■李從德/三峽大學

醫(yī)學實驗教學是高等醫(yī)學教育的重要組成部分，是極為重要地醫(yī)學實踐教學環(huán)節(jié)。其主要目的是培養(yǎng)學生基本操作技能和創(chuàng)新思維能力。在這個實踐性的教學環(huán)節(jié)，只有學生親身實踐才能更好地理解生理學的抽象知識，全面掌握生理學的理論知識，培養(yǎng)學生良好的實踐操作能力，讓學生朝著全面發(fā)展的高素質綜合性人才發(fā)展。但由于實踐教學條件限制，很難同時滿足大量醫(yī)學生同時進行實踐操作的需求，很多的學生既不能觀察實驗，更談不上實際進行操作實驗，不利于醫(yī)學人才的培養(yǎng)。迫切需要尋求新的教學方法解決這種教學的供需矛盾。隨著計算機信息技術的發(fā)展，虛擬仿真技術已經(jīng)滲透到現(xiàn)代人類生活的各個方面。利用“互聯(lián)網(wǎng)+”虛擬仿真技術構建一個虛擬的生理學實驗教學系統(tǒng)，進行實驗教學已成為現(xiàn)實。虛擬仿真實驗室是通過計算機網(wǎng)絡技術虛擬出實驗場景和實驗條件，讓學生進行實驗操作、觀察實驗現(xiàn)象，并對實驗結果進行分析。其優(yōu)勢在于學生通過模擬，可以掌握實驗原理，熟練實驗操作過程，從而增強生理學實驗教學的直觀性和有效性。通過這種虛擬仿真技術，學生可以體驗和感受到在各種因素發(fā)生改變的情況下，生物體將發(fā)生怎樣的生理變化，從而加深對實驗設計的理解及熟悉具體操作流程，既節(jié)省生理學實驗教學資源，又提高生理學實驗教學效果，促進學生自主學習、主動思考和分析問題，訓練臨床思辨能力，是傳統(tǒng)生理實驗教學的有效輔助手段?，F(xiàn)就虛擬仿真技術在生理學實驗教學中的有關問題探討如下：

一、利用虛擬仿真技術，做好實驗教學項目

首先，要根據(jù)人才培養(yǎng)目標和生理學教學大綱確定本次實驗課的教學重點，通過本次實驗學生在知識、能力和素養(yǎng)方面獲得那些提高。以往教學過程中學生在實驗基本操作中容易出現(xiàn)失誤的地方。因此，在進行虛擬仿真實驗項目設計時，要盡可能詳盡演示這些重點內(nèi)容，多途徑多方位的呈現(xiàn)。要循序漸進，從基本知識、基本方法和基本技能到更高階段、更復雜的實驗。要有意識引導學生進行思考和主動學習。各個基本操作環(huán)節(jié)和教學內(nèi)容與實驗結果要無縫對接。要有即使操作錯誤，也會出現(xiàn)相應的實驗現(xiàn)象。還要注意控制非實驗所需環(huán)境因素對實驗教學的影響。好的虛擬仿真實驗教學項目背景豐富、技術先進、構思巧妙、內(nèi)容精彩、結果可靠、評價客觀。

實驗素材、背景資料要要豐富，便于學生自主學習和拓展學習。背景素材應包含科學發(fā)現(xiàn)的實驗過程，實驗原理及其外圍知識，實驗方法的優(yōu)缺點及其適用范圍。利于學生自主學習，選擇正確思路，科學地完成實驗。

采用實驗技術要緊跟現(xiàn)代科學技術的進步，與實驗教學內(nèi)容相輔相成，進行有機融合。除了專業(yè)內(nèi)涵特色鮮明之外，還應向相關學科的專業(yè)技術，實現(xiàn)學科交叉。有利于學生拓展新思維，提升解決專業(yè)問題的能力，并于相關學科的專業(yè)領域進行融合的能力，訓練學生的創(chuàng)新思維能力。實驗技術可提供多種選擇，滿足多層次學生進行教學的需要。不能過度炫酷而使實驗缺失內(nèi)涵。

構思巧妙是將實驗教學項目的核心要素進行高度凝練，用大家通曉的方法進行逼真呈現(xiàn)，既容易實現(xiàn)，又容易組織教學。實驗方法靈活多樣，多途徑與多方案，不能簡單的選擇對與錯。要讓學生進行認真仔細思考或者摸索才能到達勝利的彼岸。給予實驗的難度，富有挑戰(zhàn)性，激發(fā)學生的探究與創(chuàng)新欲望，讓學生在實驗過程中挑戰(zhàn)自己能力極限，滿足不同層次和不同能力學生的教學需要。

實驗內(nèi)容要符合人才培養(yǎng)方案和教學大綱的要求，專業(yè)特色鮮明，引入醫(yī)學科技研究的最新成果。要高潮迭起，精彩紛呈，引人入勝。

實驗結果要真實可靠，仿真盡量做到逼真。科學的問題來不得半點虛假。操作過程可做一個輔助性鏈接，方便學生在遇到困難時可以自主學習。

實驗過程的每一個具體環(huán)節(jié)都可設置相應的考核觀察點，便于全面準確掌握學生學習的過程，進行客觀的評價。評價應設計為實時，并能及時反饋。要從實驗過程的行為規(guī)范，科學思維與嚴謹態(tài)度等方面進行評價。要有系統(tǒng)客觀評價的完整評價模型。

簡而言之，圍繞立德樹人，適應新醫(yī)科人才培養(yǎng)的要求，充分考慮當代醫(yī)學生的成長特點以及5G時代教育教學的新規(guī)律，以提高醫(yī)學生基本實踐操作能力和培養(yǎng)創(chuàng)新能力為核心，科學訓練學生的臨床思辨能力，支撐生理實驗教學改革，提高生理教學質量為目的，全方位打造生理學虛擬仿真實驗。

二、利用虛擬仿真技術，做好課前預習

醫(yī)學實驗大多是用活的生物體作為實驗對象，因而對操作者具有較高的要求，既要完成相關實驗操作，還要最大限度保持實驗對象的結構與功能的完整，才有可能獲得理想的實驗效果。學生先在虛擬中完成生理實驗，對該實驗就有了全新的認識和整體把握。通過虛擬仿真技術，學生便可掌握實驗原理，理解實驗設計；進過反復演練，學生可熟悉整個實驗操作環(huán)節(jié)，知曉可能出現(xiàn)的各種情況以及應該采取的措施，從而提高真實實驗的成功率。例如，蛙心灌流實驗，利用虛擬仿真技術，既可真實再現(xiàn)蛙心的結構，血管的走向，還能演練如何將蛙心插管插入心室，如何判斷插管已進入心室。通過仿真實驗，可以觀察不同理化因素對心率、心肌收縮力以及心臟博出量的影響，繼而理解內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)對于器官功能活動的重要性。運用仿真技術進行生理學實驗，可以清晰地看到不同的操作或處理可能對于實驗結果的影響，便于警示學生在正式實驗時盡量避免或消除不利因素對實驗結果的影響。

三、利用虛擬仿真技術，進行回憶性實驗，升華生理學知識

通常我們用活的生物體作為實驗對象，許多時候生物材料只能運用一次。實驗結果可能是理想的，也可能是不理想。無論是從時間還是實驗對象都只能給予學生一次機會。現(xiàn)在利用虛擬仿真技術，學生可在真實實驗結束后，不受時間和生物材料的影響，進行數(shù)次模擬實驗，直至全面掌握生理學的相關內(nèi)容。學生在這種真實實驗之后，再次與模擬實驗進行對比，學生可發(fā)現(xiàn)某些真實實驗中懸而未決的問題，通過虛擬仿真技術求證解決的方法，加深學生對實驗原理與實驗操作基本的印象，激發(fā)學生對生理學的學習興趣和對生理學知識的探究欲，增強學生對生理實驗教學內(nèi)容的理解與掌握，從而不斷提升生理學實驗的教學效果。從利用虛擬技術進行預習，到真實實驗，再到虛擬仿真進行回憶性實驗，學生對知識的理解不斷加強，生理學知識的積累在螺旋式上升。

四、利用虛擬仿真技術，做好形成性評價

在傳統(tǒng)的醫(yī)學實驗教學過程中，對于實驗課的考核內(nèi)容主要依賴學生的實驗報告、平時考勤；缺少對實驗操作過程中學生的具體表現(xiàn)及其評價。在學生利用虛擬仿真技術進行常規(guī)性和設計性的實驗，借助該實驗技術可同時采集學生進行實驗的第一手資料，為進行形成性評價奠定了基礎。通過后臺數(shù)據(jù)，教師可準確知道學生對實驗原理和實驗設計的掌握情況，學生課前復習和相關理論知識的準備情況，學生對實驗數(shù)據(jù)進行歸納總結以及分析的情況。為了科學評價生理實驗的整個教學過程，必需根據(jù)實驗教學的要素設置觀察點，并予以賦分。將其整合到虛擬實驗過程中，在生理實驗教學過程中，系統(tǒng)可根據(jù)實驗進程及其表現(xiàn)，給予實時評分。師生可以快速進行反饋，便于及時調(diào)整教學進度或教學內(nèi)容；另可根據(jù)實驗教學條件和環(huán)境等諸多因素改進方法，以便于得到理想的實驗結果，有利于學生進行分析、概括與總結。

利用虛擬仿真技術，開展碎片化學習，不受時間和空間的限制，學生可以主動開展實驗，或預習，或鞏固復習，一切皆由學生根據(jù)自己的情況而定。同樣，學生還可根據(jù)實驗的線索，追根溯源，進行生理學知識的拓展學習。讓學生在這個無圍墻的大學中自由翱翔。

總之，隨著信息技術高速發(fā)展，新技術與新方法必將豐富生理學的教學手段，只要我們始終牢記以學生為中心，勇于探索，不斷改革生理學實驗教學方法，促進生理學教學質量逐步提升，為新時代培養(yǎng)和輸送合格醫(yī)學人才。