虛擬仿真實驗系統的應用對生理學教學質量的提升作用分析

韓 婷 李文睿 蔡新健

（廣州南方學院，廣東 廣州510970）

隨著我國社會的發展和人們對醫療資源需求的增多，我國高校需要培養更多的醫學人才來滿足社會的需要。醫學院校招生規模的擴大使原本緊張的醫學教學資源變得更加緊張，特別是醫學院在實際的教學中需要做大量的實驗，而目前很多的實驗設施不健全，實驗器材缺乏等。面對這些情況，在生理學教學中利用虛擬仿真實驗系統能有效解決以上問題，因此生理學教師要對虛擬仿真實驗系統進行深入研究，充分挖掘其應用價值，更好提高生理學課程的教學質量。

1 關于虛擬仿真實驗系統的概述

生理學課程的主要內容是研究生物體及其各組成部分正常功能活動的規律，因此這門課程的開展需要大量的臨床實踐和生理學實驗，但是囿于各方面條件的制約，我國的傳統生理學教學主要以課堂的理論教學為主。虛擬仿真實驗系統起源于美國。這種實驗系統創建從本質來說是利用互聯網技術在網上構建一種實驗教學平臺，這樣就在一定程度上實現儀器設備和實驗數據的共享。近些年來隨著多媒體和網絡技術的飛速發展，虛擬仿真實驗也獲得了較快的發展，并逐漸把仿真技術和虛擬現實技術進行高度融合，促使虛擬仿真技術在更大范圍內的應用。虛擬仿真實驗在醫學教學領域中充分體現了其優勢，并迅速得到推廣。本校近些年來在進行生理學的教學中也逐漸采用了虛擬仿真實驗系統，在教學中也取得了一定的教學效果。相比傳統的生理學實驗，這種虛擬仿真實驗投入的成本較低，而且能夠開展多樣化的實驗[1]。

2 虛擬仿真實驗系統在生理學教學中具有的優點

2.1 利用虛擬仿真實驗節約成本投入，降低了實驗難度

傳統的生理學實驗需要消耗大量的實驗動物以及其他實驗資源，另外進行實驗對實驗器材的損傷也很大，大大縮短了實驗器材的使用壽命。但是利用虛擬仿真試驗后，不需要真正的實驗資源和實驗器材；一套虛擬仿真實驗系統可以滿足不同學段的學生進行反復利用，這樣就大大節約了實驗的成本。另一方面，利用仿真虛擬技術還可以輕松實現對呼吸、血液循環等復雜知識部分的實驗，大大降低了實驗難度，更利于學生進行具體操作[2]。

2.2 虛擬仿真實驗教學有利于培養學生自主學習的能力

傳統的生理學教學教師采用大量理論知識灌輸的方式，然后再進行實驗范例教學。學生在動手實驗的過程中需要教師不斷地進行糾正，以保障實驗的順利進行。學生在這種實驗教學模式的長期訓練下，不利于其自主能力的培養。但是采用虛擬仿真實驗教學就可以避免出現以上問題。在進行具體的虛擬仿真實驗時教師要把學生分為幾個小組，每個小組的人數要進行控制以確保實驗教學的質量。學生做各種實驗時難免會遇到各種問題，學生在解決問題的過程中也就逐漸培養了自主學習的能力。

2.3 利用虛擬仿真進行實驗教學有利于提高學生的操作技能

生理學教學采用虛擬仿真實驗系統有助于學生對一些抽象的實驗原理和實驗方法進行感性的認知。采用這種實驗方法不僅有利于學生對理論知識加深理解，還能在一定程度上保證實驗的正確性和實驗的效果。比如在對護理專業的學生進行此種實驗教學時，可以利用虛擬動物使學生進行多次的常規靜脈注射模擬，而且每個學生都可以進行反復的實驗。這種實驗形式對學生的全覆蓋和多次性，有利于學生在多次的實驗中提升操作技能。

3 虛擬仿真實驗系統的應用對生理學教學質量的提升作用

3.1 生動的視頻動畫能夠為學生提供直觀的實驗操作

虛擬仿真實驗在實際利用中分為多個環節，視頻動畫環節是重要的組成部分。視頻動畫基于其特性對學生能起到更好的示教作用，大大改善了傳統實驗教學師資力量薄弱的現象。對于一些重要的、復雜性的實驗，學生可以通過反復觀看視頻，不斷理解實驗的原理和方法，有利于提高學習效果。另外，虛擬實驗系統中的視頻中有一種真實實驗的視頻，學生觀看這樣的視頻更有身臨其境的感覺，實驗效果會更好。學生在這一過程中能提高思考問題的能力，并充分把學習到的理論知識與實驗相結合，加深對理論知識的理解，同時也有利于在后期的實驗中熟練利用理論知識。虛擬仿真實驗系統還有一種分解視頻，學生觀看這樣的視頻有助于直觀了解動物的器官、系統等不同層次中的變化。這樣就把復雜的理論知識變得更加簡單和直觀，從而更容易提升教學質量[3]。

3.2 給學生提供反復練習的機會，提高學生對實驗的實操能力

利用虛擬仿真實驗系統可以實現生理學實驗的更加開放性，大大彌補了傳統生理學實驗的各種限制。學生有機會進行多次實驗，并且也提高了動手能力，這對醫學生來說是十分重要的。比如，虛擬仿真實驗系統采用的是線上的實驗教學，只要有相關設備的支持就可以進行，不受時間、資源等的限制，有充足的時間仔細琢磨各個實驗過程，甚至還能對一些實驗的具體步驟進行改進和創新。這對學生創新能力的培養是一個很大的促進。另外，虛擬仿真實驗系統中還有三維立體的效果，這就在很大程度上提高了實驗的真實感。這樣有利于醫學生較好心理素質的培養，在具體的實驗操作中更加有自信，技術更加熟練，心態更加沉穩。

3.3 問題導向的設置能引導學生對生理學知識的深入學習

虛擬仿真實驗系統分為多個環節，每個環節都在生理學實驗教學中發揮了作用。教師在各個環節中可以適當設置問題導向，引導學生進行深層次的思考。學生在問題導向的引導下做實驗，從親身實驗中得出實驗結果，這樣學生不論對實驗過程還是實驗結果都會有更深刻的記憶。在這種問題導向下，學生解決問題的能力也會得到提高，顯著提升了生理學的教學質量。

3.4 給學生在實驗過程中的表現提供思考依據

采用虛擬仿真實驗系統進行教學可以把學生的實驗過程記錄下來。學生通過觀看自己做實驗的視頻，可以更好地找到自己做實驗的過程中哪個環節出現了問題，哪個環節需要改進。這樣有利于學生在反復思考的過程中提升做實驗的質量，同時也引導學生去進行相關知識的查缺補漏。

4 結語

綜上所述，利用虛擬仿真實驗系統能有效提高生理學的教學質量，因此教師要提高對這種試驗系統的重視程度，并不斷深入研究，使其發揮出更大的作用，促進我國醫學教學的發展。