[摘要] 本文以《生理學》虛實兼顧一體化實驗教學模式的實施為例，分析了單純虛擬仿真實驗教學的優(yōu)越性與不足，提出了“科學規(guī)劃、虛實互補、能實勿虛、以虛促實、以虛拓實”構建《生理學》虛實兼顧一體化實驗教學模式的原則，并給出了完善《生理學》實驗教學的具體建議。

　　[關鍵詞] 生理學; 實驗教學; 虛擬仿真

　　1 國內(nèi)外《生理學》虛擬仿真實驗建設現(xiàn)狀

　　1989 年，WILLAME WOLF 教授首次提出虛擬仿真實驗[3]，隨后國內(nèi)外高校陸續(xù)組建了不同學科的虛擬仿真實驗室，其中美國和日本最先將信息化網(wǎng)絡技術融合、滲透于醫(yī)學教育教學領域[4]，創(chuàng)建了醫(yī)學虛擬仿真教學平臺，以實驗為研究基礎的醫(yī)學教學從此開啟了一種全新的實驗教學模式。截至目前，醫(yī)學虛擬仿真實驗已受到我國各大醫(yī)學院校的青睞和重視。為響應教育部對高等院校教學信息化改革的要求，自 2015 年以來，本校首次與成都泰盟軟件有限公司合作創(chuàng)建了《生理學》機能虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)，共同研發(fā)適合多個醫(yī)學專業(yè)培養(yǎng)目標的《生理學》實驗教學模塊，并將其應用于實驗教學中。

　　2 《生理學》虛擬仿真實驗教學的優(yōu)越性

　　虛擬仿真實驗具有逼真性、交互性、靈活性等特點[5]，不僅可以降低實驗成本，而且瞬間為沉悶的《生理學》實驗注入活力，隨時隨地方便學生的自主化學習，大大提高學生學習的效率和積極性。同時，虛擬仿真實驗系統(tǒng)可將課程教學中的課件、三維圖片、動畫和視頻等內(nèi)容整合在虛擬仿真系統(tǒng)平臺內(nèi)，幫助建立各個醫(yī)學模擬實驗室之間的交叉鏈接，打破學科的界限，將片面知識系統(tǒng)化、完整地呈現(xiàn)，提升教師教育教學水平[6]。

　　3 《生理學》虛擬仿真實驗教學的不足

　　雖然虛擬仿真實驗教學能夠改善諸多學校現(xiàn)有的教學條件，解決實體實驗的諸多難題，但其應用和發(fā)展還相對滯后，尤其是在應用初期，很大程度上僅起到了電子黑板的效果，并未充分發(fā)揮虛擬仿真實驗教學的優(yōu)勢。經(jīng)過大量的問卷調(diào)查和理論考核，發(fā)現(xiàn)大部分學生分析、解決問題的能力雖有所提高，但動手操作技能水平明顯下降。因此，虛擬實驗可以輔助實體實驗教學，但決不能以實體實驗費用高、設備少、場地不足等原因為由，避實就虛。

　　4 虛實兼顧一體化《生理學》實驗教學模式的構建與應用

　　4. 1 系統(tǒng)介紹 學校自 2015 年搭建了《生理學》虛擬仿真實驗平臺，包括系統(tǒng)管理平臺和虛擬仿真實驗平臺，前者由學生管理、教師管理、實驗室管理和系統(tǒng)管理員 4 個模塊構成[7]，后者包括完整的虛擬實驗室結構，即準備室、模擬實驗室、動物房、資料室和考場。實驗動物介紹有蟾蜍、家兔、大鼠、小鼠、裸鼠、豚鼠、金黃地鼠、獼猴、犬和貓; 實驗動物的基本操作包括實驗動物的編號、捉拿方法、注射給藥和插管技術等; 實驗內(nèi)容涵蓋呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)、神經(jīng) - 骨骼肌系統(tǒng)和人體實驗，共展示 32 個實驗項目，每個實驗項目有實驗原理、實驗目的、實驗教學錄像、模擬實驗操作和波形記錄及結果 5 個模塊。

　　4. 2 構建應用 為提高學生的學習效率和科學創(chuàng)新能力，根據(jù)不同醫(yī)學專業(yè)高職生的培養(yǎng)目標，對實驗內(nèi)容進行合理規(guī)劃，統(tǒng)籌安排虛擬仿真實驗教學，構建了虛實兼顧一體化的《生理學》實驗教學模式，該模式包括三個階段，即預習( 虛擬實驗) - 技能操作( 實體動物實驗) - 復習( 虛擬實驗) ，呈循環(huán)式，使實驗教學形式轉換在虛實之間，虛實結合，以虛促實，以虛補實。以泌尿系統(tǒng)《尿生成的影響因素》實驗教學為例，教師先在校園網(wǎng)虛擬教學平臺發(fā)布實驗信息，學生登錄平臺預習，反復訓練操作，降低錯誤率，在掌握正確的技能操作后，方可進入虛擬實驗平臺預約實體實驗，按照預約時間和地點，進行實體動物實驗，反復虛擬訓練操作使實體實驗過程中動物的意外病死率明顯下降，提高學生實驗的成功率。此外，學生亦可真切體驗每一步動物實驗過程，體會學以致用。在觀察結果環(huán)節(jié)，靜脈注射質(zhì)量分數(shù) 20% 葡萄糖溶液 5 mL 后，教師可引導學生思考，家兔尿量為何出現(xiàn)增加? 機制是什么? 學生自主發(fā)言討論后，可點擊虛擬實驗界面教學 PPT 課件，復習、鞏固滲透性利尿等理論知識，還可點擊臨床虛擬實驗室友情鏈接，了解糖尿病患者的臨床表現(xiàn)及治療方案; 靜脈注射呋塞米( 速尿) 1 mL 后，提示學生思考尿量增多的機制，分析其與滲透性利尿機制有何不同，學生也可點擊藥理虛擬實驗室系統(tǒng)，了解速尿作為臨床強效利尿劑的用法用量、適應證和禁忌證。完成實驗操作后，學生可自主進入虛擬考場在線測評并實時提交實驗報告。

　　5 完善《生理學》實驗教學建設的建議

　　5. 1 開發(fā)《生理學》虛擬仿真實驗教材 為構建可持續(xù)發(fā)展的《生理學》虛擬仿真實驗教學體系，眼下亟待解決的問題是與之配套的實驗教材缺乏。目前，學校機能實驗教學中心已組織專業(yè)學科老師與信息化技術人員進行溝通，將很快實施《生理學》虛擬仿真實驗教材的建設。真正體現(xiàn)“虛中有實、實中有虛、虛實兼顧、以虛補實、以虛促實、以虛拓實” 的建設指導思想，提升《生理學》的綜合教學水平。

　　5. 2 開發(fā)《生理學》虛擬仿真實驗項目 借助于虛擬實驗平臺，通過專業(yè)教師與虛擬仿真軟件技術工程師的交流，基于學校不同專業(yè)學生的培養(yǎng)目標，制定具有專業(yè)特色的虛擬仿真實驗項目，可將生理實驗中手術過程復雜、操作困難及不常見的高成本實驗定制為虛擬仿真實驗項目。此外，教師可將自己的一些科研成果融入虛擬實驗體系，制成具有實際應用價值的虛擬實驗項目，必要時可安排學生走進實驗室進行實體操作[8]。不僅彌補配套教材滯后的缺憾、拓寬學生的專業(yè)視野，還能使學生感受到科研活動并非遙不可及[9]。

　　5. 3 加強《生理學》虛擬仿真實驗教學團隊建設對于近年來飛速發(fā)展起來的虛擬仿真教學模式，很多專業(yè)教師并非真正熟悉[10]。因此，建 設《生 理學》虛擬仿真實驗教學團隊的工作顯得尤為重要。為使虛擬仿真技術更好地為教學服務，學校在引進虛擬軟件專業(yè)技術人員的同時，大力度地鼓勵專業(yè)教師加入虛擬仿真實驗教學建設的團隊中。機能實驗中心定期在校內(nèi)組織舉辦虛擬仿真實驗教學培訓，激勵專業(yè)教師參加省級、國內(nèi)外醫(yī)學虛擬仿真實驗技術講座和經(jīng)驗交流會等虛擬技術業(yè)務培訓，吸取國內(nèi)外虛擬仿真教學的改革經(jīng)驗，優(yōu)化《生理學》虛擬仿真實驗教學模式。

　　參考文獻

　　[1] 周莉. 虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)在生理學、病理生理學實習教學中的 應 用 研 究[J]. 影 像 研 究 與 醫(yī) 學 應 用，2017，1 ( 2 ) : 255 - 256.

　　[2] 王海英，劉文彥，巴再華，等. 虛擬仿真實驗教學系統(tǒng)在生理學實驗教學中的應用[J]. 醫(yī)學教育研究與實踐，2018，26 ( 5) : 841 - 844.

　　《虛實一體化在高職生理學實驗教學中的應用》來源：《河南醫(yī)學高等專科學校學報》，作者：楊麗娜，林 玲。