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文件名称:医学高等教育视角下的虚拟仿真实验教学平台建设探析.docx
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更新时间:2025-06-08
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文档摘要

医学高等教育视角下的虚拟仿真实验教学平台建设探析

虚拟仿真技术,又称虚拟现实技术,是用计算机创建一个可视化实验操作环境,通过操作这些虚拟实验仪器或设备,即可进行各种实验,达到与真实实验相一致的教学目的和要求。虚拟仿真技术具有多感知性、沉浸感、交互性和构想性等特征,该系统通过在计算机环境中建立的虚拟实验环境,使实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验操作,实现模拟操作人员的各种感官反馈,使其获得身临其境的学习体验。

医学教育一直以来都是一种实践性很强的学科,医学的服务对象是人,其理论是建立在实验基础之上的,因此实验教学是医学专业教育必不可少的重要环节。然而传统医学实验教学模式在如今信息技术高速发展过程中存在些许局限性,主要表现在:

1.受医学伦理学的限制。随着人们对医学伦理学的逐步重视,以及医患关系的日趋紧张,医学生在临床实践中获得的动手机会越来越少,特别是有如心肺复苏急救、临床穿刺治疗等技能操作更是不允许学生直接在病人身体上进行。

2.实验特殊条件的限制。部分医学实验项目涉及多种高致病菌和剧毒性物质等,如高致病性病原微生物、放射性和剧毒类物质,实验人员和学生可能会面临较大的风险,因此对实验条件要求非常高,学校一般不具备面向全体学生开设此类实验项目的条件。

3.动物实验不可逆性、实验成本和资源的限制。大多数医学实验项目所需实验仪器设备昂贵、试剂耗材价格较高,或者某些实验动物损耗较多或较贵,尤其是人体解剖实验所需要的尸体等条件限制,往往导致实验项目的开展难以达到理想的实验效果。

由于以上医学伦理和客观条件等因素的限制,导致部分医学生实践动手能力不强、临床思维欠缺、创新意识不够、专业能力不足,已成为严重制约医学人才培养质量的“瓶颈”问题。因此将虚拟仿真技术运用于医学实验教学,充分利用现代信息技术,开发具有良好交互性、开放性、共享性等特点的开放式网络化虚拟实验教学系统,建设虚拟仿真实验教学平台,为实验教学改革提供了新的途径,为解决制约医学人才培养量的“瓶颈”问题提供了新的思路,增加了学生更多更好地了解实验内容和动手操作的机会,学生可通过运用各种虚拟实验器械和设备,对实验动物或标本、仿真人体器官等进行虚拟操作,可以实现较好的实验教学效果。因此有必要对虚拟仿真实验在医学实验教学中的建设进行研究和探索。

一、虚拟仿真实验供方角度

(一)医学虚拟仿真实验中心的建设

1.虚拟仿真实验中心管理系统及软件模块建设

虚拟仿真实验教学资源管理系统和虚拟仿真实验软件模块是建立医学虚拟仿真实验教学中心的重要组成部分,虚拟仿真实验室信息化管理系统的建设应当依照“统一规划、快捷实施、资源共享、统一集成”的原则,紧密结合虚拟仿真实验室的实际情况及发展规划,以建立实验室科学化、智能化、门户化管理为重点,以高效率的业务管理、有效的管理监控、完全的实验教学资源统一集成管理与开放服务为宗旨,以充分发挥实验室资源利用效率,服务于师生为目标,进一步满足实验室使用者和管理者的需求,实现实验室从门户集成、实验资源、实验教学、创新实践、实验开放到实验过程、实验人员以及设备耗材的全方位立体化智能管理。

我国已出现了很多适用于不同高校的实验管理系统,但大多数系统功能较为单一,难以适应不同学校不同学科的具体教学情况,所以各大高校都在积极搭建自己的实验管理系统。青岛大学2017年搭建了基于web的实验管理系统,使实验的管理工作更加高效、规范;云南大学2015年对高校实验教学管理系统进行了研究与分析,实现了教学信息的资源共享,提高了实验教学的工作效率。因此对于医学院校而言,建立一个具有医学特色的虚拟仿真实验管理系统,应满足以下要求:

(1)管理系统的整合性。医学院校有着学科丰富、各学科间实验项目间差异大、实验项目专业性强、实验操作难度大等特点,因此医学院校的虚拟仿真实验教学无法将所有学科的所有实验项目在一个平台上实现,管理系统的建设需要具备通用的整合功能,方便所有学科接入,按照每个学科自身的特殊要求,建立不同的虚拟仿真实验项目,系统对所有项目进行进行分类汇总,展示在网页上,供学生选择操作。

(2)管理系统功能的完整性与可靠性。管理系统更重要的作用应当是对学生前台操作和实验教师后台操作的管理,学生用户前台操作内容必须包括学生登录、实验操作、实验报告提交、在线测试、个人信息显示修改、在线提问等功能;实验教师后台操作内容包括完成平台的维护、信息的查询、实验作业的布置、批阅实验报告、统计学生成绩等,具体内容包括:①对实验老师、学生、班级的管理,允许管理员对学生的身份进行批量导入与管理,包括学校、学号、年级、班级、小组、姓名、性别、地址、邮编、联系电话、Email地址等身份认证信息;学生和实验教师的权限应当分级别设置,便于学生实验操作,也方便教师加以管理。②对实验项目、实验内容的管理,管理员可根据