淺談關于科研型研究生虛擬實驗室教學的重要性論文

研究生畢業論文 時間:2019-01-08 我要投稿

  摘要:本文介紹了科研型研究生的醫學實驗教育存在的各種客觀問題,并通過調查了解我校科研型研究生對醫學實驗教學方式改革的真實需求,進一步闡明虛擬實驗室教學的重要性及在醫學高等院校建立虛擬實驗室的必要性。

  關鍵詞:虛擬實驗室 醫學實驗教育 科研型研究生教育

  1 醫學實驗教育的現狀

  (1)課時減少、教學質量難以保證:隨著課改的進行,提倡減少上課時間以學生能動性學習為主,各門課的課時數都在減少,然而,在減少理論課課時的同時實驗課的課時同樣相應的減少,那么就面臨著這樣的問題:減少的實驗課的內容得不到學習,或者內容不減但匆匆了事學得不精。

  (2)醫學實驗涉及的內容大都難于理解,比較抽象,例如ELISA、PCR等現代醫學常用技術,學生都是從微觀水平理解其原理以進行分析,而學生在實驗課中操作及觀察結果則是宏觀水平,即使得到實驗結果,卻不能深刻體會其反應原理,對于實驗意義、適用范圍的理解更是不充分。

  (3)現有的教學模式:現有的教學模式都是老師用有限的課時匆匆講完所學的很多內容,上實驗課時也是老師先講解實驗步驟,自己再一步一步做,與其說自己做實驗不如說體會實驗過程,學生在其中很少能夠得到思考,只是機械地完成課程任務,這樣的教學模式無法培養學生學習的主觀能動性與創造性,更不會深刻理解教學內容從而學以致用。

  (4)課堂實驗開展的僅僅只是一部分有代表性、易操作、經濟、常用的簡單實驗,對于那些需要昂貴儀器、比較耗時的實驗大多并不開展。尤其是有些實驗可能學生本身會很有興趣,希望親自感受而學校卻并未開展的,這無疑對于學生的積極性會起到消極作用。

  (5)實驗課的資源緊張:無論在哪門實驗課中同學們經常會被要求分組,從而多人共做一次實驗,而開展的實驗大都較為簡單可以自己獨立完成,而且有時好不容易可以共同做一次復雜實驗,還因為資源緊張而被要求做教學實驗,沒有鍛煉機會,這些都不利于學生動手能力的提高、對實驗的理解。

  (6)醫學相關技術的發展與開展技術實驗的落后:理論課上學生經常會了解一些先進的實驗技術,充分學習常用的實驗技術,可是在實驗中我們往往面對的是過時淘汰的機器,甚至有的機器自己并沒有上手調試的機會而僅僅是看,這樣就會更加打消學生的積極性,久而久之也會使學生自身產生懶惰、依賴心理。

  2 科研型研究生的需求

  經過調查發現我校科研型研究生對醫學實驗教學方式改革的需求主要有下列幾方面:

  (1)通過理論課可以讓學生初步理解實驗原理,了解其應用范圍,然后通過實踐中遇到的問題進行思考,確定自己解決相應問題的方法。

  (2)學生應該有獨立動手的機會,可以體驗實驗中所要面臨的各種問題,積累經驗,即使出錯也會找到原因進行糾正,這樣才會不斷的強化、深刻理解、從而可以應用自如。

  (3)無論是常規還是較先進的技術都可以得到鍛煉,并且對于一些耗時較長、不需要觀察過程的實驗可以忽略其過程而較快的觀察結果,省時省力。

  3 虛擬實驗室教學的重要性

  3.1 虛擬實驗室(virtual laboratory)的定義

  虛擬實驗室是由計算機生成的一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機系統。是由以計算機仿真技術為核心的虛擬實驗和用于運行虛擬實驗的網絡結構等構成的實驗室。其核心虛擬實驗是指按照實驗教學的基本要求,在計算機系統中采用虛擬現實技術實現的各種虛擬實驗環境,以虛擬現實技術為基礎,實驗者可以像在真實的環境中一樣運用各種虛擬實驗器械和設備,對建立起來的實驗模型進行實時仿真操作,完成各種預定的實驗項目,所取得的學習或訓練效果等值于甚至優于在真實環境中所取得的效果。虛擬實驗的開展符合教學現代化的要求,有利于學生素質的提高。

  3.2 虛擬實驗室的優點

  (1)多感知性:虛擬實驗室運用虛擬現實技術,除了一般計算機技術所具有的視覺感知之外,還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運動感知,甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。理想的虛擬現實技術應該具有人所具有的一切感知功能。由于相關技術,特別是傳感技術的限制,目前虛擬現實技術所具有的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺、運動等幾種。

  (2)交互性:是指學生在虛擬實驗室中用人類的自然技能實現對虛擬環境的操作。通過身體運動等自然技能,實現對環境中對象的操作;運用虛擬模擬技術計算機則根據學習者的身體運動等,來實時調整環境中相關對象的狀態。這種交互性可以使醫學院校在保證辦學質量的前提下,大大降低辦學成本。

  (3)現實性:虛擬實驗室通過虛擬現實技術可以最大限度地模擬實驗,盡量創造其真實性,可以充分估計到學生操作過程中遇到的各種實際問題,例如,學生在操作過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生操作中應注意的相關基本問題。

  (4)開放性:實驗者可以自由地進入或退出虛擬實驗室,具有良好的開放性。學生隨時可以進行模擬實驗,這成為他們預習與復習實驗的好幫手。增加了學生的實驗有效時數,提高了實驗效率,對實現實驗內容的遠程教育起到了很大的推動作用。

  雖然,虛擬實驗室在各個方面都顯現出優越性,但其也有自身的弊端。例如長期處于虛擬環境中難免會對現實生活中的實驗缺乏實物感,不能預期突發狀況;長期處于理想環境中對于提高學生的心理素質、積累經驗同樣產生影響;對于那些需要觀察實驗過程的實驗也不能很好地體會。盡管如此,這些不足還是可以通過經常進入真正的實驗室,切身感受實驗過程而彌補。

  4 結束語

  實驗是科學研究最重要的手段之一,科學的發展主要依賴實驗的發展,虛擬實驗室是一項非常好的教學方法,它是與許多相關學科領域交叉、集成的產物。虛擬實驗快速、方便、簡潔,比較真實地模擬了整個實驗的過程, 學生不受時間和空間限制隨時可以操作實驗,為科研型研究生提供了生動、逼真的實驗學習環境,學生能夠成為虛擬環境的一名參與者,可以極大地調動學生的學習積極性,突破實驗教學的重點、難點,在培養科研型研究生的實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展的實驗,將理論與實踐很好地結合起來學習。建設醫學虛擬實驗室符合當前高校的發展方向,將為實驗教學開辟新天地,應該被各高校廣泛應用,以提高高校學生的素質。這個領域的應用潛力是巨大的,應用前景也是很廣闊的。

  參考文獻

  [1] 王志榮,黃一虹.診斷學虛擬實驗室的創意與建立.中國高等醫學教育,2007.

  [2] 陳源紅,唐華英等.談談建設醫學免疫學虛擬實驗室的必要性.右江民族醫學院學報,2011.

  [3] 聶濱,曾照芳等.基于虛擬現實技術的醫學實驗室的構建研究.西北醫學教育,2006.

  [4] 周建軍.虛擬現實技術在醫學教育中的應用.醫學教育探索,2010.

  [5] 韓瑩,高興亞等.生理虛擬實驗室的建立與應用.醫學教育,2005.

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