劉曉蕾 呂良敬

摘要本文介紹了科研型研究生的醫(yī)學(xué)實驗教育存在的各種客觀問題，并通過調(diào)查了解我校科研型研究生對醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)方式改革的真實需求，進一步闡明虛擬實驗室教學(xué)的重要性及在醫(yī)學(xué)高等院校建立虛擬實驗室的必要性。

關(guān)鍵詞虛擬實驗室醫(yī)學(xué)實驗教育科研型研究生教育

1 醫(yī)學(xué)實驗教育的現(xiàn)狀

（1）課時減少、教學(xué)質(zhì)量難以保證：隨著課改的進行，提倡減少上課時間以學(xué)生能動性學(xué)習(xí)為主，各門課的課時數(shù)都在減少，然而，在減少理論課課時的同時實驗課的課時同樣相應(yīng)的減少，那么就面臨著這樣的問題：減少的實驗課的內(nèi)容得不到學(xué)習(xí)，或者內(nèi)容不減但匆匆了事學(xué)得不精。

（2）醫(yī)學(xué)實驗涉及的內(nèi)容大都難于理解，比較抽象，例如ELISA、PCR等現(xiàn)代醫(yī)學(xué)常用技術(shù)，學(xué)生都是從微觀水平理解其原理以進行分析，而學(xué)生在實驗課中操作及觀察結(jié)果則是宏觀水平，即使得到實驗結(jié)果，卻不能深刻體會其反應(yīng)原理，對于實驗意義、適用范圍的理解更是不充分。

（3）現(xiàn)有的教學(xué)模式：現(xiàn)有的教學(xué)模式都是老師用有限的課時匆匆講完所學(xué)的很多內(nèi)容，上實驗課時也是老師先講解實驗步驟，自己再一步一步做，與其說自己做實驗不如說體會實驗過程，學(xué)生在其中很少能夠得到思考，只是機械地完成課程任務(wù)，這樣的教學(xué)模式無法培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性與創(chuàng)造性，更不會深刻理解教學(xué)內(nèi)容從而學(xué)以致用。

（4）課堂實驗開展的僅僅只是一部分有代表性、易操作、經(jīng)濟、常用的簡單實驗，對于那些需要昂貴儀器、比較耗時的實驗大多并不開展。尤其是有些實驗可能學(xué)生本身會很有興趣，希望親自感受而學(xué)校卻并未開展的，這無疑對于學(xué)生的積極性會起到消極作用。

（5）實驗課的資源緊張：無論在哪門實驗課中同學(xué)們經(jīng)常會被要求分組，從而多人共做一次實驗，而開展的實驗大都較為簡單可以自己獨立完成，而且有時好不容易可以共同做一次復(fù)雜實驗，還因為資源緊張而被要求做教學(xué)實驗，沒有鍛煉機會，這些都不利于學(xué)生動手能力的提高、對實驗的理解。

（6）醫(yī)學(xué)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與開展技術(shù)實驗的落后：理論課上學(xué)生經(jīng)常會了解一些先進的實驗技術(shù)，充分學(xué)習(xí)常用的實驗技術(shù)，可是在實驗中我們往往面對的是過時淘汰的機器，甚至有的機器自己并沒有上手調(diào)試的機會而僅僅是看，這樣就會更加打消學(xué)生的積極性，久而久之也會使學(xué)生自身產(chǎn)生懶惰、依賴心理。

2 科研型研究生的需求

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)我?？蒲行脱芯可鷮︶t(yī)學(xué)實驗教學(xué)方式改革的需求主要有下列幾方面：（1）通過理論課可以讓學(xué)生初步理解實驗原理，了解其應(yīng)用范圍，然后通過實踐中遇到的問題進行思考，確定自己解決相應(yīng)問題的方法。（2）學(xué)生應(yīng)該有獨立動手的機會，可以體驗實驗中所要面臨的各種問題，積累經(jīng)驗，即使出錯也會找到原因進行糾正，這樣才會不斷的強化、深刻理解、從而可以應(yīng)用自如。（3）無論是常規(guī)還是較先進的技術(shù)都可以得到鍛煉，并且對于一些耗時較長、不需要觀察過程的實驗可以忽略其過程而較快的觀察結(jié)果，省時省力。

3 虛擬實驗室教學(xué)的重要性

3.1 虛擬實驗室（virtual laboratory）的定義

虛擬實驗室是由計算機生成的一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機系統(tǒng)。是由以計算機仿真技術(shù)為核心的虛擬實驗和用于運行虛擬實驗的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等構(gòu)成的實驗室。其核心虛擬實驗是指按照實驗教學(xué)的基本要求，在計算機系統(tǒng)中采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)的各種虛擬實驗環(huán)境，以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為基礎(chǔ)，實驗者可以像在真實的環(huán)境中一樣運用各種虛擬實驗器械和設(shè)備，對建立起來的實驗?zāi)Ｐ瓦M行實時仿真操作，完成各種預(yù)定的實驗項目，所取得的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練效果等值于甚至優(yōu)于在真實環(huán)境中所取得的效果。虛擬實驗的開展符合教學(xué)現(xiàn)代化的要求，有利于學(xué)生素質(zhì)的提高。

3.2 虛擬實驗室的優(yōu)點

（1）多感知性：虛擬實驗室運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，除了一般計算機技術(shù)所具有的視覺感知之外，還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知，甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)該具有人所具有的一切感知功能。由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現(xiàn)實技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。

（2）交互性：是指學(xué)生在虛擬實驗室中用人類的自然技能實現(xiàn)對虛擬環(huán)境的操作。通過身體運動等自然技能，實現(xiàn)對環(huán)境中對象的操作；運用虛擬模擬技術(shù)計算機則根據(jù)學(xué)習(xí)者的身體運動等，來實時調(diào)整環(huán)境中相關(guān)對象的狀態(tài)。這種交互性可以使醫(yī)學(xué)院校在保證辦學(xué)質(zhì)量的前提下，大大降低辦學(xué)成本。

（3）現(xiàn)實性：虛擬實驗室通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以最大限度地模擬實驗，盡量創(chuàng)造其真實性，可以充分估計到學(xué)生操作過程中遇到的各種實際問題，例如，學(xué)生在操作過程中將試管放入離心機中，若未按要求放置，其可模擬出試管破壞，試劑損失的情景以提醒學(xué)生操作中應(yīng)注意的相關(guān)基本問題。

（4）開放性：實驗者可以自由地進入或退出虛擬實驗室，具有良好的開放性。學(xué)生隨時可以進行模擬實驗，這成為他們預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)實驗的好幫手。增加了學(xué)生的實驗有效時數(shù)，提高了實驗效率，對實現(xiàn)實驗內(nèi)容的遠(yuǎn)程教育起到了很大的推動作用。

雖然，虛擬實驗室在各個方面都顯現(xiàn)出優(yōu)越性，但其也有自身的弊端。例如長期處于虛擬環(huán)境中難免會對現(xiàn)實生活中的實驗缺乏實物感，不能預(yù)期突發(fā)狀況；長期處于理想環(huán)境中對于提高學(xué)生的心理素質(zhì)、積累經(jīng)驗同樣產(chǎn)生影響；對于那些需要觀察實驗過程的實驗也不能很好地體會。盡管如此，這些不足還是可以通過經(jīng)常進入真正的實驗室，切身感受實驗過程而彌補。

4 結(jié)束語

實驗是科學(xué)研究最重要的手段之一，科學(xué)的發(fā)展主要依賴實驗的發(fā)展，虛擬實驗室是一項非常好的教學(xué)方法，它是與許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物。虛擬實驗快速、方便、簡潔，比較真實地模擬了整個實驗的過程, 學(xué)生不受時間和空間限制隨時可以操作實驗，為科研型研究生提供了生動、逼真的實驗學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生能夠成為虛擬環(huán)境的一名參與者，可以極大地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，突破實驗教學(xué)的重點、難點，在培養(yǎng)科研型研究生的實際操作技能方面起到積極的作用并且可以接觸現(xiàn)有條件不能開展的實驗，將理論與實踐很好地結(jié)合起來學(xué)習(xí)。建設(shè)醫(yī)學(xué)虛擬實驗室符合當(dāng)前高校的發(fā)展方向，將為實驗教學(xué)開辟新天地，應(yīng)該被各高校廣泛應(yīng)用，以提高高校學(xué)生的素質(zhì)。這個領(lǐng)域的應(yīng)用潛力是巨大的，應(yīng)用前景也是很廣闊的。

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