虚拟实验室:学生技能训练的有效平台

孙 琍

（南京市莫愁中等专业学校，江苏 南京 210017）

200 6 年我校的一项教科研课题《职业学校优质教育资源的开发与共享的案例研究》被中央电教馆立项，围绕该项课题的研究，以计算机为基础的虚拟实验室被引入我校药剂专业学科课程的教学中。

虚拟实验室是一种基于Web技术、虚拟仿真技术构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统，是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化，教师可以克服在现有教学环境、教学条件、教学设施和方法、师资等诸多因素的局限，利用虚拟实验室来开展实践教学，使学生产生“沉浸”于等同真实环境的感受和体验，从而促进实践能力的提升。

1.目前中职药剂专业实践教学存在的问题及误区

1.1 实训基地建设经费投入不足

药剂专业是一个高成本投入的专业，实验仪器设备要求种类多、精密度较高，而实训基地经费投入不足，实验实训场地设备短缺、单一和落后的现状，不利于学生技能的培养。学校学生实验实训设备的不足，导致实验开出率较低，直接影响了学生职业技能水平的提高，制约了学生实践生产、技能的培养，在一定程度上也影响了毕业生的就业。就业困难的增加，又进一步强化了学生的升学取向和随之而来的招生困难，使药剂专业的发展受到制约。

1.2 师资力量薄弱，教学质量不高

通过中职学校近年来教师的聘用来看，从事教学工作的教师绝大多数是直接毕业的大学生，实践操作技能缺乏，很多药学专业的教师都没有生产一线的工作经验，存在着专业教师实践能力不强，在教学过程中就理论而讲理论、照本宣科、闭门造车等现象。他们不能够把握市场的需要，了解企业的用人需要，也不掌握最新的生产操作技能，在教学过程中存在着理论教学和实践教学的严重脱节现象。

随着药剂专业办学学校的增加，招生规模的扩大，导致学校师资数量不足。专业师生比例严重失调，双师型教师比例偏小，技能培训质量受到较大影响。一堂实验课往往四五十个学生挤在一间实验室里，一名带教老师应接不暇，教学效果可想而知。

1.3 实验开出率低，实践教学缺乏

在药剂专业实践训练中，会涉及毒性、腐蚀性、易燃易爆等特殊药品，为避免教学中的安全隐患，在教师实践经验不足的情况下，取消了一些实验实训内容

另外，有的药品价格昂贵，为节约成本，也导致部分学校取消了部分实验实训项目，再加上实验实训设备的不足、师资水平的制约等多种因素的影响，导致实验开出率低，实践教学缺乏，教育质量下降。

1.4 过分重视实践教学

纵观众多药剂专业的课程设置和学生素质情况，不难发现，绝大多数学校在课程设置上偏重实践教学，理论与实践各占课堂教学的一半，忽视了学生专业素养和综合素质的培养，加上技能大赛的推波助澜，导致师生对实践教学的过分重视，轻视理论学习和综合素质的培养。少部分有政策、资金支持的中职学校在“重视实践教学”的理念的影响下，盲目扩大实训基地规模，导致实验实训设备闲置，利用率低。

②对小波系数进行幅度拉伸预处理。根据小波变换分解后高频系数的标准差,判断是否需要对小波系数进行幅度拉伸预处理,预处理后的小波系数Dj,k。

2.虚拟实验室在目前实践教学现状下的特点和优势

2.1 虚拟实验室的特点

2.1.1 生动、逼真，无时间、空间的限制

虚拟实验室不受空间、时间的限制，为学生提供生动、逼真、形象的实验学习环境，不受场地、药品、安全性等主客观条件的限制，学生可以反复操作练习，达到熟练的目的，从而突破实验教学的重点、难点，了解到药学发展中较前沿的一些仪器（如质谱仪等）的结构、原理、操作步骤、实际应用中的注意事项，以及进行操作后出现的各种结果，为以后的学习及工作打下坚实的基础。

2.1.2 内容丰富，并可根据需要随时更新

利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实验室，其“设备”与“部件”多是虚拟的，系统中内容丰富，对实验室常见仪器设备，常用药品及实验动物图文并茂地介绍，起到辅助教师教学的效果，并可以根据需要随时生成新的设备。教学内容可以不断更新，使实践训练及时跟上技术的发展。

2.1.3 操作仿真，有利于学生学习兴趣的提升

2.1.4 无材料损耗，无安全隐患

虚拟实验室利用计算机还原真实事件，无危险性，也无实际器材的耗损及消耗，学生可以做一些带有危险性的试验，以及一些高消耗试验。学生可以不厌其烦地反复练习，通过虚拟过程详细了解其原理、操作条件、操作过程，在无危险、无消耗的情况下直至掌握操作技能为止。

2.2 虚拟实验室的优势

利用虚拟现实技术建立起来的药学虚拟实验室，与传统实验室相比，有难以比拟的优势。

2.2.1 节省成本

在药剂专业的实践教学过程中，由于设备、场地、经费等硬件的限制，许多实验都无法进行。而利用虚拟实验室，学生足不出户便可以做各种实验，获得与真实实验一样的体会。在保证教学效果的前提下，极大的节省了成本。

2.2.2 规避风险

在药剂专业实践训练中，毒性、腐蚀性、易燃易爆等特殊药品在真实实验或操作中往往会带来各种危险，利用虚拟实验室进行虚拟实验，学生在虚拟的实验环境中，可以放心地去做各种危险的实验。例如:氢气燃烧、电泳实验等，学生可以反复操作，达到熟练掌握的目的。

2.2.3 打破空间、时间的限制

利用虚拟实验室，可以彻底打破时间与空间的限制。大到宇宙天体，小至药物分子结构，学生都可以进入物体的内部进行观察。一些需要几十年甚至上百年才能观察的变化过程，通过虚拟实验室，可以在很短的时间内呈现给学生观察。例如，孟德尔遗传定律，用果蝇做实验往往要几个月的时间，而虚拟技术在一堂课内就可以实现。

3.虚拟实验室在药剂专业实践教学中的地位

鉴于以上事实，笔者认为药学虚拟实验室的建设将在一定程度上解决目前存在的问题，有助于培养和巩固学生掌握技能，提升水平。其依据在于:药学虚拟实验室在计算机多媒体的基础上，充分利用虚拟现实技术，将药学实验过程中各种动静因素，如声、文、图等有机结合，通过计算机虚拟手段形象生动地展现出来，使学生全方位地获取丰富的信息，增加对实验过程和实验现象观察的清晰度，达到身临其境的效果，从而激发学习兴趣，促进教学效果的提升。

虚拟实验室有传统实验室不具备的一些优势，但笔者认为，虚拟实验室不能完全替代传统实验室，能力的提升来自于实践经验的累积。实践教学强调现实性，传统实验室的真实性、与生产岗位的一致性有助于学生亲身体验的获得。在技能训练中可利用虚拟实验室来辅助进行实践教学，将有助于技能训练质量的提高。虚拟实验室是促进学生技能训练的有效平台。

3.1 药剂专业课如药物分析应用性很强，对技能水平要求很高，学生刚接触化学一两年（中职学生），对专业课的实验实训教学非常不适应，在实验室里盲目性很强，不知要干吗，怎么干；实验实训中有的药品、试剂非常贵，有的又不太容易买到，学生对实验缺乏整体的了解，在实验过程中，造成大量浪费。通过虚拟实验室的模拟操作，使学生掌握实验流程及现象，熟悉操作步骤，减少盲目性，避免药品浪费。

3.2 从仪器和设备的角度来看的。专业课教学中所用的设备和仪器，基本上都和生产实际同步，有的甚至要更先进，这些设备和仪器一般价值都比较高，对维护和保养要求也比较高，同时也具有一定的危险性，如果直接给学生上手练习，仪器的损坏率比较高，安全隐患大，引入虚拟实验室后，使学生先在网上虚拟实验室进行操作，熟练后再直接进行仪器操作，从安全的角度以及设备的角度来说都比较好。笔者在《分析化学》课中引入虚拟实验室教学，取得了比较好的效果，有助于提高技能训练的有效性。

3.3 虚拟实验室只能作为技能训练的辅助手段，而不能替代实作训练，作为学校应重视实训基地的建设的合理性，实施项目化教学。中职教学重视技能培养，我们的学生出去以后主要是做一线操作工人，对他们的基本要求就是能根据操作规范独立进行操作，因此提供正确的示范和反复的实际操作仍然是提高技能水平的主要方法和手段。

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