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[摘 要] 机能学虚拟仿真实验作为一种新型的实验教学手段，比传统实验更能促进实验目的的达到，是对“3R”原则的践行，同时避开了传统实验过程中的安全隐患。但作为一种虚拟的实验系统，学生在其中无法完全体会实验的真实性和复杂性，也不利于学生协作精神和科学思维能力等的培养，加之有的学校管理层及教师现代化实验教学意识不强，所以目前机能学虚拟仿真实验教学并没有得到广泛开展。因此，要增强广大师生现代化实验教学的意识，加大虚拟仿真技术在实验教学中的应用。为了更好地提高实验教学质量、提升学生的综合能力，更有效地促进机能学实验教学目的的达到，最好采用“虚实结合”的实验方式。
[关 键 词] 机能学;虚拟仿真技术;教学实践;开展现状
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2020）43-0148-02
随着现代信息技术的发展，虚拟仿真技术得到迅速发展，也逐渐走进校园，特别是在实验教学中的应用逐渐得到了广大教育工作者的接纳。机能学包括生理学、药理学、病理生理学三门基础医学课程。机能学实验课的目的是通过实验的基本知识、基本技能和基本方法的学习、训练，验证、巩固已学机能学科理论知识，同时培养学生的综合素质，即自学能力、动手操作能力、科学思维能力和协作能力、文字表达能力等。课题组通过实验教学实践和问卷等方式对虚拟仿真技术在机能学实验教学中的应用进行了研究与探讨。
一、对象与方法
（一）对象
六盘水职业技术学院2018级高3康复（1、2、3、4、5、6）班学生和贵州医科大学、遵义医科大学、六盘水职业技术学院、安顺职业技术学院、黔南民族医学高等专科学校机能学教师。
（二）方法
比较教学法和问卷调查法。以药理学实验“地西泮的抗惊厥作用”为例，在2018级高3康复（1、2、3、4、5、6）班开展同班比较教学，先开展“传统的动物实验教学”，随即通过机能学虚拟仿真平台开展“虚拟仿真实验教学”，实验结束后调查，了解学生对两种不同实验方式的体验情况，向331人发布问卷，318人答卷，答卷率为96.07%。同时通过问卷星对贵州医科大学、遵义医科大学等两所本科院校及六盘水职业技术学院、安顺职业技术学院、黔南民族医学高等专科学校等三所高职高专院校的32名机能学教师进行了“机能学虚拟仿真实验教学开展情况”问卷调查，了解机能学虚拟仿真实验在各校的开展情况。采用Excel分析法对结果进行统计分析。
二、结果与分析
在所调查的32位机能学教师中有11位是本科院校的教师，21位是高职高专的教师，涉及临床医学、药学、检验学、影像学、影像技术、康复治疗技术及其他等专业的机能学课程的教学。从问卷结果显示，所调查的本科院校都自建有或购买有“机能学虚拟仿真教学平台”，11位本科院校的机能学教师中只有4位自学校建有或购买后就一直使用机能学虚拟仿真教学平台开展仿真实验教学，占36.36%;在所调查的21位高职高专的教师中，只有3位使用过机能学虚拟仿真教学平台，占14.29%;在所调查的32位教师中，13位“不知道或不记得学校是否有此平台”，占40.63%，7位是因為感觉教学效果不好，所以不常用;而对“最好的实验方式”，7位教师认为传统动物实验方式，占21.88%，1位教师认为虚拟仿真实验方式，占3.13%，15位教师认为传统动物实验与虚拟仿真实验相结合，占46.88%，9位教师未作答。
三、讨论
（一）虚拟仿真实验比传统实验更能促进实验目的的达到
随着医学教育的发展，医药卫生专业招生人数逐年增加，不可避免地存在实验指导老师、实验场地面积、实验设备及实验耗材等相对不足，学生往往只能6～8人甚至10人一组进行实验，大多数学生只能协助或观摩，导致对操作过程及相关知识的理解基本还是处于似是而非的模糊层面，不能有效达到“验证、巩固已学理论知识”的目的。机能学虚拟实验教学平台是在计算机系统中采用虚拟现实技术，创造各种虚拟实验环境，使学生可以像在真实的环境中一样运用各种虚拟实验器械和设备，对建立起来的实验模型进行实时仿真操作[1]。借此平台开展虚拟仿真实验教学，不受时间、空间、实验器械和试剂、动物耗材等限制，每个学生都可以完成整个操作过程，而且可以反复操作，更利于学生对相关知识的掌握。
（二）机能学虚拟仿真实验教学是对“3R”原则的践行
“3R”原则由英国动物学家Russell和微生物学家Burch于1959年出版的《人道主义实验动物原理》一书中第一次提出[2]。目前已逐渐被接受并被运用于生物医学研究中，且在实践中得到进一步发展。所谓“3R”原则，即减少（reduction）、替代（replacement）和优化（refinement）原则[3]。传统的机能学实验有许多是动物实验，在实验标本的制作及实验后动物的处理方面都明显有悖于“3R”原则和实验用动物福利宗旨[4]。虚拟仿真实验教学是利用虚拟现实技术，创造虚拟实验环境，使用计算机实验模型替代活体动物进行实时仿真操作，既达到了实验教学的目的，又践行了“3R”原则，其是“3R”原则与现代信息技术相结合的具体展现。
（三）存在问题与措施
1.存在问题
（1）随着虚拟仿真技术的发展，在国家政策的引导和支持下，有的学校积极开展了虚拟仿真实验教学平台建设工作，不少教师也积极尝试在机能学实验教学中开展虚拟仿真实验教学[5-7]，但还没有得到广泛开展。从调查结果显示，有的学校特别是一些高职高专学校还没有虚拟仿真实验教学平台，而购买了的学校也没有很好应用，甚至有不少教师不知道或不记得学校有此平台，使其成为“摆设”，可见虚拟仿真实验教学还有待进一步推广。 （2）虚拟仿真实验操作过程程序化，学生无法完全体会真实实验的复杂性，比如其结果是预期性的，让学生不能体验实验的误差或失败，不利于学生科学思维能力的培养。另外，虚拟仿真实验是单独完成的，不利于培养学生的协作精神，这些都背离了机能学实验教学的目的。从表中也可以看出，相比较而言，学生还是更喜欢看得见、摸得着的动物实验。
2.措施
（1）要增强现代化实验教学的意识，加快学校虚拟仿真实验教学平台建设与应用，2013年8月，教育部高教司发出《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司[2013]94号）[8]。2017年7月，教育部办公厅发布了《关于2017—2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》，都旨在深入推进信息技术与高等教育实验教学的深度融合[5]。可见虚拟仿真实验教学是实验教学发展的必然趋势，学校管理层及机能学教师都应主动适应，跟上现代化实验教学的发展。
（2）虚实结合，相互补充。传统的动物实验难以适应现代教育的发展，同时还涉及实验动物保护的人道主义及存在一定的安全隐患，导致机能学实验教学的有效开展受到很大限制，特别是2011年东北某高校实验教学动物实验中发生了学生感染布鲁氏菌病的重大教学责任事故后，教育部办公厅专门发文（教高厅〔2011〕1号），要求加强高等学校动物实验安全管理工作[9]，有的学校为了安全，逐渐减少了动物实验项目的开展，这对学生的培养显然是不利的。而虚拟仿真实验可以回避传统动物实验存在的所有问题，让学生高效、安全地完成实验。但虚拟仿真实验不能完全替代传统的动物实验，如前述因其“虚”，操作过程程序化，不利于学生科学思维能力、协作精神等的培养。所以最好的是虚实结合的实验方式，可以先用少量动物开展传统实验，让学生有了真实的体验，再到平台上进行模拟操作，弥补动物实验过程中的不足。二者互相补充，扬长避短，从实验效果及对学生的培养方面都比单独开展传统实验或虚拟仿真实验更有优势，更益于机能学实验目的的达到。
四、小结
通过教学实践和调查研究显示，机能学虚拟仿真实验作为一种新型的实验教学手段，比传统实验更能促进实验目的的达到，也可以实现实验动物保护的人道主义，是“3R”原则与现代信息技术相结合的具体展现，同时保证了实验过程的安全性。但作为一种虚拟的实验系统，学生在其中无法完全体会实验的真实性和复杂性，也不利于学生协作精神和科学思维能力等的培养，加之有的学校管理层及教师现代化实验教学意识不强，所以目前机能学虚拟仿真实验教学并没有得到广泛开展。在信息技术高速发展的大环境下，广大师生应增强现代化实验教学的意识，加大虚拟仿真技术在实验教学中的应用。為了更好地提高实验教学质量、提升学生的综合能力，更有效地促进机能学实验教学目的的达到，最好采用“虚实结合”的实验方式，二者互相补充，扬长避短，更能实现信息技术与实验教学的深度融合。
参考文献：
[1]吕慧明.虚拟仿真实验教学平台在护理机能学实验教学中的应用[J].教育教学论坛，2016，11（44）：273-274.
[2]贺争鸣，李冠民，邢瑞昌.3R理论的形成、发展及在生命科学研究中的应用[J].实验动物科学与管理，2000，17（3）：43-47.
[3]林扬眉.3R原则在生理学实验教学中的应用浅析[J].卫生职业教育，2010，28（6）：135-136.
[4]胡小敏，陈怡，杨东旭，等.机能实验教学中对实验动物实行“3R”原则的应用[J].中国医学装备，2011，8（12）：84-86.
[5]尚曼，马德禄，焦建杰，等.药理学虚拟仿真实验教学平台建设与应用[J].基础医学教育，2018，20（11）：1020-1022.
[6]马艳.机能学虚拟仿真实验教学系统在生理学实验教学中的应用研究[J].卫生职业教育，2020，38（5）：98-99.
[7]齐晓娟，李光伟，卢长柱，等.医学机能实验学中开展虚拟仿真实验教学的调查及分析[J].中国高等医学教育，2019，5：92-93.
[8]曹霞，陈红霞，张丽君，等.虚拟仿真技术在机能学实验教学中的应用：以湖北科技学院为例[J].湖北科技学院学报，2019，39（4）：122-125.
[9]赖红，曹永实，陈菊辉.药学本科实验教学中实验动物管理规范化的现状分析[J].华西药学杂志，2019，34（5）：545-548.
编辑 张 俐
[关 键 词] 机能学;虚拟仿真技术;教学实践;开展现状
[中图分类号] G712 [文献标志码] A [文章编号] 2096-0603（2020）43-0148-02
随着现代信息技术的发展，虚拟仿真技术得到迅速发展，也逐渐走进校园，特别是在实验教学中的应用逐渐得到了广大教育工作者的接纳。机能学包括生理学、药理学、病理生理学三门基础医学课程。机能学实验课的目的是通过实验的基本知识、基本技能和基本方法的学习、训练，验证、巩固已学机能学科理论知识，同时培养学生的综合素质，即自学能力、动手操作能力、科学思维能力和协作能力、文字表达能力等。课题组通过实验教学实践和问卷等方式对虚拟仿真技术在机能学实验教学中的应用进行了研究与探讨。
一、对象与方法
（一）对象
六盘水职业技术学院2018级高3康复（1、2、3、4、5、6）班学生和贵州医科大学、遵义医科大学、六盘水职业技术学院、安顺职业技术学院、黔南民族医学高等专科学校机能学教师。
（二）方法
比较教学法和问卷调查法。以药理学实验“地西泮的抗惊厥作用”为例，在2018级高3康复（1、2、3、4、5、6）班开展同班比较教学，先开展“传统的动物实验教学”，随即通过机能学虚拟仿真平台开展“虚拟仿真实验教学”，实验结束后调查，了解学生对两种不同实验方式的体验情况，向331人发布问卷，318人答卷，答卷率为96.07%。同时通过问卷星对贵州医科大学、遵义医科大学等两所本科院校及六盘水职业技术学院、安顺职业技术学院、黔南民族医学高等专科学校等三所高职高专院校的32名机能学教师进行了“机能学虚拟仿真实验教学开展情况”问卷调查，了解机能学虚拟仿真实验在各校的开展情况。采用Excel分析法对结果进行统计分析。
二、结果与分析
在所调查的32位机能学教师中有11位是本科院校的教师，21位是高职高专的教师，涉及临床医学、药学、检验学、影像学、影像技术、康复治疗技术及其他等专业的机能学课程的教学。从问卷结果显示，所调查的本科院校都自建有或购买有“机能学虚拟仿真教学平台”，11位本科院校的机能学教师中只有4位自学校建有或购买后就一直使用机能学虚拟仿真教学平台开展仿真实验教学，占36.36%;在所调查的21位高职高专的教师中，只有3位使用过机能学虚拟仿真教学平台，占14.29%;在所调查的32位教师中，13位“不知道或不记得学校是否有此平台”，占40.63%，7位是因為感觉教学效果不好，所以不常用;而对“最好的实验方式”，7位教师认为传统动物实验方式，占21.88%，1位教师认为虚拟仿真实验方式，占3.13%，15位教师认为传统动物实验与虚拟仿真实验相结合，占46.88%，9位教师未作答。
三、讨论
（一）虚拟仿真实验比传统实验更能促进实验目的的达到
随着医学教育的发展，医药卫生专业招生人数逐年增加，不可避免地存在实验指导老师、实验场地面积、实验设备及实验耗材等相对不足，学生往往只能6～8人甚至10人一组进行实验，大多数学生只能协助或观摩，导致对操作过程及相关知识的理解基本还是处于似是而非的模糊层面，不能有效达到“验证、巩固已学理论知识”的目的。机能学虚拟实验教学平台是在计算机系统中采用虚拟现实技术，创造各种虚拟实验环境，使学生可以像在真实的环境中一样运用各种虚拟实验器械和设备，对建立起来的实验模型进行实时仿真操作[1]。借此平台开展虚拟仿真实验教学，不受时间、空间、实验器械和试剂、动物耗材等限制，每个学生都可以完成整个操作过程，而且可以反复操作，更利于学生对相关知识的掌握。
（二）机能学虚拟仿真实验教学是对“3R”原则的践行
“3R”原则由英国动物学家Russell和微生物学家Burch于1959年出版的《人道主义实验动物原理》一书中第一次提出[2]。目前已逐渐被接受并被运用于生物医学研究中，且在实践中得到进一步发展。所谓“3R”原则，即减少（reduction）、替代（replacement）和优化（refinement）原则[3]。传统的机能学实验有许多是动物实验，在实验标本的制作及实验后动物的处理方面都明显有悖于“3R”原则和实验用动物福利宗旨[4]。虚拟仿真实验教学是利用虚拟现实技术，创造虚拟实验环境，使用计算机实验模型替代活体动物进行实时仿真操作，既达到了实验教学的目的，又践行了“3R”原则，其是“3R”原则与现代信息技术相结合的具体展现。
（三）存在问题与措施
1.存在问题
（1）随着虚拟仿真技术的发展，在国家政策的引导和支持下，有的学校积极开展了虚拟仿真实验教学平台建设工作，不少教师也积极尝试在机能学实验教学中开展虚拟仿真实验教学[5-7]，但还没有得到广泛开展。从调查结果显示，有的学校特别是一些高职高专学校还没有虚拟仿真实验教学平台，而购买了的学校也没有很好应用，甚至有不少教师不知道或不记得学校有此平台，使其成为“摆设”，可见虚拟仿真实验教学还有待进一步推广。 （2）虚拟仿真实验操作过程程序化，学生无法完全体会真实实验的复杂性，比如其结果是预期性的，让学生不能体验实验的误差或失败，不利于学生科学思维能力的培养。另外，虚拟仿真实验是单独完成的，不利于培养学生的协作精神，这些都背离了机能学实验教学的目的。从表中也可以看出，相比较而言，学生还是更喜欢看得见、摸得着的动物实验。
2.措施
（1）要增强现代化实验教学的意识，加快学校虚拟仿真实验教学平台建设与应用，2013年8月，教育部高教司发出《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司[2013]94号）[8]。2017年7月，教育部办公厅发布了《关于2017—2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》，都旨在深入推进信息技术与高等教育实验教学的深度融合[5]。可见虚拟仿真实验教学是实验教学发展的必然趋势，学校管理层及机能学教师都应主动适应，跟上现代化实验教学的发展。
（2）虚实结合，相互补充。传统的动物实验难以适应现代教育的发展，同时还涉及实验动物保护的人道主义及存在一定的安全隐患，导致机能学实验教学的有效开展受到很大限制，特别是2011年东北某高校实验教学动物实验中发生了学生感染布鲁氏菌病的重大教学责任事故后，教育部办公厅专门发文（教高厅〔2011〕1号），要求加强高等学校动物实验安全管理工作[9]，有的学校为了安全，逐渐减少了动物实验项目的开展，这对学生的培养显然是不利的。而虚拟仿真实验可以回避传统动物实验存在的所有问题，让学生高效、安全地完成实验。但虚拟仿真实验不能完全替代传统的动物实验，如前述因其“虚”，操作过程程序化，不利于学生科学思维能力、协作精神等的培养。所以最好的是虚实结合的实验方式，可以先用少量动物开展传统实验，让学生有了真实的体验，再到平台上进行模拟操作，弥补动物实验过程中的不足。二者互相补充，扬长避短，从实验效果及对学生的培养方面都比单独开展传统实验或虚拟仿真实验更有优势，更益于机能学实验目的的达到。
四、小结
通过教学实践和调查研究显示，机能学虚拟仿真实验作为一种新型的实验教学手段，比传统实验更能促进实验目的的达到，也可以实现实验动物保护的人道主义，是“3R”原则与现代信息技术相结合的具体展现，同时保证了实验过程的安全性。但作为一种虚拟的实验系统，学生在其中无法完全体会实验的真实性和复杂性，也不利于学生协作精神和科学思维能力等的培养，加之有的学校管理层及教师现代化实验教学意识不强，所以目前机能学虚拟仿真实验教学并没有得到广泛开展。在信息技术高速发展的大环境下，广大师生应增强现代化实验教学的意识，加大虚拟仿真技术在实验教学中的应用。為了更好地提高实验教学质量、提升学生的综合能力，更有效地促进机能学实验教学目的的达到，最好采用“虚实结合”的实验方式，二者互相补充，扬长避短，更能实现信息技术与实验教学的深度融合。
参考文献：
[1]吕慧明.虚拟仿真实验教学平台在护理机能学实验教学中的应用[J].教育教学论坛，2016，11（44）：273-274.
[2]贺争鸣，李冠民，邢瑞昌.3R理论的形成、发展及在生命科学研究中的应用[J].实验动物科学与管理，2000，17（3）：43-47.
[3]林扬眉.3R原则在生理学实验教学中的应用浅析[J].卫生职业教育，2010，28（6）：135-136.
[4]胡小敏，陈怡，杨东旭，等.机能实验教学中对实验动物实行“3R”原则的应用[J].中国医学装备，2011，8（12）：84-86.
[5]尚曼，马德禄，焦建杰，等.药理学虚拟仿真实验教学平台建设与应用[J].基础医学教育，2018，20（11）：1020-1022.
[6]马艳.机能学虚拟仿真实验教学系统在生理学实验教学中的应用研究[J].卫生职业教育，2020，38（5）：98-99.
[7]齐晓娟，李光伟，卢长柱，等.医学机能实验学中开展虚拟仿真实验教学的调查及分析[J].中国高等医学教育，2019，5：92-93.
[8]曹霞，陈红霞，张丽君，等.虚拟仿真技术在机能学实验教学中的应用：以湖北科技学院为例[J].湖北科技学院学报，2019，39（4）：122-125.
[9]赖红，曹永实，陈菊辉.药学本科实验教学中实验动物管理规范化的现状分析[J].华西药学杂志，2019，34（5）：545-548.
编辑 张 俐