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1、基础医学虚拟仿真实验教学的实践应用 【摘 要】随着计算机普及和网络技术的发展，虚拟仿真技术越来越多应用于试验教学中。借助虚拟仿真技术，可以呈现传统试验难以呈现的学科前沿技术。建设虚拟仿真试验中心不仅是高校试验教学的一个发展大趋势，也是基础医学试验教学所迫切须要的。本文针对基础医学虚拟仿真试验教学平台的特点和实践应用进行了详尽的探讨，目的在于促进虚拟仿真试验在本校的推广运用，实现教学资源共享，揭示了基于网络的虚拟仿真试验的发展前景和对将来医学教学领域的重要作用。 【关键词】虚拟仿真；基础医学；试验教学 中图分类号： G642 文献标识码： A 文章编号： 2095-245729-0021-002
2、 【Abstract】With the popularization of computer and the development of network technology， more and more virtual simulation technology is used in experiment teaching. With the help of virtual simulation technology， it can show the cutting-edge technology that traditional experiment can not show well.
3、 The construction of virtual simulation experiment center is not only a trend of development of experimental teaching in colleges and universities， but also an urgent need of basic medical experimental teaching. The purpose of this paper is to promote the use of virtual simulation experiment in our
4、school and realize the sharing of teaching resources， and to reveal the development prospect of network-based virtual simulation experiment and the application of virtual simulation experiment teaching platform. The future of medical teaching an important role. 【Key words】Virtual simulation；Basic me
5、dicine；Experimental teaching 虛拟仿真试验教学是高等教化信息化建设和试验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。为实行教化部关于全面提高高等教化质量的若干看法精神，依据教化信息化十年发展规划，国家教化部早在2022年8月就已下发通知，要求各高校主动开展国家级虚拟仿真试验教学中心建设工作。之后全国各地高校纷纷起先着手此项工作，2022年03月教化部高等教化司对全国各高校申报材料进行遴选后确定了101家一般本科高等学校和军队高等学校作为首批“国家级虚拟仿真试验教学中心”，其内容涵盖地理信息、医药医学、电力能源、工业制造、军事战场等各个领域，旨在通
6、过这些虚拟仿真试验教学中心的示范、引领作用的，持续推动试验教学信息化建设，推动高等学校试验教学改革与创新1。乘着这个东风，我们购买了上海梦之路数字科技有限公司的虚拟仿真试验教学平台，借助他们强大的技术力气和支持服务体系，初步构建了可用于基础医学试验教学的网络平台深圳高校医学部基础医学虚拟仿真试验教学中心，并逐步在我校基础医学试验教学中推广运用。 1 虚拟仿真试验教学的优势 建立“虚实结合”试验教学模式，是当前试验教学改革的方向之一2。借助虚拟仿真技术，我们可以呈现传统试验难以呈现的学科前沿技术，对受场地、资源、伦理等条件限制较难开设的医学类试验和教学尤其必要。它依托虚拟现实、多媒体、人机交互、
7、数据库和网络通讯等技术，构建了高度仿真的虚拟试验环境和试验对象，使学生可以在虚拟的试验环境中体验同样的试验过程和结果，达到教学大纲所要求的教学效果。其突出的优势如下： 1）突破了时间、空间和仪器套数的限制。虚拟试验打破了传统试验的模式，学生不再受时间、空间的制约，可实行网络远程教学，师生可随时、随地进入虚拟仿真试验室进行 虚拟试验操作，瞬间视察到一些须要几十年甚至上一百零一年才能视察到的改变过程，还可以进入大到宇宙宏观物体，小到原子分子层面内部视察现象3，这是电视录像和多媒体无法达到的。 2）避开真实试验或操作所带来的各种危急。医学基础试验操作中，不行避开的涉及到部分对人体有毒有害微生物菌种和
8、毒品，利用虚拟技术进行试验，可避开人体干脆接触危急的或对人体健康有害的试验，还可以降低传统试验教学中大量废弃试剂排放所造成的环境污染4。 3）实现真实试验不具备或难以完成的教学功能。涉及高危或极端环境，不行及或不行逆的操作，以及须要高成本、高消耗的大型或综合性试验项目，虚拟仿真试验可以真实、全面的展示教学内容，从而供应给学生更多学习实践机会。 4）大幅降低教学成本。虚拟试验削减了教学试验耗材的实际运用量，尤其对于医学院校的试验教学中须要运用大量的试验动物和人体标本，如能采纳虚拟试验进行协助教学，可大大削减试验耗材经费的支出，大幅降低试验教学的耗材成本。 2 虚拟仿真试验教学平台的模块结构： 上
9、海梦之路数字科技有限公司所开发的虚拟仿真试验平台系统采纳了J2EE技术和B/S构架模式，二维和三维技术，结合程序限制，实现虚拟仿真的试验操作。该教学平台分为前台操作系统和后台管理系统两大模块，前台操作系统主要包括学生试验模块和老师教学模块，后台管理系统主要包括学校管理、试验管理、考核管理、公告答疑管理、系统管理等模块，每个模块下面包括3-4个不同的功能。该平台具备丰富的题库系统，供应在线自测自评功能，为学生的自我巩固学习供应一个良好的平台。老师可以在本平台开展试验教学活动，还可以上传个人教学资源、布置批改试验报告、网上考试、答疑等；学生可通过平台进行成果查询和试验报告的在线提交和查看批阅状况。
10、这些功能的设置实现了教学资源的共享，削减老师们的重复劳动，促进师生的互动沟通，提高试验教学效果。 3 虚拟仿真试验教学平台建设的内容 虚拟仿真试验教学资源建设主要针对以下三类教学资源：一是，真实试验无法开展或高危试验；二是，大型综合的虚拟试验资源；三是，成本高、资源消耗大、污染严峻的试验教学资源。 我校虚拟仿真试验教学平台包括机能学、生化与分子生物学、病原生物学和临床医学PBL教学六大类共73个虚拟仿真试验项目。其中机能学14个、生化与分子生物学28个、病原生物学28个和临床医学PBL教学3个虚拟仿真试验。每个虚拟仿真试验里包含有试验目的、试验原理、试验视频、虚拟试验操作、思索题等内容。试验目
11、的可使学生在虚拟试验前充分了解虚拟试验操作所需达到的要求；试验原理通过文字或动画形式全面生动的描述；试验视频真实呈现试验操作全过程；思索题涵盖试验中可能会遇到的各类问题；虚拟试验操作首先進入虚拟试验项目所需的仪器、设备和器材页面，让学生对试验项目有总体概念。通过虚拟的动画演示和互动操作，依靠虚拟仿真技术精确还原真实试验的操作步骤，具有试验操作提示功能。试验内容在计算机上进行，试验流程完全模拟试验室中的操作过程。试验可以反复操作，使学生有更多的尝试与实践的机会，削减试验资源的耗费。试验过程中穿插相关学问点考核以及操作要点提示。 在虚拟试验操作环节还配备相应的学问库，里面可查到与该试验相关的学问点
12、，或者在每一个试验步骤配有文字提示，选错了可按提示订正试验操作，试验全过程有语音解说或文字解说，尤其适合学生试验前的预习或课后的复习，比如在生化与分子生物学这门虚拟试验课程中，医学细胞培育综合试验、移液枪基本操作、电泳基本操作等都是医学生必需驾驭的最基本的试验，学生做这些真实试验前，随时可以登陆本平台进行自由学习，学生预习中遇到某个试验环节不明白的可以反复重播，反复操作练习，直到娴熟并完全驾驭为止。娴熟全部试验步骤后，再回到试验课堂起先真实操作，既可削减课堂中老师的讲解和演示试验时间，又可缩短学生试验摸索的时间，大大提高了试验的精确率和学习效果。 4 虚拟仿真试验教学平台后台管理： 4.1 管
13、理员后台管理系统的功能： 后台管理系统分管理员、老师个人和学生个人三个管理模块，管理员后台管理系统包括个人资料管理、公告管理、账户管理、课程管理、学习统计和系统管理六个模块，个人资料管理里可以修改用户个人密码；公告管理可发布各类公告通知新闻等；账户管理可以导入或删除老师和学生用户，可以对学生进行分班管理等。在课程管理中，既可以对已有的课程进行设置管理，也可以通过“导入课程”新添加用户所需的课程；可以对每一门课程进行特性化的设置，比如添加课程学习课件图片，学问点，考试题库，试验报告，是否允许学生加入为助教，是否允许访客阅读等等；通过“用户管理”，不仅可将已有的用户添加到这个课程中，还可以对已申请
14、参加课程的用户进行审核。学习统计可以查看课程内全部学生的学习进度、学习成果和时间，并可以通过设置计算规则以学习进度、成果和时间作为评分依据来生成每位学生的最终试验课成果。 4.2 老师用户系统的功能： 老师用户系统包括个人信息资料管理、老师个人教学管理和课程申请三个管理模块。在人信息资料管理中可以添加或修改个人资料和密码，在个人资源区可上传各类教学资源，公共资源区可以查阅系统中其他老师共享的教学资源，在日程表中可以记录或标记某日的教学活动；在教学管理中可以查阅个人课程全部学生的学习具体状况，可以给学生进行分组管理，可以上传试验作业和考试卷并在网上进行批改，可以进行学生答疑等。在课程申请中老师可
15、以查阅已有的课程和申请添加新的课程。 4.3 学生用户系统的功能： 学生用户系统包括个人信息资料管理、学生个人学习管理两个管理模块。个人管理部分的功能跟老师的模块功能相像；在个人学习管理模块中，学生可以选课学习，可以向任何老师提问并查阅老师答疑的回复，查阅本班或本小组同学，还可以在系统中完成老师布置的作业和批改状况，或查阅测验或考试成果等。 5 虚拟仿真试验教学平台运用反馈 虚拟试验作为一种新型的信息化教学方式，它的出现将有效缓解试验经费、场地、器材等方面普遍面临的困难和压力，能够突破传统试验的“时空”限制，无论是学生还是老师，都可以自由地、随时随地登录。但是我们也要看到虚拟试验不足的一面。我
16、们曾对14、15级临床专业共109名学生进行了一次问卷调查，结果显示学生们普遍认为，虚拟试验占传统试验比例在20-40%左右比较合适，他们认为虚拟试验更多的适用于拓展性试验而不是教学大纲内的试验；超过半数的学生认为试验课前预习和试验考前复习更适合运用虚拟试验，随时都可以进行学习，便利省时。尽管学生普遍反映真实试验和虚拟试验相结合的模式可以加深他们对试验原理、步骤、试验细微环节的驾驭和理解，提高学习爱好和学习效果，但他们普遍认为虚拟试验不能替代真实试验，“虚拟”不叫试验，因为虚拟试验无法熬炼动手实力，没有实际操作就无法积累实践阅历等等。由此可见，虚拟试验最相宜作为传统试验课程的协助和补充，应用于
17、学生的课前预习和课后复习；或者用于弥补现实教学中内容的不足，丰富试验内容，拓宽学生学术视野。对于许多受现有教学条件所限无法正常开展的基础医学类试验，则可借助虚拟试验让学生亲临其境开展相关试验，扩大了试验教学的覆盖范围。 6 虚拟仿真试验的展望 我国虚拟试验系统的开发和应用刚刚起先，一些理工科院校如清华高校、华中理工高校、复旦高校等高校走在前列。从各地高校在不同学科开展的虚拟试验教学改革5中可以看出，虚拟试验技术作为一个新型的教学媒体，以其自身强大的功能，在医学院校的基础医学试验教学和临床技能训练中起着广泛应用，具有传统试验无可替代的优点，然而虚拟仿真试验与实物操作之间仍旧存在肯定的差异，虚拟试
18、验的过程是看不到、摸不着实物的，实际操作过程中出现的各种困难状况也是虚拟试验中无法完全复制的，因此虚拟试验只能作为试验教学的一种协助手段，它不能完全取代传统的试验教学。此外，从技术上还可以进一步开发个人移动终端版本，让学生能随时随地应用虚拟试验；在试验项目设计方面，还可以增加基于学问点的微视频、微动画、微考核，拆分冗繁的试验过程，设计问答式提示以引起学生对试验过程的思索和学问点的回顾等。总之，基于网络的虚拟仿真试验其优缺点都是自不待言的，它对将来医学教学领域发挥着重要作用，而且随着技术的渐渐成熟还能使虚拟技术进一步应用于医学其它领域，如远程手术、合作治疗、医疗救援等紧急医务处理等方面，具有广袤
19、的发展和应用前景。 【参考文献】 1王森，李平.2022年国家级虚拟仿真试验教学中心分析J. 试验室探讨与探究，2022，：82-86. 2孙建林，贠冰，姜伟.试验教学示范中心与虚拟仿真试验教学中心相互融合协同发展J.试验技术与管理，2022，：208-210+214. 3李莉，张英，成军，李占军.分子生物学虚实结合试验教学模式的初探J.试验室探讨与探究，2022，：225-227. 4刘俐，刘平安，李玲，刘璐，向琴，胡立娟.虚拟仿真试验技术在医学微生物学试验教学中的应用探讨J.中国中医药现代远程教化，2022，：1-2. 5吕震，李响，李报，吴强，贾雪梅.虚拟仿真技术在形态学试验教学中的应用J.解剖科学进展，2022，：223-224. 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页