虚拟实验技术在机能学实验教学中的应用分析

虚拟实验技术在机能学实验教学中的应用分析

侯银吉

（山东医学高等专科学校，山东临沂276000）

摘要：伴随着相关科学技术水平的快速发展，传统实验室的实验教学已经无法满足于机能学的实验教学需求。构建虚拟实验室，符合目前机能学实验教学的实际需要，填补真实实验的短板，促使真实实验能够得以扩充与拓展。因此，虚拟实验现已成为了机能学实验教学工作中的一项重要构成内容。本文将首先就机能学实验教学的现状情况展开具体的分析，基于此就虚拟实验技术在机能学实验教学中的具体应用予以了探讨，希望借助于本文的分析研究能够引起更为广泛的交流，并为相关的机能学实验教学工作提供一些参考、借鉴。

关键词：虚拟实验；机能学实验；实验教学

医学实验课程是高等医学教育之中的核心构成部分，实验教学工作对于培养并提升学生的基础技能、综合素质以及创新能力将会发挥出至关重要的作用。随着当前我国高等教育体制的转变，每年的招生规模持续增大，相关技术的发展速度也越来越快，传统的实验教学方式因为受制于教师、场地、设备等方面的影响，目前已经无法满足于实际的教学需求[1]。与此同时，伴随着计算机以及多媒体技术的快速发展，虚拟实验技术作为一种新型的技术手段发展速度愈发加快，构建起虚拟实验室已经是大势所趋。

一、机能学实验教学现状分析

（一）成本高，耗材大

在机能学当中所需应用的实验动物价格较高，所采用的各类仪器设备不但类型多样且实验的过程十分繁杂，学生掌握起来较为困难，若学生以往从未接触过此类实验设备，那么在实验过程中便很有可能会由于错误操作而导致实验发生中断，致使仪器设备发生损毁，特别是一些辅助设备例如新点到线、换能器等较易损坏，此外还存在对操作器械的不规范化使用现象，使得器械发生损毁，由此也就造成实验耗材相对较大。

（二）难度高，成功率低

依据教学大纲之中所设定的常规性实验内容，部分实验所需用到的物品较为复杂，无论是缺少那一部分均会对最终的实验结果产生十分显著的影响；还有部分实验的操作过程较为繁杂，需要采取极其精细化的操作手段，因此也就使得实验的难度加大，学生在短期之内无法有效的掌握，较易引发学生的畏惧心理，致使实验遇阻或失败，或是过度依赖于教师的指导，直至最终实验完成也未能掌握具体的实验操作步骤[2]。此外，实验原理较为抽象，致使学生往往在进行实验前不能够做好预习工作，使得学生在开展实验前未能够引起足够的重视，同时也是造成实验成功率较低的一项重要因素。

（三）实验室条件有限，部分实验开展困难

针对部分需借助于显微镜来予以配合观察的微观性实验情况，例如休克实验当中血管所主要存在的微循环情况；部分存在有较为明显危险性的实验，例如在鼠缺氧实验中需采用部分有毒物质，对此很难在真实实验当中实施。部分学生的设计性实验也由于实验室条件相对有限，学生也无法进行有效的实验验证。

（四）实验技术缺乏统一规范

在一般常规的实验教学运作模式当中所大多应用的是“分散委托制教学”，采取这一教学模式的主要原因是在具体的教学开展过程之中实验教师不固定，实验教学往往是依据具体的实验内容所偏向某一学科从而由相对应的教研室进行安排。这一教学运作模式的主要特点即为所开展的教学内容相对较为固定，而学生则是流动的。然而依据多年的实践教学研究证实，采用此类教学运作模式通常会导致教学管理与协调的混乱，使其面临着较大的复杂难度性，同时因为教师本身的流动性就相对较大，特别是在参与实验教学的研究生越来越多，而他们往往又不具备有充足的教学经验同时技术掌握也不够熟练，同时再加上相关的实验教师对于具体的实验操作存在个人理解与习惯的不同，导致相关的实验技术没有形成统一规范，最终使得学生难以科学掌握合理的实验操作。

（五）理论教学脱离实践教学

在机能学实验教学中可使生理学、药理学以及病理生理学三项学科的实验内容达到一定的融合，然而其理论性的知识内容依然处于分离的状态之下，从而使得理论与具体的实践教学存在了明显的脱离情况，特别是学生在进行生理学与病理生理学的理论学习过程中，没有进行相关的实验辅助，学生对于抽象性的理论知识无法做到准确的理解。

二、虚拟实验技术在机能学实验教学中的应用效果

（一）降低成本费用，增加学生实验机会

在虚拟实验当中无需动物及各类器械等材料，摆脱了实验动物及试剂的限制，有效的降低了实验成本及仪器损耗。学生可在虚拟操作的过程当中予以反复练习，不断进行修改，每一名学生都有机会进行实验，学生能够更为熟练的掌握实验方法，最大程度的改善动手实践机会较少的情况，可有效调动起学生的积极主动性，加强学生对于各类器材及实验原理的理解，尤其是对部分学生而言相对较为陌生且复杂的设备，在经过虚拟实验练习后，学生在真实实验时便可更加熟练的掌握，能够十分有效的提升教学效率。

（二）提升实验成功率

在开展实验课程前，学生可先行登录到虚拟实验系统当中，针对所要进行的实验原理、过程以及有可能会出现的具体情况进行了解，促使学生能够对于即将学习的具体内容达到更加准确的理解，降低错误操作的概率，有助于真实实验的有效开展。每一项实验操作均能够实现最大程度的对真实实验的模拟，运用多媒体的形象表达，促使仿真动画，实验录像以及具体的操作说明能够达到良好的结合，不但能够对实验的全过程起到良好的展示，同时也可对具体的实验细节做到真实表达，有助于学生对实验操作的充分掌握[3]。

（三）扩充实验项目内容

借助于虚拟实验演示以及相关的实验操作，可以促使部分由于成本较大以及较大所难以实施的实验，可借助于虚拟实验来进行操作，以达到对于真实实验的有效补充，从而促使学生能够更加深刻的了解并掌握课本内容，并借助于相关的考试试题予以定期测试，进一步巩固对知识内容的掌握。

（四）规范技术标准，提升教师能力

鉴于虚拟软件系统具备有进一步的升级与开发潜能，便可引入规范性的实验技术引进到虚拟软件系统之中，以期能够促使实验技术逐渐趋向于规范化。为了更为有效的满足于学生的实际需求，教师仍需研发新的实验内容，并将相应的实验图像、原理、操作过程等录入到系统之中，促使系统实用价值得以有效的拓展。

（五）切实达到理论与实践的有机结合

仿真实验可在采用设计及进一步的深入开发之后，充当理论教学的辅助工具。部分学科发展中的经典实验均可采用仿真实验在课堂当中向学生展示，并导入相关新概念及规律，促使理论教学能够与实验教学有机的结合起来，依据科学探索以及研究的发展过程来开展实践教学活动，促使学生的事业能够得以进一步的拓宽，提升学生进行实验学习的兴趣。

结束语

总而言之，由于医学机能实验是由多项学科所共同交叉融合而成，因此不但理论性较强同时实践性要求也相对较高。作为提升学生掌握理论知识并将之应用于具体实践的重要环节，医学机能实验是锻炼学生科学思维方式、培养创新意识以及提升动手实践能力的重要途径，具有极其重大的教学价值与作用[4]。最终希望借助于本文的分析与研究工作，能够为相关的医学机能实验教学工作提供一些有价值的参考内容。

参考文献：

[1]晁政,刘鸿宇,黄武等.基于Flash的机能学虚拟实验技术的开发[J].电子世界,2014,(21):13-14.

[2]郭丽,计红,崔一喆等.医学虚拟实验的使用对动物医学机能学实验教学的影响[J].畜牧与饲料科学,2013,(3):98-99.

[3]王德利,汤海峰,刘洋等.虚拟系统在机能学实验教学中应用[J].实验室研究与探索,2014,(8):77-78.

[4]袁艺标,高兴亚,戚晓红等.机能实验学虚拟实验室的设计与应用[J].实验技术与管理.2014,(14):266-267.