摘要：針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的資源有限、時(shí)間空間限制、操作風(fēng)險(xiǎn)高等問題，本研究引入虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，探討了虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)在中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用。首先分析了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)與問題，其次對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)概述進(jìn)行闡述，然后探討虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)容與設(shè)計(jì)亮點(diǎn)，最后介紹系統(tǒng)在中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用實(shí)踐。本研究旨在為中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育提供一種創(chuàng)新教學(xué)模式，以提高學(xué)生的實(shí)踐技能與綜合能力，從而提升教學(xué)質(zhì)量與效率。

關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)；職業(yè)醫(yī)學(xué)教育；醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

一、引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育中具有重要地位，它對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與臨床技能具有不可替代的作用。然而，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在部分限制，無法滿足教學(xué)需求。而虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)作為一種新興的教學(xué)手段，具備實(shí)時(shí)反饋、高度的互動(dòng)性及豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容等特點(diǎn)。通過模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境與操作，為學(xué)生提供了更便捷、有效、安全的學(xué)習(xí)方式，為解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題提供了新的可能。

二、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨的挑戰(zhàn)與問題

在中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式正面臨多重挑戰(zhàn)。首要問題是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本高昂，直接造成教學(xué)資源緊張，使學(xué)生難以參與實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。與此同時(shí)，教師在面對(duì)眾多學(xué)生時(shí)，往往無法給予每位學(xué)生足夠的指導(dǎo)，從而影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。此外，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式在提升學(xué)生的動(dòng)手能力與實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)方面也顯得力不從心。再加上資源、時(shí)間與空間上的限制，以及實(shí)驗(yàn)操作的高風(fēng)險(xiǎn)性，成為制約傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的瓶頸。這些限制與問題，一方面影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，另一方面對(duì)中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育的教學(xué)質(zhì)量構(gòu)成了威脅。這種背景下，尋求全新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，已成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)教育的迫切需求。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)概述

（一）功能與特點(diǎn)

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)基于計(jì)算機(jī)技術(shù)，是一款創(chuàng)新型教學(xué)工具，它利用高度仿真的模擬技術(shù)，再現(xiàn)了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境與各類儀器設(shè)備，使學(xué)生在無需進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室情況下就可以完成各種實(shí)驗(yàn)操作，并深入體驗(yàn)探索的樂趣。該系統(tǒng)一方面能夠模擬實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果，生成精確的波形與數(shù)據(jù)，幫助學(xué)生更直觀地掌握實(shí)驗(yàn)原理，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；另一方面可以根據(jù)學(xué)生的操作實(shí)時(shí)反饋，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的互動(dòng)性與有效性。同時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)還為學(xué)生提供了一個(gè)自主學(xué)習(xí)的平臺(tái)，學(xué)生能夠按照學(xué)習(xí)進(jìn)度與興趣，隨時(shí)隨地完成實(shí)驗(yàn)操作，提升了學(xué)習(xí)的自主性與靈活性。此外，教師也能夠通過虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)監(jiān)控學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)度，并提供及時(shí)的指導(dǎo)與反饋，以使實(shí)驗(yàn)教學(xué)更高效且具有針對(duì)性。

（二）在中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育中應(yīng)用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)具有多重優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)在以下方面：首先，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)緩解了實(shí)驗(yàn)室資源緊張問題。通過虛擬模擬，系統(tǒng)為學(xué)生提供了足夠的實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，無需擔(dān)心設(shè)備損壞、實(shí)驗(yàn)室座位不足等問題，保障了每位學(xué)生都可以獲得必要的實(shí)踐操作機(jī)會(huì)[1]。其次，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)打破了時(shí)間、空間的限制。學(xué)生能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)完成實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，無論課前預(yù)習(xí)還是課后復(fù)習(xí)，都可以隨時(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，大幅度提升了學(xué)習(xí)的便捷性與靈活性。最后，該系統(tǒng)有助于顯著提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新能力。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境為學(xué)生提供了更多的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與自主探索的空間，學(xué)生能夠自由嘗試不同的實(shí)驗(yàn)方案，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力。

四、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)內(nèi)容與設(shè)計(jì)亮點(diǎn)

（一）豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與設(shè)備介紹

系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)，為了保證學(xué)生可以獲得最廣泛、最深入的醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)知識(shí)，首要考慮的是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的豐富性與設(shè)備的全面性。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)不僅提供了從基礎(chǔ)到臨床全方位的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還涵蓋了眾多學(xué)科領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，助力學(xué)生系統(tǒng)、全面地掌握醫(yī)學(xué)知識(shí)。與此同時(shí)，系統(tǒng)還高度模擬了真實(shí)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中的設(shè)備，包括但不限于顯微鏡、心電圖機(jī)等，以使學(xué)生可以在虛擬空間中自由操作高端設(shè)備，深入了解設(shè)備的性能與操作流程。這一創(chuàng)新設(shè)計(jì)解決了資源有限、設(shè)備短缺等傳統(tǒng)教學(xué)難題，同時(shí)為學(xué)生提供了更生動(dòng)、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。通過使用虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，使學(xué)生能夠隨時(shí)隨地完成實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，不受時(shí)間與空間的限制，提高了他們的學(xué)習(xí)效率與實(shí)踐能力。

（二）機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)的仿真模擬

針對(duì)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)的特殊性，系統(tǒng)特別設(shè)計(jì)了高度仿真的模擬環(huán)境，使學(xué)生在虛擬空間中體驗(yàn)真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程。虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)借助高度仿真的虛擬環(huán)境，使學(xué)生身臨其境地完成機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足。在仿真環(huán)境中，學(xué)生能夠觀察實(shí)驗(yàn)對(duì)象的變化過程，理解實(shí)驗(yàn)背后的科學(xué)原理，并通過交互式操作提升實(shí)踐技能[2]。

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)還提供了豐富的案例與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，幫助學(xué)生掌握機(jī)能學(xué)知識(shí)，并培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析與解決問題的能力。通過機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)的仿真模擬，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)為中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育打造了一個(gè)便捷、高效的實(shí)踐學(xué)習(xí)平臺(tái)，有力地促進(jìn)了醫(yī)學(xué)教育創(chuàng)新。這種仿真模擬的教學(xué)模式不僅有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還有助于顯著提升學(xué)生的實(shí)踐能力與綜合素質(zhì)。

（三）實(shí)驗(yàn)輔助模塊：知識(shí)庫與準(zhǔn)備室

除了實(shí)驗(yàn)外，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)還提供豐富的知識(shí)庫與實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室，為學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前后提供必要的支持。其中，知識(shí)庫涵蓋了海量的實(shí)驗(yàn)資料與理論知識(shí)，方便學(xué)生隨時(shí)查閱，支持了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與研究。而實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備室則為學(xué)生提供了一個(gè)實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備平臺(tái)，使學(xué)生能夠模擬實(shí)驗(yàn)前的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，如實(shí)驗(yàn)步驟的梳理、器械的選擇等，為后續(xù)的正式實(shí)驗(yàn)打下了基礎(chǔ)[3]。這兩個(gè)輔助模塊充分考慮了不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的靈活性與便利性。通過運(yùn)用這些輔助模塊，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)在中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育中展現(xiàn)出了強(qiáng)大的創(chuàng)新性與實(shí)用性，有力地推動(dòng)了醫(yī)學(xué)教育的現(xiàn)代化進(jìn)程。實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備工作如圖1所示。

（四）開放與擴(kuò)展：自定義實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

為了更好地滿足不同專業(yè)與教師的需求，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)特別注重開放性與擴(kuò)展性，支持用戶自定義實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)。該系統(tǒng)允許教師按照教學(xué)需求，靈活創(chuàng)建與修改實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的限制。通過自定義實(shí)驗(yàn)，使教師能夠輕松地將最新的醫(yī)學(xué)研究成果融入教學(xué)中，設(shè)計(jì)出具有創(chuàng)新性與針對(duì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而更好地迎合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求[4]。同時(shí)，系統(tǒng)還支持模擬多種不同的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，如模擬不同病理狀態(tài)下的生理反應(yīng)等，幫助學(xué)生更直觀、全面地掌握醫(yī)學(xué)知識(shí)。這種開放與擴(kuò)展的設(shè)計(jì)理念，顯著提升了虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的適應(yīng)性與實(shí)用性，使系統(tǒng)可以更精準(zhǔn)地滿足中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育的多樣化需求，從而為培養(yǎng)具備實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神的醫(yī)學(xué)人才提供有力支撐。

（五）技能評(píng)估與網(wǎng)絡(luò)考試

為了檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)還提供技能評(píng)估與網(wǎng)絡(luò)考試功能，保證可以在實(shí)踐中不斷鍛煉學(xué)生的醫(yī)學(xué)技能。其中，技能評(píng)估模塊通過模擬真實(shí)的臨床環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中展示其操作技能，系統(tǒng)則按照預(yù)設(shè)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)打分，從而客觀、評(píng)估學(xué)生的實(shí)操能力。而網(wǎng)絡(luò)考試模塊則提供便捷的在線測(cè)試平臺(tái)，使學(xué)生能夠隨時(shí)隨地參加理論考試，系統(tǒng)自動(dòng)批改試卷并給出成績，提高了評(píng)估的準(zhǔn)確性與效率。這種技能評(píng)估與網(wǎng)絡(luò)考試相結(jié)合的方式，不僅使評(píng)估過程更準(zhǔn)確、高效，還賦予了學(xué)生更多的學(xué)習(xí)便捷性與靈活性。并且利用該系統(tǒng)，使教師能夠及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)態(tài)，從而靈活調(diào)整教學(xué)策略，進(jìn)而提升醫(yī)學(xué)教育質(zhì)量與效果。

五、虛擬實(shí)驗(yàn)教系統(tǒng)在中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育應(yīng)用實(shí)踐

（一）多學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于多學(xué)科的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，顯著提升了教學(xué)質(zhì)量與效率。以藥理學(xué)、生理學(xué)、解剖學(xué)等學(xué)科的交融實(shí)驗(yàn)為例，系統(tǒng)巧妙地融合了多學(xué)科實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，成功構(gòu)建了一個(gè)模擬真實(shí)病患情況的虛擬環(huán)境。該環(huán)境中，需要學(xué)生靈活運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)，對(duì)模擬的病患進(jìn)行分析、精準(zhǔn)診斷及治療。具體而言，面對(duì)模擬的急性心肌梗塞患者，需要學(xué)生在限定的時(shí)間內(nèi)，結(jié)合患者的癥狀表現(xiàn)、心電圖數(shù)據(jù)及血液檢測(cè)結(jié)果做出準(zhǔn)確判斷，并快速制定治療與用藥方案。這些案例的虛擬模擬教學(xué)，一方面有助于檢驗(yàn)學(xué)生的理論知識(shí)掌握情況，另一方面在緊張的時(shí)間限制下，有助于鍛煉學(xué)生的臨床決策能力與團(tuán)隊(duì)合作精神。通過系統(tǒng)的多學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生可以在模擬的真實(shí)場(chǎng)景中將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化成技能，從而為日后投身醫(yī)學(xué)事業(yè)打下基礎(chǔ)。

（二）綜合性與人體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

特別是在綜合性與人體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)得到了充分發(fā)揮，為學(xué)生提供了更生動(dòng)、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)體驗(yàn)。該系統(tǒng)基于大量現(xiàn)實(shí)、真實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以精準(zhǔn)模擬人體在疾病狀態(tài)下的生理與病理變化，使學(xué)生在高度仿真的虛擬環(huán)境中完成實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)細(xì)致觀察與分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。以心臟病患者診斷與治療模擬實(shí)驗(yàn)為例，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)可以精準(zhǔn)模擬患者的心電圖、血流動(dòng)力學(xué)等生理參數(shù)，需要學(xué)生根據(jù)這些數(shù)據(jù)做出準(zhǔn)確診斷，并制定合適的治療方案[5]。

在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生能夠直觀地看到藥物如何作用于患者的心臟，以及不同治療方案的對(duì)比效果。這樣的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不僅有助于幫助學(xué)生鞏固基礎(chǔ)理論知識(shí)，還有助于提升學(xué)生的實(shí)操能力與臨床思維。此外，為了還原真實(shí)環(huán)境，該系統(tǒng)注重細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，如實(shí)驗(yàn)步驟的嚴(yán)謹(jǐn)性、醫(yī)療器械的操作手感，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中感受真實(shí)的醫(yī)學(xué)實(shí)踐。

（三）高級(jí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的引入

隨著教學(xué)需求的不斷提升，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)還引入高級(jí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)生的深入學(xué)習(xí)提供支持。以微創(chuàng)手術(shù)訓(xùn)練為例，系統(tǒng)逼真地模擬了手術(shù)室環(huán)境，學(xué)生在虛擬手術(shù)室中完成手術(shù)操作，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)反饋操作準(zhǔn)確度，幫助學(xué)生掌握精細(xì)的手術(shù)技巧。與此同時(shí)，還能夠整合諸如復(fù)雜的心臟病手術(shù)等場(chǎng)景，幫助學(xué)生得以更全面、深入地掌握手術(shù)流程、器械操作以及患者管理等方面的知識(shí)。此外，系統(tǒng)還通過模擬真實(shí)的病理環(huán)境，為學(xué)生提供高級(jí)的病理分析實(shí)驗(yàn)。學(xué)生能夠觀察與分析虛擬切片，從而增強(qiáng)他們對(duì)疾病診斷與治療策略的理解。通過引入真實(shí)實(shí)驗(yàn)案例，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)在中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大的潛力與價(jià)值。

（四）應(yīng)用案例與教學(xué)效果評(píng)估

在中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)已經(jīng)表現(xiàn)出卓越的應(yīng)用效果。以某醫(yī)學(xué)?？茖W(xué)校為例，在解剖學(xué)課程中，教師利用系統(tǒng)模擬真實(shí)的人體解剖過程，學(xué)生在虛擬環(huán)境中觀察與分析人體結(jié)構(gòu)。學(xué)生能夠自由操作虛擬解剖工具，探索并學(xué)習(xí)人體的各部位。在藥理學(xué)課程中，系統(tǒng)用于模擬藥物在人體內(nèi)的代謝過程，使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)了解不同藥物的作用機(jī)制與副作用。學(xué)生也可設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，以驗(yàn)證不同藥物對(duì)虛擬病患的影響，并結(jié)合結(jié)果靈活調(diào)整治療方案。通過對(duì)該院校學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)估，發(fā)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用使學(xué)生在理論知識(shí)與實(shí)踐技能方面均取得了明顯提升，證明虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)在中等職業(yè)醫(yī)學(xué)教育中具有廣泛的應(yīng)用前景與潛在的推廣價(jià)值。

六、結(jié)束語

綜上所述，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)于提高教學(xué)效果、解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的難題、提升學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，以及培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能與綜合能力等方面具有重要作用。伴隨科技的發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)將更加成熟，逐漸替代部分傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要輔助手段。

作者單位：楊娜 曲阜中醫(yī)藥學(xué)校

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[5]彭琴.“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)+翻轉(zhuǎn)課堂”應(yīng)用于病理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究與實(shí)踐[J].教育進(jìn)展，2023，13（09）：7133-7138.