虛擬實驗在《生物工程分析與檢驗實驗》教學中應用研究

【摘要】本文主要分析虛擬實驗技術的發展情況及其在《生物工程分析與檢驗實驗》教學中應用優勢。

【關鍵詞】虛擬實驗 生物工程專業 實驗教學

【基金項目】荊楚理工學院2018年度教育教學研究項目（JX2018-072）。

【中圖分類號】G652.4；Q-4 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）06-0049-01

生物學是一門以生命科學為基礎的新型學科，生物技術、生物工程專業都是我國高校新興起的高新技術專業，實驗性和應用性是其最為重要的特征。其中《生物工程分析與檢驗實驗》就是一門以實驗為主的課程，通過專業實驗教學，不僅可以促進學生綜合素質的提高，同時可以促進學生動手能力和創新思維的提高。但是當前的《生物工程分析與檢驗實驗》教學中，由于擴招、實驗經費有限、環境污染等問題，導致學生無法有效的進行實驗。虛擬實驗是近年來新興起的一種實驗模式，可以彌補傳統實驗教學的不足，具有可視、形象、高效等優勢。

一、虛擬實驗技術概述

（一）虛擬實驗技術概念

虛擬實驗技術的概念最早是由美國的威廉·沃爾夫提出的，它指的是根據實驗教學的要求，利用計算機系統和虛擬現實技術，創造各種各樣的虛擬實驗環境，學生置身其中可以像在真實的環境中一樣進行實驗操作，完成各種實驗項目，是一種以軟代硬、以虛帶實的實驗教學模式。這種虛擬實驗是建立在真實實驗的基礎上的，通過對實驗儀器設備、元器件等的模擬，使實驗者可以通過鼠標、鍵盤等媒介，對虛擬的設備進行操作，進而完成實驗過程。

（二）虛擬實驗在《生物工程分析與檢驗實驗》教學中應用優勢

虛擬實驗技術主要是利用文字、圖像、聲音、影像等多種手段對相關教學內容進行演繹，其優越性只要表現在以下幾個方面：

其一，彌補傳統教學條件的不足。傳統的教學中，由于實驗場地、實驗設備、實驗經費等原因，很多教學實驗無法有效開展。通過虛擬實驗系統，學生可以足不出戶的進行各種實驗，豐富其感性認識，彌補傳統教學條件的不足。另外，虛擬實驗技術可以實現實驗組數的無限擴展，具有極高的利用率。

其二，降低成本，保證實驗安全。生物類實驗中涉及很多昂貴儀器、有毒有害的化學藥品、易燃易爆的化學藥品導尿管，因此以往在試驗中需要十分小心。但是在虛擬實驗中，學生不需要擔心儀器損耗問題、藥品毒性危害等問題，可以放膽嘗試，在降低實驗成本的同時，促進實驗安全性的提高。另外，可以減少實驗廢棄物的排放，降低對患者的危害。

其三，打破時空限制，提高實驗效率。虛擬技術可以沖破時空限制，隨時隨地的進行實驗，直觀的觀察一些實驗過程，避免傳統實驗由于微觀性、抽象性而導致的對實驗理解的困難。學生可以隨時的利用計算機進行相關的實驗操作，并且可以反復進行，以鞏固所學知識。對于沒有接觸的實驗，可以根據提示對實驗過程進行摸索，進而再次實驗時的效率將會大大提高。

二、虛擬實驗在《生物工程分析與檢驗實驗》教學中應用的注意事項

虛擬實驗技術是教師進行實驗教學的輔助手段，可以對傳統的實物實驗進行有益的補充。在《生物工程分析與檢驗實驗》課程教學中，進行實驗的目的就是為了使學生了解實驗原理，熟悉實驗操作，學習相關計算，同時對實驗結果進行正確的分析。教師在教學過程中，可以引導學生反復進行虛擬實驗，進而使學生對實驗現象、實驗原理以及實驗結果進行深入的分析和思考。

值得注意的是，虛擬實驗與實物實驗不同，操作者無法獲得操作實驗的真實感受，不能滿足操作者對實驗材料、實驗藥品等感性認識。另外，在虛擬實驗的過程中，實驗條件設置的過于理想化，但是在真實的實驗過程中往往可能出現很多的異常情況。舉例來說，在進行滅菌消毒樣品消化時，如果進行虛擬實驗，則只需要點擊鼠標，則就可以完成相關的操作，但是如果進行實物實驗，試劑的配制、消化的溫度、消化的時間等因素均有可能造成實驗失敗。因此，在進行《生物工程分析與檢驗實驗》課程的教學中，應當根據教學內容，考慮實驗對象以及實驗特征，對實物實驗以及虛擬實驗的比例進行合理的調整安排，取長補短，相互促進，相輔相成。

三、結語

綜上所述，虛擬實驗室是信息技術高速發展的產物，其在教育科研領域中的應用前景十分廣闊，是實驗教學的一個十分重要的發展方向。它將會很大程度的促進教學形式以及教學觀念的變革，成為實驗教學改革的一個重要趨勢。但是虛擬實驗有一定的局限性，在實際應用時，應當將其與實物實驗結合起來，做到虛實結合，相輔相成，進而促進學生實踐能力以及創新能力的提高。

參考文獻：

[1]黎明.虛擬實驗室在醫學檢驗實驗教學中的應用研究[J]. 當代教育實踐與教學研究：電子刊， 2017（8）.

[2]林鳳屏，黃飛，陳必鏈.虛擬實驗室在生物教學中的應用與研究[J].實驗室科學， 2016（2）：152-154.

作者簡介：

徐艷（1981.4.13-），女，漢族，湖北天門人，研究生，講師，碩士，研究方向：高等教育課程教學研究。