醫(yī)學(xué)職業(yè)院校生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探討

常陸林，王福娟，李君艷，張偉林

（江門(mén)中醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院，廣東 江門(mén) 529000）

生理學(xué)是一門(mén)連接基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)的主干課程，是研究生物體及其各組成部分功能活動(dòng)及其規(guī)律的科學(xué)，是生物科學(xué)的一個(gè)重要分支[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生理學(xué)教學(xué)的重要構(gòu)成部分，占有重要地位。生理學(xué)實(shí)驗(yàn)是以動(dòng)物實(shí)驗(yàn)為主，研究活機(jī)體的正常生命活動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。通過(guò)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)，探討生物體各組成部分功能活動(dòng)及其規(guī)律，理解書(shū)本知識(shí)的涵義，從而促進(jìn)知識(shí)的內(nèi)化和應(yīng)用，提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

虛擬實(shí)驗(yàn)室是一種借助于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的新型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，是現(xiàn)有各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)室包括相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)操作以及實(shí)驗(yàn)信息資源等的虛擬化數(shù)字化。虛擬實(shí)驗(yàn)室是未來(lái)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要發(fā)展方向之一[2]。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以分為遠(yuǎn)程控制實(shí)驗(yàn)即某一現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)實(shí)現(xiàn)，仿真實(shí)驗(yàn)即虛擬構(gòu)想成的實(shí)驗(yàn)室。虛擬實(shí)驗(yàn)室提供了嶄新的教學(xué)環(huán)境用于進(jìn)行各類(lèi)虛擬實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)。本文將對(duì)醫(yī)學(xué)職業(yè)院校生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性和可行性進(jìn)行探討。

1 生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性

1.1 傳統(tǒng)教學(xué)資源已不能滿足學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求

隨著高等學(xué)校辦學(xué)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，快速擴(kuò)張?jiān)谛Ｈ藬?shù)與有限的高等學(xué)校教學(xué)資源之間的供需矛盾日益突出。據(jù)教育部《2017年教育統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)》顯示，目前已備案的職業(yè)院校為1 388所，專(zhuān)任教師482 070，在校的專(zhuān)科學(xué)生數(shù)11 040 549人，生師比22∶1。目前生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)大部分一直沿用著課上教師講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、方法和演示?shí)驗(yàn)步驟，課下學(xué)生書(shū)寫(xiě)完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告的傳統(tǒng)模式。這種傳統(tǒng)教學(xué)模式的最大問(wèn)題是學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性沒(méi)有被調(diào)動(dòng)，教學(xué)過(guò)程僵化，教學(xué)效果不理想，學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功率低。加之現(xiàn)在學(xué)生人數(shù)較多，教師很難針對(duì)每組學(xué)生的情況做相應(yīng)的教學(xué)安排，最終得到的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想。

1.2 生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要

醫(yī)學(xué)職業(yè)院校的培養(yǎng)目標(biāo)是為農(nóng)村、社區(qū)基層醫(yī)療單位培養(yǎng)具有良好職業(yè)道德，掌握醫(yī)學(xué)基本知識(shí)、基本理論與專(zhuān)業(yè)技能，具有一定發(fā)展?jié)摿蛣?chuàng)新精神的實(shí)用型醫(yī)學(xué)人才，教學(xué)目的強(qiáng)調(diào)傳授實(shí)用性知識(shí)和培養(yǎng)動(dòng)手能力，重視發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在醫(yī)學(xué)教育中扮演著重要的角色，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)踐技能和動(dòng)手能力，是實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)職業(yè)院校培養(yǎng)目標(biāo)的一個(gè)重要手段，但是傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)受到實(shí)驗(yàn)人數(shù)、實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)等諸多限制，尚未完全發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢(shì)功能，因此，探尋新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式勢(shì)在必行，虛擬實(shí)驗(yàn)室的仿真性、資源共享性、互動(dòng)性、易用性、用戶自主性和許多其他優(yōu)勢(shì)使其成為完美的選擇。

1.3 生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是實(shí)現(xiàn)生理學(xué)教學(xué)目標(biāo)的內(nèi)在需要

生理學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)是基于生理學(xué)理論，以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為主，研究正常生命活動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)科學(xué)。通過(guò)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，加深對(duì)書(shū)本知識(shí)涵義的理解，探討生物體及其各組成部分功能活動(dòng)及其規(guī)律，從而促進(jìn)知識(shí)的吸收和應(yīng)用，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。生理學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)是醫(yī)學(xué)生首次接觸的以活體動(dòng)物為研究對(duì)象的一門(mén)實(shí)驗(yàn)學(xué)科，要求學(xué)生的動(dòng)手能力較強(qiáng)。因此，教學(xué)中要取得理想的教學(xué)效果，就要讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟和環(huán)節(jié)上下功夫，但是實(shí)驗(yàn)課中學(xué)時(shí)少，學(xué)生多，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物數(shù)量有限。因此，建立生理學(xué)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室具有十分重要的意義。

1.4 生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)為生理學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂提供了教學(xué)基礎(chǔ)

作為一種新的教學(xué)模式，翻轉(zhuǎn)課堂從產(chǎn)生至今一直被國(guó)內(nèi)外教育領(lǐng)域廣泛關(guān)注。最近10年間，翻轉(zhuǎn)課堂已經(jīng)成為北美教育領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，北美越來(lái)越多的學(xué)校接受并逐漸踐行這種教育教學(xué)改革，國(guó)內(nèi)對(duì)翻轉(zhuǎn)課堂的關(guān)注度逐年升高。翻轉(zhuǎn)課堂要從少數(shù)研究者的實(shí)踐探索發(fā)展成為信息化環(huán)境中一種新型的教學(xué)理論，首先就要能夠提供具有實(shí)踐引導(dǎo)性的教學(xué)設(shè)計(jì)模式，改建現(xiàn)有的課堂教學(xué)模式以求獲得更優(yōu)的教學(xué)效果。鑒于此，可將翻轉(zhuǎn)課堂視為一種在信息化環(huán)境中創(chuàng)新型教學(xué)流程的教學(xué)設(shè)計(jì)理論。在虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)下，將翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式運(yùn)用到生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，這種教學(xué)理念對(duì)解決生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間不足、操作機(jī)會(huì)少、實(shí)驗(yàn)成功率不高的問(wèn)題具有一定的借鑒價(jià)值。

2 生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的可行性

2.1 生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是信息技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物

現(xiàn)代信息技術(shù)的快速發(fā)展以及技術(shù)的不斷成熟，使虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建具有廣闊的應(yīng)用前景。2015年教育部批準(zhǔn)建設(shè)了100個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，全國(guó)各高校也根據(jù)實(shí)際情況，從校情出發(fā)，大力開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在很多領(lǐng)域已取得了突破性的進(jìn)展，其虛擬技術(shù)已經(jīng)日漸成熟。虛擬實(shí)驗(yàn)室將改變?nèi)藗円酝膶W(xué)習(xí)方式，無(wú)論是教師還是學(xué)生，都可以自主地隨時(shí)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室或?qū)嵱?xùn)室，進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)學(xué)習(xí)。

2.2 生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)技術(shù)已趨成熟

虛擬實(shí)驗(yàn)室所需要的技術(shù)主要包括演示型實(shí)驗(yàn)和操作型實(shí)驗(yàn)兩種，其中演示型實(shí)驗(yàn)技術(shù)較為簡(jiǎn)單，操作型實(shí)驗(yàn)因涉及更多的交互技術(shù)而比前者復(fù)雜，而生理學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室側(cè)重于演示型，不需要特別復(fù)雜的交互技術(shù)。另外，國(guó)內(nèi)外相類(lèi)似的虛擬實(shí)驗(yàn)室，其中安徽醫(yī)科大學(xué)、南京醫(yī)科大學(xué)和廣州醫(yī)科大學(xué)3所本科院校已建設(shè)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心；武漢大學(xué)、南方醫(yī)科大學(xué)、空軍軍醫(yī)大學(xué)（原第四軍醫(yī)大學(xué)）、海軍軍醫(yī)大學(xué)（原第二軍醫(yī)大學(xué)）、廣西醫(yī)科大學(xué)、南昌大學(xué)和濰坊醫(yī)學(xué)院7所本科院校建有基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)相關(guān)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心[3]，都可以為醫(yī)學(xué)職業(yè)院校建立生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室提供有益的參考。另外，與工科類(lèi)虛擬實(shí)驗(yàn)室相比，生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室投入低，我院生理學(xué)實(shí)驗(yàn)中心擁有的成都泰蒙生物信號(hào)采集處理系統(tǒng)完全能夠保證虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的成功建立。因此生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室只需很少的資金投入進(jìn)一步完善即可獲得良好的教學(xué)資源。

生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下采用計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)，是生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)有益補(bǔ)充，對(duì)學(xué)生而言起到知識(shí)預(yù)習(xí)、鞏固及強(qiáng)化的作用，對(duì)教師而言則起到輔助教學(xué)、提高教學(xué)效果的作用。生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)是信息技術(shù)與教育融合發(fā)展的產(chǎn)物，是利用信息技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)教育模式創(chuàng)新的成果，這將充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，有利于信息化環(huán)境下學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)能力的提高，有利于教學(xué)方式與教育模式的創(chuàng)新，充分發(fā)揮信息化建設(shè)對(duì)教育變革的促進(jìn)作用。