談關(guān)于科研型研究生虛擬實(shí)驗室教學(xué)的重要性
虛擬實(shí)驗室是由計算機生成的一種可以創(chuàng )建和體驗虛擬世界的計算機系統，怎樣淺談關(guān)于科研型研究生虛擬實(shí)驗室教學(xué)的重要性?
論文關(guān)鍵詞 虛擬實(shí)驗室 醫學(xué)實(shí)驗教育 科研型研究生教育
論文摘 要 本文介紹了科研型研究生的醫學(xué)實(shí)驗教育存在的各種客觀(guān)問(wèn)題，并通過(guò)調查了解我�？蒲行脱芯可鷮︶t學(xué)實(shí)驗教學(xué)方式改革的真實(shí)需求，進(jìn)一步闡明虛擬實(shí)驗室教學(xué)的重要性及在醫學(xué)高等院校建立虛擬實(shí)驗室的必要性。
1 醫學(xué)實(shí)驗教育的現狀
(1)課時(shí)減少、教學(xué)質(zhì)量難以保證：隨著(zhù)課改的進(jìn)行，提倡減少上課時(shí)間以學(xué)生能動(dòng)性學(xué)習為主，各門(mén)課的課時(shí)數都在減少，然而，在減少理論課課時(shí)的同時(shí)實(shí)驗課的課時(shí)同樣相應的減少，那么就面臨著(zhù)這樣的問(wèn)題：減少的實(shí)驗課的內容得不到學(xué)習，或者內容不減但匆匆了事學(xué)得不精。
(2)醫學(xué)實(shí)驗涉及的內容大都難于理解，比較抽象，例如elisa、pcr等現代醫學(xué)常用技術(shù)，學(xué)生都是從微觀(guān)水平理解其原理以進(jìn)行分析，而學(xué)生在實(shí)驗課中操作及觀(guān)察結果則是宏觀(guān)水平，即使得到實(shí)驗結果，卻不能深刻體會(huì )其反應原理，對于實(shí)驗意義、適用范圍的理解更是不充分。
(3)現有的教學(xué)模式：現有的教學(xué)模式都是老師用有限的課時(shí)匆匆講完所學(xué)的很多內容，上實(shí)驗課時(shí)也是老師先講解實(shí)驗步驟，自己再一步一步做，與其說(shuō)自己做實(shí)驗不如說(shuō)體會(huì )實(shí)驗過(guò)程，學(xué)生在其中很少能夠得到思考，只是機械地完成課程任務(wù)，這樣的教學(xué)模式無(wú)法培養學(xué)生學(xué)習的主觀(guān)能動(dòng)性與創(chuàng )造性，更不會(huì )深刻理解教學(xué)內容從而學(xué)以致用。
(4)課堂實(shí)驗開(kāi)展的僅僅只是一部分有代表性、易操作、經(jīng)濟、常用的簡(jiǎn)單實(shí)驗，對于那些需要昂貴儀器、比較耗時(shí)的實(shí)驗大多并不開(kāi)展。尤其是有些實(shí)驗可能學(xué)生本身會(huì )很有興趣，希望親自感受而學(xué)校卻并未開(kāi)展的，這無(wú)疑對于學(xué)生的積極性會(huì )起到消極作用。
(5)實(shí)驗課的資源緊張：無(wú)論在哪門(mén)實(shí)驗課中同學(xué)們經(jīng)常會(huì )被要求分組，從而多人共做一次實(shí)驗，而開(kāi)展的實(shí)驗大都較為簡(jiǎn)單可以自己獨立完成，而且有時(shí)好不容易可以共同做一次復雜實(shí)驗，還因為資源緊張而被要求做教學(xué)實(shí)驗，沒(méi)有鍛煉機會(huì )，這些都不利于學(xué)生動(dòng)手能力的提高、對實(shí)驗的理解。
(6)醫學(xué)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展與開(kāi)展技術(shù)實(shí)驗的落后：理論課上學(xué)生經(jīng)常會(huì )了解一些先進(jìn)的實(shí)驗技術(shù)，充分學(xué)習常用的實(shí)驗技術(shù)，可是在實(shí)驗中我們往往面對的是過(guò)時(shí)淘汰的機器，甚至有的機器自己并沒(méi)有上手調試的機會(huì )而僅僅是看，這樣就會(huì )更加打消學(xué)生的積極性，久而久之也會(huì )使學(xué)生自身產(chǎn)生懶惰、依賴(lài)心理。
2 科研型研究生的需求
經(jīng)過(guò)調查發(fā)現我�？蒲行脱芯可鷮︶t學(xué)實(shí)驗教學(xué)方式改革的需求主要有下列幾方面：(1)通過(guò)理論課可以讓學(xué)生初步理解實(shí)驗原理，了解其應用范圍，然后通過(guò)實(shí)踐中遇到的問(wèn)題進(jìn)行思考，確定自己解決相應問(wèn)題的方法。(2)學(xué)生應該有獨立動(dòng)手的機會(huì )，可以體驗實(shí)驗中所要面臨的各種問(wèn)題，積累經(jīng)驗，即使出錯也會(huì )找到原因進(jìn)行糾正，這樣才會(huì )不斷的強化、深刻理解、從而可以應用自如。(3)無(wú)論是常規還是較先進(jìn)的技術(shù)都可以得到鍛煉，并且對于一些耗時(shí)較長(cháng)、不需要觀(guān)察過(guò)程的實(shí)驗可以忽略其過(guò)程而較快的觀(guān)察結果，省時(shí)省力。
3 虛擬實(shí)驗室教學(xué)的重要性
3.1 虛擬實(shí)驗室(virtual laboratory)的定義
虛擬實(shí)驗室是由計算機生成的一種可以創(chuàng )建和體驗虛擬世界的計算機系統。是由以計算機仿真技術(shù)為核心的虛擬實(shí)驗和用于運行虛擬實(shí)驗的網(wǎng)絡(luò )結構等構成的實(shí)驗室。其核心虛擬實(shí)驗是指按照實(shí)驗教學(xué)的基本要求，在計算機系統中采用虛擬現實(shí)技術(shù)實(shí)現的各種虛擬實(shí)驗環(huán)境，以虛擬現實(shí)技術(shù)為基礎，實(shí)驗者可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣運用各種虛擬實(shí)驗器械和設備，對建立起來(lái)的實(shí)驗模型進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真操作，完成各種預定的實(shí)驗項目，所取得的學(xué)習或訓練效果等值于甚至優(yōu)于在真實(shí)環(huán)境中所取得的效果。虛擬實(shí)驗的開(kāi)展符合教學(xué)現代化的要求，有利于學(xué)生素質(zhì)的提高。
3.2 虛擬實(shí)驗室的優(yōu)點(diǎn)
(1)多感知性：虛擬實(shí)驗室運用虛擬現實(shí)技術(shù)，除了一般計算機技術(shù)所具有的視覺(jué)感知之外，還有聽(tīng)覺(jué)感知、力覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、運動(dòng)感知，甚至包括味覺(jué)感知、嗅覺(jué)感知等。理想的虛擬現實(shí)技術(shù)應該具有人所具有的一切感知功能。由于相關(guān)技術(shù)，特別是傳感技術(shù)的限制，目前虛擬現實(shí)技術(shù)所具有的感知功能僅限于視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)、運動(dòng)等幾種。
(2)交互性：是指學(xué)生在虛擬實(shí)驗室中用人類(lèi)的自然技能實(shí)現對虛擬環(huán)境的操作。通過(guò)身體運動(dòng)等自然技能，實(shí)現對環(huán)境中對象的操作;運用虛擬模擬技術(shù)計算機則根據學(xué)習者的身體運動(dòng)等，來(lái)實(shí)時(shí)調整環(huán)境中相關(guān)對象的狀態(tài)。這種交互性可以使醫學(xué)院校在保證辦學(xué)質(zhì)量的前提下，大大降低辦學(xué)成本。
(3)現實(shí)性：虛擬實(shí)驗室通過(guò)虛擬現實(shí)技術(shù)可以最大限度地模擬實(shí)驗，盡量創(chuàng )造其真實(shí)性，可以充分估計到學(xué)生操作過(guò)程中遇到的各種實(shí)際問(wèn)題，例如，學(xué)生在操作過(guò)程中將試管放入離心機中，若未按要求放置，其可模擬出試管破壞，試劑損失的情景以提醒學(xué)生操作中應注意的相關(guān)基本問(wèn)題。
(4)開(kāi)放性：實(shí)驗者可以自由地進(jìn)入或退出虛擬實(shí)驗室，具有良好的開(kāi)放性。學(xué)生隨時(shí)可以進(jìn)行模擬實(shí)驗，這成為他們預習與復習實(shí)驗的好幫手。增加了學(xué)生的實(shí)驗有效時(shí)數，提高了實(shí)驗效率，對實(shí)現實(shí)驗內容的遠程教育起到了很大的推動(dòng)作用。
雖然，虛擬實(shí)驗室在各個(gè)方面都顯現出優(yōu)越性，但其也有自身的弊端。例如長(cháng)期處于虛擬環(huán)境中難免會(huì )對現實(shí)生活中的實(shí)驗缺乏實(shí)物感，不能預期突發(fā)狀況;長(cháng)期處于理想環(huán)境中對于提高學(xué)生的心理素質(zhì)、積累經(jīng)驗同樣產(chǎn)生影響;對于那些需要觀(guān)察實(shí)驗過(guò)程的實(shí)驗也不能很好地體會(huì )。盡管如此，這些不足還是可以通過(guò)經(jīng)常進(jìn)入真正的實(shí)驗室，切身感受實(shí)驗過(guò)程而彌補。
4 結束語(yǔ)
實(shí)驗是科學(xué)研究最重要的手段之一，科學(xué)的發(fā)展主要依賴(lài)實(shí)驗的發(fā)展，虛擬實(shí)驗室是一項非常好的教學(xué)方法，它是與許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物。虛擬實(shí)驗快速、方便、簡(jiǎn)潔，比較真實(shí)地模擬了整個(gè)實(shí)驗的過(guò)程, 學(xué)生不受時(shí)間和空間限制隨時(shí)可以操作實(shí)驗，為科研型研究生提供了生動(dòng)、逼真的實(shí)驗學(xué)習環(huán)境，學(xué)生能夠成為虛擬環(huán)境的一名參與者，可以極大地調動(dòng)學(xué)生的學(xué)習積極性，突破實(shí)驗教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，在培養科研型研究生的實(shí)際操作技能方面起到積極的作用并且可以接觸現有條件不能開(kāi)展的實(shí)驗，將理論與實(shí)踐很好地結合起來(lái)學(xué)習。建設醫學(xué)虛擬實(shí)驗室符合當前高校的發(fā)展方向，將為實(shí)驗教學(xué)開(kāi)辟新天地，應該被各高校廣泛應用，以提高高校學(xué)生的素質(zhì)。這個(gè)領(lǐng)域的應用潛力是巨大的，應用前景也是很廣闊的。
參考文獻
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