机能学虚拟实验室在实验教学中的作用探讨

李超彦 李德恒 张志国

（1 河南漯河医学高等专科学校生理学教研室，漯河462002；2 河南漯河医学高等专科学校机能实验中心，漯河462002）

机能学是一门实践性很强的学科，融合了生理学、药理学和病理生理学实验课程的核心内容，实验教学作为高等医学教学的重要组成部分，不仅可以巩固所学的理论知识，而且是学生接受实践锻炼、提高动手能力和综合思维能力的重要课，在实施素质教学方面有着理论课所不可替代的作用。虚拟实验室技术是随着计算机辅助教学功能的拓展而构建的可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，可以开展人机对话，发展互动式、开放式教学，有利于实验课前的预习、模拟及课后巩固[1]。

1 创建机能学虚拟实验室的意义

随着我国高等教育体制的改革，招生规模的扩大，现代信息技术的发展，传统的机能学实验教学受制于教师数量、实验室场地、仪器设施等的限制，已经远远不能满足实验教学的需要，而创建机能学虚拟实验室则为解决上述困难提供了一个新的思路。虚拟实验系统涵盖了60多套机能学的模拟仿真实验，有利于开展常规机能学实验，以及受仪器设备限制无法开展的实验项目，可以作为机能学实验教学的一个有益补充[2]。

2 机能学虚拟实验室的优势及局限

2.1 虚拟实验的优势 机能学是一门综合性实验学科，传统的实验教学过程是在实验室中实施完成的，牵涉到实验动物的准备、手术器械及药品、动物手术操作、观察项目实施等，实验操作比较复杂。因其实验操作过程真实性，导致在动物的麻醉、标本制备、仪器使用及连接过程中，一旦失误则导致实验中断。

虚拟实验是借助计算机辅助教学手段对真实实验的模拟或再现，通过人机互动由学生观看或参与操作的一种实验方式。实验过程包括模拟存在三维立体的实验室空间、实验动物、配套的仪器设施，展示手段包括静态或动态图片，视频及文字资料[3]。从而使实验过程不受场地、动物及试剂的制约，虚拟实验的易于操作及可重复性，使每位学生可以独立完成模拟实验，增加了学生的实验机会，提高了实验教学效果。

2.2 虚拟实验自身的局限性 机能学虚拟实验室教学有很大的优势，但过于侧重虚拟实验教学反而不利于提高实验教学质量。机能学是一门实践性很强的实验学科，通过机能学实验教学主要使学生基本的动物实验操作技能，如动物的麻醉、手术器械的使用、手术操作等，以便为后续的临床课程实习实践打下基础；通过在实验中观察到的各种刺激因素或药物对机体功能的影响，加深学生对课本理论知识的融会和进一步理解。虚拟实验侧重于实验过程的演示，学生主要以观察来获取实验技能，不利于培养学生的动手操作能力。

由于技术的限制，虚拟实验的实验过程均是预先设置的，虚拟的干扰或影响因素数量有限，而在真实的实验教学过程充满了复杂性、不确定性从而具有了探索性，更有利于提高学生参与实验的积极性，而学生对实验过程中的突发的故障或异常现象的处理，有利于培养学生分析和解决实际问题的能力。虚拟实验一般由单人人机对话完成，而真实的动物机能实验如家兔动脉血压的调节需要牵涉到麻醉、固定及手术操作，需要一组同学或一个团队共同参与，这种真实实验的参与过程更能培养学生的团队协作精神。

3 机能学虚拟实验室的地位

机能学虚拟实验减少了实验开设的场地、动物及试剂成本，使实验具有高度的可重复性和易于操作性，弥补了真实机能学实验参与实验操作的学生人数有限的不足，大大提高了学生的实验锻炼机会。但是虚拟实验在培养学生动手能力及团队协作精神方面略显不足，因此在机能学实验教学过程中，虚拟实验并不能代替真是的实验教学，可以作为实验教学的一种补充教学手段[4]。在真实的实验开始之前，学生可以利用机能学虚拟实验室预习模拟实验的过程，加深对实验原理、目的、实验过程的学习和理解，在真实的实验结束之后，机能学虚拟实验室可以作为学生复习巩固实验技能提供一个新的场所。因此应注意调整虚拟实验在实验教学中的比重，合理利用其教学优势，使之成为培养提高学生实验技能的一项有效教学手段。

综上所述，机能学虚拟实验室体现了实验教学的一种新的方向，因此我们要在机能学教学过程中注意真实实验与虚拟实验的相互结合和互相促进，实现虚实的有机衔接，更好的提高机能学实验的教学效果。

[1]谭海珠,杨棉华,陈丹芸.虚拟现实技术在医学中的发展与应用[J].医学教育探索,2005,6:410-412.

[2]刘爱东,王箐,田琳.虚拟实验在机能学实验教学中的应用与体会[J].西北医学教育,2012,1:88-90.

[3]戴淑芳,张蓓蓓,李连宏.医学机能虚拟实验室在多元化实验教学中的应用[J].医学信息,2010,4:849-849.

[4]谢忠好,陈醒言,范小芳.医学机能学教学虚拟实验的设计[J].温州医学院学报,2011,2:168-169.