侯艷麗

（南陽醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校，河南 南陽 473000）

實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為醫(yī)學(xué)教育的重要組成部分，對(duì)培養(yǎng)實(shí)用型和技能型人才至關(guān)重要。但是，在實(shí)際教學(xué)過程中，由于逐年擴(kuò)招，學(xué)生數(shù)量劇增，而教學(xué)條件、教學(xué)資源在一定程度上有所限制，使得一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無法有效開展，進(jìn)而影響了學(xué)生專業(yè)技能培養(yǎng)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是信息化時(shí)代高等醫(yī)學(xué)教育改革的必然產(chǎn)物，其形象、逼真、便捷和可重復(fù)操作的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，為學(xué)習(xí)者搭建了一個(gè)全新的學(xué)習(xí)平臺(tái)，成為一種新的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[1]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，必將實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為培養(yǎng)實(shí)用型、技能型醫(yī)學(xué)人才奠定良好的基礎(chǔ)。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)

第一，傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要采購大批實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，一方面，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物價(jià)格昂貴，花費(fèi)較多；另一方面，醫(yī)學(xué)倫理學(xué)要求尊重實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、尊重生命，因此以犧牲動(dòng)物生命而進(jìn)行的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必將逐漸減少。第二，社會(huì)的發(fā)展需要綠色環(huán)保，而傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中廢棄的動(dòng)物遺體及實(shí)驗(yàn)垃圾必將會(huì)造成環(huán)境污染，影響人類的生存環(huán)境[2]。第三，學(xué)生數(shù)量的劇增，使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物需求量增加，實(shí)驗(yàn)中師生一旦操作不當(dāng)或管理不善，就可能出現(xiàn)動(dòng)物源性傳染病。此外，若不熟悉實(shí)驗(yàn)流程及操作，就可能使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物白白犧牲，而學(xué)生并沒有掌握相應(yīng)的知識(shí)和技能。但是，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)確實(shí)可以提升學(xué)生的操作技能，也是其走上工作崗位前為數(shù)不多的鍛煉機(jī)會(huì)。因此，需要一種新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ捷o助傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以取得良好的教學(xué)效果，同時(shí)又可以避免高消耗、高風(fēng)險(xiǎn)帶來的問題。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要，采用高新技術(shù)，使學(xué)生在高度仿真的虛擬場(chǎng)景中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，且具有可重復(fù)和共享的特點(diǎn)，越來越受到師生歡迎。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要類別與基本形式

信息技術(shù)的飛速發(fā)展為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理念、模式及方法也隨之發(fā)生了深刻變革。目前，國內(nèi)外虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源包括電子教材、視頻、課件和軟件等[3]，但是不同類別和形式的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)有其各自特征，見表1。

表1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要類別與基本形式

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不同點(diǎn)

虛擬仿真是仿真技術(shù)和虛擬技術(shù)的交互應(yīng)用，通過兩者的深度融合構(gòu)建出可交互的虛擬世界[3]。學(xué)生在虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境學(xué)習(xí)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的知識(shí)并模擬相關(guān)操作，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、用品、?duì)象、步驟及操作方法等，融合情景教學(xué)、啟發(fā)教學(xué)、互動(dòng)教學(xué)于一體，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)有很大不同（見表2）。

表2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較

4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有諸多優(yōu)點(diǎn)

4.1 可幫助學(xué)生克服心理障礙

醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)大多需要用到青蛙、蟾蜍、小白鼠、兔子等動(dòng)物，但是，大部分學(xué)生并未接觸過這些動(dòng)物，不了解它們的習(xí)性，再加上動(dòng)物在受到驚嚇時(shí)會(huì)出現(xiàn)抓、咬及大小便失禁等情況，使許多學(xué)生產(chǎn)生畏懼和厭惡心理，不愿動(dòng)手操作。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可消除學(xué)生因?yàn)槲粗鴮?duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物產(chǎn)生的心理障礙，使其愿意學(xué)習(xí)并嘗試進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。

4.2 具有很強(qiáng)的示教作用

學(xué)生課前可以通過醫(yī)學(xué)虛擬仿真教學(xué)軟件學(xué)習(xí)并模擬實(shí)驗(yàn)過程。如小白鼠的捉拿和給藥、家兔的麻醉固定及手術(shù)操作等。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，多數(shù)學(xué)生難以看清示教過程，且由于時(shí)間限制，教師的示教往往只能進(jìn)行一次，學(xué)生很難掌握操作要領(lǐng)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)恰恰可以解決該問題，它可以借助圖片、視頻、動(dòng)畫、聲音、文字等詳細(xì)介紹操作步驟、儀器使用方法、注意事項(xiàng)等，創(chuàng)建模擬場(chǎng)景，起到示教作用。學(xué)生課前可以隨時(shí)隨地反復(fù)學(xué)習(xí)，掌握操作要領(lǐng)，規(guī)范操作方法，熟悉注意事項(xiàng)，帶著問題有目的地到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，減少操作失誤，牢固掌握操作技術(shù)。

4.3 可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)仿真度高，直觀性強(qiáng)，可以模擬整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，將難以理解的、抽象復(fù)雜的操作簡(jiǎn)單、直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，且呈現(xiàn)過程人性化，增加了學(xué)習(xí)的趣味性，操作錯(cuò)誤時(shí)會(huì)有提示，糾正后方可繼續(xù)進(jìn)行。學(xué)生可多次實(shí)驗(yàn)操作，掌握實(shí)驗(yàn)流程，在此過程中學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作產(chǎn)生好奇心，并期待將虛擬變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，獲得成就感。

4.4 可提高實(shí)驗(yàn)成功率

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課前，學(xué)生觀看虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的實(shí)驗(yàn)錄像、模擬實(shí)驗(yàn)操作步驟，熟悉并掌握實(shí)驗(yàn)關(guān)鍵操作，包括藥物的配制和注射方法、手術(shù)方法及儀器的調(diào)試使用等。學(xué)生通過反復(fù)練習(xí)，在進(jìn)行傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)就能對(duì)操作過程做到心中有數(shù)，快速進(jìn)入狀態(tài)，提高實(shí)驗(yàn)效率及成功率。

4.5 可節(jié)省教學(xué)資源，增加實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要寬敞的實(shí)驗(yàn)教室，大量藥品試劑、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物以及精密的儀器設(shè)備等，成本高、耗資大；近幾年招生規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，學(xué)校軟硬件都難以在短時(shí)間內(nèi)全面提升，使得學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)減少。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以反復(fù)操作且具有共享性，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，學(xué)生還可以隨時(shí)登錄系統(tǒng)進(jìn)行練習(xí)，增加了實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)。在一定程度上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)也減少或避免了有毒有害實(shí)驗(yàn)藥品對(duì)學(xué)生造成的危害，提高了實(shí)驗(yàn)的安全性，且可以寓教于樂，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

4.6 可培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)之前，教師通過作業(yè)的形式要求學(xué)生進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，記錄學(xué)習(xí)過程中發(fā)現(xiàn)的問題、感興趣的或比較難操作的步驟，學(xué)生帶著問題有目的地進(jìn)行學(xué)習(xí)，長此以往必將養(yǎng)成主動(dòng)學(xué)習(xí)的習(xí)慣，并提升發(fā)現(xiàn)問題、解決問題能力。

5 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)也存在一些問題，應(yīng)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)結(jié)合使用

盡管虛擬仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)很多，但其并不能取代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)通過電腦或手機(jī)端操作，學(xué)生無法真正體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜程度，缺少傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中同學(xué)之間的相互協(xié)作與溝通交流，也缺乏操作技能的鍛煉機(jī)會(huì)。因此，兩者必須相互結(jié)合，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在先，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作在后，互為補(bǔ)充，開闊學(xué)生視野，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并將抽象的內(nèi)容具體化、形象化，給學(xué)生留下深刻的印象，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)的理解和掌握，達(dá)到培養(yǎng)實(shí)用型和技能型人才的目的。

6 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)未來發(fā)展趨勢(shì)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)必不可少的一部分，但是，目前虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)仍存在一些問題，未來虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)應(yīng)從以下幾方面著手。

6.1 學(xué)校與企業(yè)加強(qiáng)合作，提高虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)水平

盡管醫(yī)學(xué)院校具有眾多醫(yī)學(xué)教育資源，在實(shí)驗(yàn)過程中可以根據(jù)實(shí)際情況形成新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，但是缺乏平臺(tái)開發(fā)的軟硬件條件和技術(shù)隊(duì)伍。只有與企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，結(jié)合雙方的需求，優(yōu)化資源配置，才能制作出真正有利于提高教學(xué)水平的虛擬仿真作品，特別是要結(jié)合經(jīng)典實(shí)驗(yàn)開發(fā)作品，加強(qiáng)學(xué)科交叉互融，以獲取更多學(xué)習(xí)資料，拓展知識(shí)，滿足教學(xué)需求。

6.2 增強(qiáng)虛擬操作的仿真性

調(diào)查顯示[4]，學(xué)生建議虛擬實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)更具參與性；建議設(shè)置實(shí)驗(yàn)意外場(chǎng)景；利用AR和VR技術(shù)，使虛擬仿真實(shí)驗(yàn)更具仿真性，同時(shí)提高學(xué)生分析問題、解決問題能力，帶給個(gè)人沉浸式的感官體檢。未來虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)應(yīng)以此為導(dǎo)向，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中參與度更高，提高實(shí)驗(yàn)效果。

6.3 建立有效的師生評(píng)價(jià)與反饋體系

師生是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用者，在實(shí)際應(yīng)用過程中更容易發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的不足之處。建立有效的師生評(píng)價(jià)與反饋體系，可使發(fā)現(xiàn)的問題及時(shí)得以反饋，并以此為出發(fā)點(diǎn)，引導(dǎo)師生共同參與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品研發(fā)過程，開發(fā)出實(shí)用型、功能性更強(qiáng)的仿真軟件，有效應(yīng)用于醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)。

總之，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的引入和應(yīng)用可彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，兩者相互結(jié)合，通過線上線下混合式教學(xué)，真正做到把“教”與“學(xué)”融為一體，為學(xué)生提供一個(gè)開放、自主、交互的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，也使實(shí)驗(yàn)教學(xué)擺脫了對(duì)器械設(shè)備、場(chǎng)所、課時(shí)等的限制，從而使實(shí)驗(yàn)教學(xué)變得更加便捷、生動(dòng)、高效[5]。學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，從而達(dá)到教與學(xué)的良性互動(dòng)[6]。不管是在疫情當(dāng)下還是在今后的信息化時(shí)代，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)作為醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一道亮麗的風(fēng)景線，定會(huì)成為提高醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的重要手段，并不斷推動(dòng)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。