李 兵, 王玉鳳, 賀占魁, 姚漢超, 熊國梅, 胡 原 , 楊繼紅

(1. 華中師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院, 湖北 武漢 430079；2. 華中師范大學(xué) 實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理處, 湖北 武漢 430079)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究

生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)

李 兵1, 王玉鳳1, 賀占魁2, 姚漢超1, 熊國梅1, 胡 原1, 楊繼紅1

(1. 華中師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院, 湖北 武漢 430079；2. 華中師范大學(xué) 實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理處, 湖北 武漢 430079)

結(jié)合華中師范大學(xué)生物學(xué)國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)實(shí)際,闡述了該中心基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)的重要意義、思路、內(nèi)容、成效及特色,探討了虛擬資源建設(shè)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有機(jī)結(jié)合,大大提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的做法和體會,為高校虛擬仿真中心建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供借鑒。

生物學(xué)； 虛擬仿真； 資源建設(shè)

華中師范大學(xué)作為教育部教育信息化試點(diǎn)高校,積極推進(jìn)信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合,用信息化推動新一輪實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[1-6],于2015年組織申報并獲批了國家級生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心(以下簡稱中心),自主研發(fā)了一批綜合性和設(shè)計性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源并應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué),有效推動了教學(xué)理念、方式、方法和內(nèi)容的改革,既拓展了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的時空,又豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)還激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,促進(jìn)了學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[7-9],為創(chuàng)新人才培養(yǎng)提供了一條新途徑。

1 生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)的意義

(1) 順應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”時代發(fā)展。目前,互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)深刻改變著人類的思維、生活和學(xué)習(xí)方式,學(xué)習(xí)越來越不受時間、空間和教師的限制,通過互聯(lián)網(wǎng)獲取知識越來越便捷。為此,教育部積極推進(jìn)教育信息化工作,于2013年啟動了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)評審工作。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)順應(yīng)發(fā)展需要,滿足了新時期信息化環(huán)境下在線學(xué)習(xí)和虛擬實(shí)驗(yàn)操作需要。

(2) 適應(yīng)現(xiàn)代生命科學(xué)高速發(fā)展。隨著生命科學(xué)的快速發(fā)展,高新技術(shù)和自主創(chuàng)新科研成果不斷涌現(xiàn),傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨新技術(shù)、新方法的挑戰(zhàn)。生命科學(xué)研究已進(jìn)入后基因組時代,許多生命現(xiàn)象機(jī)制研究難以通過傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)完成,如基因序列分析、藥物分子設(shè)計等就需要借助計算機(jī)或虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來完成[10]。

(3) 解決真實(shí)實(shí)驗(yàn)制約因素。隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的進(jìn)一步推進(jìn),傳統(tǒng)的真實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)遇到了一些實(shí)際困難和問題,導(dǎo)致有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無法開出,主要制約因素有:一是動物實(shí)驗(yàn)倫理學(xué)和動物福利制度的制約[11]；二是高危、極端實(shí)驗(yàn)環(huán)境的制約,如高致病性病原微生物實(shí)驗(yàn)、放射性、強(qiáng)腐蝕性和劇毒類物質(zhì)實(shí)驗(yàn),開設(shè)面臨較大風(fēng)險；三是生物實(shí)驗(yàn)材料難采集的制約,例如由于各級自然保護(hù)區(qū)禁獵,導(dǎo)致很多動物標(biāo)本無法獲得,由于生境、季節(jié)、天氣等因素影響，導(dǎo)致有些植物標(biāo)本難以采集,另外人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)所需人體尸體及器官標(biāo)本更是難求；四是實(shí)驗(yàn)周期長、操作難度大、實(shí)驗(yàn)成本高等因素的制約,例如細(xì)胞和分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)、生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)中的綜合性創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目等。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為解決上述真實(shí)實(shí)驗(yàn)中存在的困難和問題提供了新的途徑和可能。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源是開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的重要前提和根本保證,如果沒有科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)資源,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)就成了“無源之水”“無本之木”,根本無法開展。因此,我們在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)中,始終將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源作為核心和關(guān)鍵來建設(shè)。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)理念與思路

在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)過程中,中心始終以“科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展”為指導(dǎo)思想,本著“把方法教給學(xué)生,將時間還給學(xué)生”的建設(shè)理念,堅持“虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實(shí)不虛、以虛促實(shí)”的建設(shè)原則,遵循“危險實(shí)驗(yàn)安全化、昂貴實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)化、抽象實(shí)驗(yàn)形象化”的建設(shè)思路,利用虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù),構(gòu)建豐富的具有自主特色的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,全面促進(jìn)學(xué)生在線學(xué)習(xí)、自主實(shí)驗(yàn)、自主創(chuàng)新,為培養(yǎng)適應(yīng)時代發(fā)展需要的高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才發(fā)揮積極作用。

3 生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)生物學(xué)本科人才培養(yǎng)方案和實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際需要,中心以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力為核心,全力推動“以學(xué)為主,問題導(dǎo)向,任務(wù)驅(qū)動”的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,采用3D虛擬和VR技術(shù),探索構(gòu)建了 “三層次”“四水平”“六模塊” 共75個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源體系,其中“六模塊”實(shí)驗(yàn)主要包括分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、生物形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)、動物生理及人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)、師范生實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能訓(xùn)練、儀器設(shè)備使用培訓(xùn)和動植物野外實(shí)習(xí),各模塊具體內(nèi)容如下:

(1) 分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。該模塊涉及生物化學(xué)與分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容,中心自主研發(fā)了果蠅基因過量表達(dá)和基因敲降、抗血清制備及效價測定、棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究、細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)和檢測等10多項(xiàng)綜合性創(chuàng)新性虛擬仿真實(shí)驗(yàn),既克服了真實(shí)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)成本高、周期長和操作難度大等困難,又豐富了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,增強(qiáng)了對學(xué)生生物學(xué)前沿實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練的力度,大大提高了學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

(2) 生物形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。該模塊屬于基礎(chǔ)性、經(jīng)典性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,由動物、植物、微生物形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)、3D哺乳動物頭骨標(biāo)本和數(shù)字切片資源庫子模塊組成。中心成功研發(fā)了家鴿解剖、蝦解剖、不同生境下葉解剖結(jié)構(gòu)的比較實(shí)驗(yàn)、微生物形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)等19個虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,以及200個3D哺乳動物頭骨標(biāo)本和648張數(shù)字切片,重點(diǎn)圍繞基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)材料稀缺、安全風(fēng)險高、操作難度大等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn),一方面,為生物形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了大量便捷的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,另一方面,通過多次反復(fù)虛擬操作,為真實(shí)實(shí)驗(yàn)奠定良好基礎(chǔ),有利于提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

(3) 動物生理及人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。該模塊由動物生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)及人體解剖學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)2個子模塊組成,其中動物生理學(xué)模塊包括離體心臟灌流綜合實(shí)驗(yàn)、尿的形成觀察等9個虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,67個虛擬子實(shí)驗(yàn)；人體解剖學(xué)模塊包括數(shù)字人體解剖系統(tǒng)和人體解剖學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)2部分,重點(diǎn)解決了尸體及人體器官標(biāo)本難求、醫(yī)學(xué)倫理限制和重點(diǎn)難點(diǎn)的綜合性生理及解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)等問題,尤其是數(shù)字人體系統(tǒng),通過三維技術(shù)可任意角度旋轉(zhuǎn)、縮放、移動和切刀,任意部位和器官的顯示、分離和復(fù)位,并添加詳細(xì)標(biāo)注,讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)更加生動形象、逼真有趣。

(4) 師范生實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能訓(xùn)練模塊。該模塊主要選取中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有代表性的重點(diǎn)和難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)來開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué),如行為生態(tài)學(xué)、果蠅雜交、動物細(xì)胞培養(yǎng)、生物標(biāo)本制作、分解纖維素微生物的分離等多個實(shí)驗(yàn),以加強(qiáng)師范生實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能訓(xùn)練,為國家培養(yǎng)卓越的中學(xué)生物學(xué)師資。同時該虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源還對中學(xué)教師開放共享,直接為中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。

(5) 儀器設(shè)備使用培訓(xùn)模塊。新生在使用大型儀器設(shè)備前都需進(jìn)行使用操作培訓(xùn),但由于培訓(xùn)的學(xué)生人數(shù)多、培訓(xùn)工作量大,且一次培訓(xùn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求,錯誤操作容易造成儀器設(shè)備損毀和發(fā)生安全事故,為此中心通過開展儀器設(shè)備使用培訓(xùn)虛擬實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生先在網(wǎng)上進(jìn)行虛擬操作和預(yù)習(xí),基本掌握儀器設(shè)備使用方法后再進(jìn)行實(shí)體儀器使用培訓(xùn),提高了儀器設(shè)備的培訓(xùn)效率?，F(xiàn)已研發(fā)了高(超)速離心機(jī)、等溫滴定微量熱儀、熒光定量PCR儀、高壓滅菌鍋等10多項(xiàng)儀器設(shè)備培訓(xùn)虛擬實(shí)驗(yàn),應(yīng)用于儀器培訓(xùn)的實(shí)際工作,并將儀器使用培訓(xùn)與安全教育相結(jié)合,深受師生歡迎。

(6) 動植物野外實(shí)習(xí)模塊。動植物野外實(shí)習(xí)是生物科學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié),而野外實(shí)習(xí)易受季節(jié)、天氣、生境的變化,導(dǎo)致很多應(yīng)該完成的實(shí)習(xí)項(xiàng)目難以完成,學(xué)生野外實(shí)習(xí)的效果受到影響。為此,中心通過開展動植物野外實(shí)習(xí)虛擬實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生先在網(wǎng)上進(jìn)行虛擬野外實(shí)習(xí),基本了解和掌握野外實(shí)習(xí)內(nèi)容、方法和注意事項(xiàng)后,再赴實(shí)習(xí)地開展真實(shí)實(shí)習(xí),虛實(shí)結(jié)合,大大提高了野外實(shí)習(xí)的效果。該模塊包括動植物野外實(shí)習(xí)、校園常見植物數(shù)字化圖譜、動植物數(shù)字標(biāo)本庫、3D全景數(shù)字化標(biāo)本館、3D全景數(shù)字化動物野外實(shí)習(xí)路線等7個虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

上述6個模塊虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)之間緊密結(jié)合,形成了一個完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,促進(jìn)了學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提高。

4 生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)成效

(1) 促進(jìn)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)及改革有效開展。中心以研發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源為依托,全力推動信息化背景下的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,現(xiàn)已成功搭建了技術(shù)先進(jìn)、功能強(qiáng)大的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺,獲批“信息化環(huán)境下的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐課程教學(xué)模式的創(chuàng)新研究”“通識課程數(shù)字化學(xué)習(xí)資源建設(shè)”等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究項(xiàng)目12項(xiàng),將抗血清制備及效價測定、棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究等75個虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目全部應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué),惠及學(xué)生1 890人,年實(shí)驗(yàn)人時數(shù)達(dá)21 400學(xué)時,學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)技能和實(shí)踐創(chuàng)新能力得到全面鍛煉,同時,也為生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和人才培養(yǎng)開辟了一種新模式。

(2) 推動了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源多層面開放共享。建成的虛擬實(shí)驗(yàn)資源,一方面對校內(nèi)相關(guān)專業(yè)和學(xué)生免費(fèi)開放使用,其中包括生物科學(xué)、生物技術(shù)、化學(xué)、心理學(xué)、體育教育和運(yùn)動訓(xùn)練等8個專業(yè)的在校本科生、相關(guān)研究生和在武漢的7所部屬高?？缧］o修生物學(xué)專業(yè)的學(xué)生；另一方面,通過用戶權(quán)限管理或合作企業(yè)銷售的方式向校外及社會實(shí)現(xiàn)了開放共享。作為華中地區(qū)唯一的部屬師范大學(xué),我校虛擬資源已向湖北教師教育網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟成員高校開放共享，并為武漢市及湖北省其他中學(xué)生物學(xué)教育和教師培訓(xùn)提供共享服務(wù),同時也為湖北生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)人員的技能培訓(xùn)提供共享服務(wù),真正實(shí)現(xiàn)了校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享,發(fā)揮出較好的示范和輻射作用。

(3) 提升了創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量。通過研發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的廣泛應(yīng)用,學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到提高。近幾年,學(xué)生獲得國家級大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目44項(xiàng),省優(yōu)學(xué)士學(xué)位論文51篇,“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)業(yè)計劃大賽國家級銀獎和銅獎各1項(xiàng)、省級金獎1項(xiàng),湖北省生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能競賽一等獎3項(xiàng)、二等獎6項(xiàng),榮獲全國師范院校師范生教學(xué)技能(生物)大賽一等獎及以上獎勵30項(xiàng),公開發(fā)表論文50多篇,其中相當(dāng)一部分論文發(fā)表在SCI收錄期刊以及國內(nèi)核心刊物上,非師范生考研率60%,許多學(xué)生考取了國內(nèi)“985工程”大學(xué)、中科院研究所的研究生,畢業(yè)生綜合素質(zhì)得到用人單位好評。

5 生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)的特色

通過科教結(jié)合、校企合作,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)已顯現(xiàn)出自己的特色,主要體現(xiàn)在:

(1) 注重將高水平的科研成果和儀器設(shè)備轉(zhuǎn)化為虛擬實(shí)驗(yàn)資源。為了進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力,中心在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)過程中,積極鼓勵教師將最新的高水平科研成果和儀器設(shè)備轉(zhuǎn)化為虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,既豐富了綜合設(shè)計性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)資源,又提高了虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平和層次。比如,中心將具有放射性同位素標(biāo)記的核酸分子雜交等高危實(shí)驗(yàn),棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究、果蠅基因過量表達(dá)和基因敲降、細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)與檢測實(shí)驗(yàn)等前沿實(shí)驗(yàn),光合作用電子傳遞與葉綠素?zé)晒獾入y以理解和掌握的抽象實(shí)驗(yàn),復(fù)雜環(huán)境中目的微生物的分離與鑒定等周期長、成本高實(shí)驗(yàn),超高速離心機(jī)、熒光定量PCR 儀和ITC儀等科研儀器設(shè)備轉(zhuǎn)化為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。在項(xiàng)目開發(fā)過程中,特別注重實(shí)驗(yàn)的設(shè)計性和交互性,盡量采用3D技術(shù)顯示場景,通過VR技術(shù)或AR技術(shù)使實(shí)驗(yàn)過程生動逼真,還采取類似游戲積分升級方式,調(diào)動學(xué)生參與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的積極性。

(2) 注重突出教師教育特色。作為教育部屬的重點(diǎn)師范大學(xué),在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源內(nèi)容設(shè)置上,中心特別注重突出教師教育特色。首先,在設(shè)計6個模塊的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目時,注重知識的基礎(chǔ)性、系統(tǒng)性和先進(jìn)性,如開設(shè)了生物形態(tài)學(xué)、動植物野外實(shí)習(xí)和分子生物學(xué)等內(nèi)容,為培養(yǎng)優(yōu)秀生物學(xué)教師奠定良好基礎(chǔ)。其次,中心在6個模塊中單獨(dú)設(shè)立師范生實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能訓(xùn)練模塊,選取中學(xué)生物學(xué)的代表性實(shí)驗(yàn)進(jìn)行虛擬仿真,如行為生態(tài)學(xué)、果蠅雜交、動物細(xì)胞培養(yǎng)等虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,其中不少為創(chuàng)新性和設(shè)計性實(shí)驗(yàn),可隨機(jī)進(jìn)行交互,讓在校師范生、在職攻讀我校教育碩士的免費(fèi)師范生，以及湖北教師教育聯(lián)盟高校的師范生反復(fù)操作,加強(qiáng)了師范生實(shí)驗(yàn)教學(xué)技能訓(xùn)練,提高了他們的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。同時,中心將上述虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對來校參加“國培計劃”“武漢市乃至湖北省中學(xué)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)”等項(xiàng)目的教師開放,將虛擬實(shí)驗(yàn)帶到中學(xué)課堂,直接為中學(xué)生物學(xué)教學(xué)服務(wù)。

(3) 注重虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)協(xié)同育人。中心在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)置上,虛擬實(shí)驗(yàn)資源以真實(shí)實(shí)驗(yàn)為依托,相互支撐和補(bǔ)充,不為虛擬而虛擬,如生物形態(tài)學(xué)模塊、動植物野外實(shí)習(xí)模塊就與植物學(xué)、動物學(xué)、微生物學(xué)等基礎(chǔ)性真實(shí)實(shí)驗(yàn)相補(bǔ)充,動物生理及解剖學(xué)模塊與動物生理學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等綜合性真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,分子生物學(xué)模塊與分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物技術(shù)大實(shí)驗(yàn)等創(chuàng)新性真實(shí)實(shí)驗(yàn)相銜接等,共同形成了一個完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程體系。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中,堅持虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合,以實(shí)為主,虛擬為輔,虛實(shí)結(jié)合,讓學(xué)生獲得系統(tǒng)全面的實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練,不僅豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和手段,而且使實(shí)驗(yàn)教學(xué)不受動物倫理、高危環(huán)境、稀缺材料、昂貴成本等制約。

6 結(jié)語

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是教育信息化的重要方面,是時代發(fā)展的趨勢,將給未來教育的“教”和“學(xué)”的理念和方式帶來變革。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M高度仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和對象,實(shí)驗(yàn)教學(xué)不受時間空間限制,還可以完成真實(shí)實(shí)驗(yàn)無法開展的內(nèi)容,現(xiàn)已作為一種新的實(shí)驗(yàn)方式被廣泛關(guān)注和應(yīng)用[12]。

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Construction of bilogical virtual simulation experimental teaching resources

Li Bing1, Wang Yufeng1, He Zhankui2, Yao Hanchao1, Xiong Guomei1, Hu Yuan1,Yang Jihong1

(1. College of Life Science,Central China Normal University, Wuhan 430079, China；2. Laboratory and Equipment Management Office, Central China Normal University, Wuhan 430079, China)

Combining the situation of the construction of the Virtual Simulation Experimental Teaching Center of Biology at Central China Normal University,this paper expounds on the important significance, thought, content, features and achievements of constructing the virtual simulation experimental teaching resources based on innovative talents’ cultivation. An organic combination of virtual resources construction and real experimental teaching greatly improves the quality of personnel training. The practice and experience on the process of construction are discussed, which may provide a new reference for virtual simulation center construction, the experimental teaching reform and innovative talents cultivation for colleges and universities.

biology； virtual simulation； construction of resources

10.16791/j.cnki.sjg.2016.12.042

2016-08-24 修改日期：2016-09-17

教育部卓越教師培養(yǎng)計劃改革項(xiàng)目“卓越中學(xué)數(shù)字化教師培養(yǎng)”子課題——生物科學(xué)(2014年)

李兵(1969—),男,湖北天門,博士,教授,生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心主任,主要從事虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理工作

楊繼紅(1965—),男,湖北云夢,教授,湖北省生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心主任,長期從事輪狀病毒的教學(xué)與研究工作,以及實(shí)驗(yàn)室建設(shè)管理工作.

E-mail：shblzl@mail.ccnu.edu.cn

G642.0

: B

: 1002-4956(2016)12-0171-03