟仿真的实验系统主要有思考题、实验原理、实验的模拟操作以及实验目的，学生通过观看虚拟仿真的实验系统当中的视频动画，以及人机互动的操作让学生有了学习兴趣以及操作欲望，并且学生也能比较方便地对实验中的目的以及原理进行复习。此外，学生进行操作上的模拟，能对动物实验过程当中出现的一些错误进行总结，让操作的时间进一步得到改善，以便设计出不同的实验，达到举一反三的效果，让实验方面的教学能够深入地进行发展，提升学生在创新实验方面的设计精神以及水平。