医学职业院校生理学虚拟实验室建设的探讨

常陆林，王福娟，李君艳，张伟林

（江门中医药职业学院，广东 江门 529000）

生理学是一门连接基础医学与临床医学的主干课程，是研究生物体及其各组成部分功能活动及其规律的科学，是生物科学的一个重要分支[1]。实验教学是生理学教学的重要构成部分，占有重要地位。生理学实验是以动物实验为主，研究活机体的正常生命活动规律的实验科学。通过生理学实验课学习，探讨生物体各组成部分功能活动及其规律，理解书本知识的涵义，从而促进知识的内化和应用，提高学生发现问题、解决问题的能力。

虚拟实验室是一种借助于网络环境虚拟现实技术构建的新型实验系统，是现有各种教学实验室包括相应实验室环境、相关实验器材、实验对象、实验操作以及实验信息资源等的虚拟化数字化。虚拟实验室是未来实验室建设的重要发展方向之一[2]。虚拟实验室可以分为远程控制实验即某一现实实验室的真实实现，仿真实验即虚拟构想成的实验室。虚拟实验室提供了崭新的教学环境用于进行各类虚拟实验课程教学。本文将对医学职业院校生理学虚拟实验室建设的必要性和可行性进行探讨。

1 生理学虚拟实验室建设的必要性

1.1 传统教学资源已不能满足学习者的学习需求

随着高等学校办学规模的不断扩大，快速扩张在校人数与有限的高等学校教学资源之间的供需矛盾日益突出。据教育部《2017年教育统计数据》显示，目前已备案的职业院校为1 388所，专任教师482 070，在校的专科学生数11 040 549人，生师比22∶1。目前生理学实验的教学大部分一直沿用着课上教师讲解实验目的、原理、方法和演示实验步骤，课下学生书写完成实验报告的传统模式。这种传统教学模式的最大问题是学生学习主动性没有被调动，教学过程僵化，教学效果不理想，学生实验的成功率低。加之现在学生人数较多，教师很难针对每组学生的情况做相应的教学安排，最终得到的实验教学效果不理想。

1.2 生理学虚拟实验室的建设是现代医学实验教学的需要

医学职业院校的培养目标是为农村、社区基层医疗单位培养具有良好职业道德，掌握医学基本知识、基本理论与专业技能，具有一定发展潜力和创新精神的实用型医学人才，教学目的强调传授实用性知识和培养动手能力，重视发挥学生主观能动性。实验教学在医学教育中扮演着重要的角色，能够更好地培养学生独立学习、发现问题、分析问题、解决问题的能力，进一步提高学生的实践技能和动手能力，是实现医学职业院校培养目标的一个重要手段，但是传统的医学实验教学受到实验人数、实验经费、实验场地、实验学时等诸多限制，尚未完全发挥实验教学的优势功能，因此，探寻新的实验教学模式势在必行，虚拟实验室的仿真性、资源共享性、互动性、易用性、用户自主性和许多其他优势使其成为完美的选择。

1.3 生理学虚拟实验室的建设是实现生理学教学目标的内在需要

生理学实验学是基于生理学理论，以实验动物为主，研究正常生命活动规律的实验科学。通过生理学实验学习，加深对书本知识涵义的理解，探讨生物体及其各组成部分功能活动及其规律，从而促进知识的吸收和应用，提高学生解决实际问题的能力。生理学实验学是医学生首次接触的以活体动物为研究对象的一门实验学科，要求学生的动手能力较强。因此，教学中要取得理想的教学效果，就要让学生在实验的关键步骤和环节上下功夫，但是实验课中学时少，学生多，实验动物数量有限。因此，建立生理学学虚拟实验室具有十分重要的意义。

1.4 生理学虚拟实验室的建设为生理学实验学翻转课堂提供了教学基础

作为一种新的教学模式，翻转课堂从产生至今一直被国内外教育领域广泛关注。最近10年间，翻转课堂已经成为北美教育领域的热点之一，北美越来越多的学校接受并逐渐践行这种教育教学改革，国内对翻转课堂的关注度逐年升高。翻转课堂要从少数研究者的实践探索发展成为信息化环境中一种新型的教学理论，首先就要能够提供具有实践引导性的教学设计模式，改建现有的课堂教学模式以求获得更优的教学效果。鉴于此，可将翻转课堂视为一种在信息化环境中创新型教学流程的教学设计理论。在虚拟实验室平台下，将翻转课堂教学模式运用到生理学实验教学中，这种教学理念对解决生理学实验教学中学生实验时间不足、操作机会少、实验成功率不高的问题具有一定的借鉴价值。

2 生理学虚拟实验室建设的可行性

2.1 生理学虚拟实验室的建设是信息技术发展的产物

现代信息技术的快速发展以及技术的不断成熟，使虚拟实验室的构建具有广阔的应用前景。2015年教育部批准建设了100个国家级虚拟仿真实验教学中心，全国各高校也根据实际情况，从校情出发，大力开展虚拟仿真实验教学，在很多领域已取得了突破性的进展，其虚拟技术已经日渐成熟。虚拟实验室将改变人们以往的学习方式，无论是教师还是学生，都可以自主地随时进入虚拟实验室或实训室，进行各种实验或实训学习。

2.2 生理学虚拟实验室的建设技术已趋成熟

虚拟实验室所需要的技术主要包括演示型实验和操作型实验两种，其中演示型实验技术较为简单，操作型实验因涉及更多的交互技术而比前者复杂，而生理学网络虚拟实验室侧重于演示型，不需要特别复杂的交互技术。另外，国内外相类似的虚拟实验室，其中安徽医科大学、南京医科大学和广州医科大学3所本科院校已建设基础医学虚拟仿真实验中心；武汉大学、南方医科大学、空军军医大学（原第四军医大学）、海军军医大学（原第二军医大学）、广西医科大学、南昌大学和潍坊医学院7所本科院校建有基础医学相关虚拟仿真实验中心[3]，都可以为医学职业院校建立生理学虚拟实验室提供有益的参考。另外，与工科类虚拟实验室相比，生理学虚拟实验室投入低，我院生理学实验中心拥有的成都泰蒙生物信号采集处理系统完全能够保证虚拟实训平台的成功建立。因此生理学虚拟实验室只需很少的资金投入进一步完善即可获得良好的教学资源。

生理学虚拟实验室系统在网络环境下采用计算机虚拟仿真技术，是生理学实验教学的一个有益补充，对学生而言起到知识预习、巩固及强化的作用，对教师而言则起到辅助教学、提高教学效果的作用。生理学虚拟实验室的建设是信息技术与教育融合发展的产物，是利用信息技术来实现教育模式创新的成果，这将充分发挥现代信息技术的独特优势，有利于信息化环境下学习者自主学习能力的提高，有利于教学方式与教育模式的创新，充分发挥信息化建设对教育变革的促进作用。