摘 要 實驗教學是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)和實驗技能的重要方式，但傳統(tǒng)實驗教學存在諸多限制。虛擬實驗室通過其直觀、互動的教學體驗，有效提升了學生的理解能力和實驗技能，同時培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。然而，其引入也帶來了教學方法的轉變、學生適應性及評估難度等方面的問題。為此，文章提出了創(chuàng)新教學模式、漸進式引導學習及多維度評估等策略，以更有效地整合虛擬實驗室資源，進而提升實驗教學質量，更好地培養(yǎng)學生的實驗能力和科學素養(yǎng)。

關鍵詞 虛擬實驗室；醫(yī)學分子生物學；實驗教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2024.26.018

Research on Utilizing Virtual Laboratories to Improve the Quality of

Medical Molecular Biology Experimental Teaching

CUI Jiajun， PENG Xinyi

（Yichun University， Yichun， Jiangxi 336000）

Abstract Experimental teaching is an important part of cultivating students' scientific literacy and experimental skills， but traditional experimental teaching has many limitations. The virtual laboratory effectively enhances students' comprehension and experimental skills through its intuitive and interactive teaching experience， while cultivating their innovation ability. However， its introduction has also brought about changes in teaching methods， student adaptability， and difficulty in assessment. To this end， the article proposes innovative teaching models， progressive guided learning， and multidimensional evaluation strategies to more effectively integrate virtual laboratory resources， thereby improving the quality of experimental teaching and better cultivating students' experimental abilities and scientific literacy.

Keywords virtual laboratory; medical molecular biology; experimental teaching

醫(yī)學分子生物學實驗教學是培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)和實驗技能的重要環(huán)節(jié)。通過實驗，學生能夠更直觀地理解分子生物學的理論知識和實驗技術，進而提高其獨立思考和解決問題的能力。然而，傳統(tǒng)的實驗教學往往受限于實驗設備、實驗材料以及實驗時間等諸多因素，難以滿足日益增長的教學需求。因此，如何提高醫(yī)學分子生物學實驗教學質量，成了教育領域亟待解決的問題。

1 虛擬實驗室對提高實驗教學質量的積極作用

1.1 提升學生理解能力

虛擬實驗室通過高度仿真的圖形界面和交互式操作，為學生提供了一個直觀的學習環(huán)境。在這種環(huán)境下，學生可以直接觀察到分子結構、生物化學反應等微觀世界的現(xiàn)象，從而更深入地理解醫(yī)學分子生物學的相關知識。例如，通過虛擬實驗室模擬DNA復制過程，學生可以清晰地看到DNA雙螺旋的解開、引物的結合、DNA聚合酶的作用等步驟，這種直觀的學習方式無疑能加深學生對知識的理解[1]。

1.2 技能培養(yǎng)與創(chuàng)新能力提升

虛擬實驗室不僅提供了豐富的實驗操作場景，還允許學生在安全的環(huán)境中進行自由探索和實踐。這種自由度極高的學習方式，有助于培養(yǎng)學生的實驗技能和創(chuàng)新能力。學生可以在虛擬環(huán)境中反復練習實驗操作，直至熟練掌握；同時，他們還可以嘗試不同的實驗方案，觀察并記錄結果，從而培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和解決問題的能力。

1.3 虛擬實驗室的優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)實驗教學，虛擬實驗室具有多方面的優(yōu)勢。首先，虛擬實驗室打破了時間和空間的限制，學生可以隨時隨地進行學習，大大提高了學習的靈活性和效率。其次，虛擬實驗室降低了實驗成本和安全風險，使得更多學生有機會親身參與實驗操作。最后，虛擬實驗室提供了更為豐富的實驗場景和案例，有助于學生全面了解實驗內容，拓寬知識視野。然而，值得注意的是，虛擬實驗室并不能完全替代傳統(tǒng)實驗教學，二者應相互補充，共同促進實驗教學質量的提升。例如，一些基礎實驗操作和實驗儀器的使用仍需通過傳統(tǒng)實驗教學進行實踐，而虛擬實驗室則可以為學生提供更多創(chuàng)新和探索的機會。

2 在醫(yī)學分子生物學實驗教學中利用虛擬實驗室面臨的挑戰(zhàn)

2.1 教學方法轉變的挑戰(zhàn)

實驗教學在醫(yī)學分子生物學領域中占據(jù)著舉足輕重的地位。傳統(tǒng)模式下，教師依賴實地演示，學生則通過親手操作來掌握實驗技能。然而，隨著虛擬實驗室技術的崛起，這一傳統(tǒng)的教學模式正面臨著深刻的變革。

虛擬實驗室所帶來的教學轉變，遠非簡單的技術替換，而是一場涉及教育理念、教學方法乃至師生互動模式的全面革新。教師從傳統(tǒng)的“傳授者”轉變?yōu)椤耙龑д摺保鴮W生則從被動的“接受者”變?yōu)橹鲃拥摹疤剿髡摺?。這一角色的轉變，對于習慣了傳統(tǒng)教學模式的師生而言，無疑是一次巨大的挑戰(zhàn)[2]。

更為關鍵的是，虛擬實驗室的功能和特點決定了其教學方法必須更加靈活和多樣。例如，教師可以通過設定復雜的實驗場景，讓學生在虛擬環(huán)境中進行探索式學習，這既培養(yǎng)了學生的自主學習能力，也對教師的教學設計提出了更高的要求。教師不僅需要熟悉和掌握虛擬實驗室的各項功能，還要將這些功能與教學內容緊密結合，創(chuàng)造出富有吸引力和挑戰(zhàn)性的教學環(huán)境。

2.2 學生適應性問題

隨著技術的不斷進步，虛擬實驗室在實驗教學中的應用日益廣泛。然而，對于長期接受傳統(tǒng)實驗教學的學生來說，突然從實體實驗室轉向虛擬環(huán)境，無疑是對其適應性的挑戰(zhàn)。

首先，虛擬實驗室雖然能夠模擬真實的實驗環(huán)境，但畢竟與實際操作有所不同。一些學生可能會因為缺乏真實的觸感、氣味等感官體驗而感到不適應。他們可能會覺得虛擬環(huán)境中的實驗操作過于機械化，缺乏真實實驗中的靈活性和不可預測性。其次，新技術的引入往往伴隨著學習曲線的上升。對于不熟悉虛擬實驗室操作的6/2VPFnS0P2UJn46k3UAFk9Re69EAdvW9o75GiuNj0o=學生來說，他們需要花費額外的時間和精力去熟悉和掌握新的操作方式。這不僅可能增加學生的學習負擔，還可能導致一些學生在初期產生挫敗感和抵觸情緒。最后，虛擬實驗室中的互動方式也與傳統(tǒng)實驗有所不同。在虛擬環(huán)境中，學生需要通過特定的界面和工具進行交互，這可能與他們習慣了的實體操作方式存在較大差異。因此，如何幫助學生順利過渡并適應這種新的學習方式，是當前面臨的一個重要挑戰(zhàn)。

2.3 評估難度增加

實驗教學評估一直是教育領域的重要環(huán)節(jié)，它不僅關乎學生的學習成果，還是教師教學效果的重要反饋。然而，隨著虛擬實驗室在實驗教學中的廣泛應用，傳統(tǒng)的評估方式正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。

在虛擬實驗室環(huán)境中，學生的實驗操作、數(shù)據(jù)記錄和分析過程都以數(shù)字化的形式呈現(xiàn)，這使得傳統(tǒng)的觀察評估方式難以直接應用。例如，教師無法像在傳統(tǒng)實驗室中那樣直觀觀察學生的操作步驟和實驗習慣，從而難以對學生的實驗技能進行全面準確的評估。虛擬實驗室中的實驗數(shù)據(jù)和結果也以數(shù)字7THjyrlZpefvLxxKz1sB+yLM40WZEKGEeZVUDbIQ/xw=化的形式存儲和呈現(xiàn)，這使得評估過程中可能存在數(shù)據(jù)篡改或偽造的風險。如何確保評估的公正性和準確性，防止學生利用技術手段作弊，也是當前評估工作面臨的一大難題[3]。

因此，隨著虛擬實驗室在實驗教學中的普及，教師需要不斷探索和創(chuàng)新評估方式和方法，以適應新的教學環(huán)境并確保評估的準確性和公正性。這不僅需要教師具備更高的專業(yè)素養(yǎng)和評估能力，還需要教育機構和技術提供商的共同努力和支持。

3 解決方案

3.1 創(chuàng)新教學模式與技術培訓

隨著科技的進步，傳統(tǒng)實驗教學模式正面臨前所未有的挑戰(zhàn)與機遇。為了應對這些變革并引領教育的新潮流，教師必須積極接納并掌握新技術，將傳統(tǒng)實驗教學與虛擬實驗教學有機融合，從而創(chuàng)新教學模式。

首先，教師需要全面而深入地理解虛擬實驗室的教學理念和技術細節(jié)。這不僅僅是對新技術的簡單應用，還是一場教育理念的革新。為此，教育機構或技術供應商應提供專業(yè)的培訓課程，內容涵蓋虛擬實驗室的基本原理、操作技巧、教學設計等多個方面。通過這些專業(yè)培訓，教師可以更加熟練地運用虛擬實驗室，將其優(yōu)勢最大化，從而提升實驗教學的質量和效果。其次，跨學科合作是創(chuàng)新教學模式的關鍵一環(huán)。虛擬技術的引入為實驗教學提供了更多的可能性和創(chuàng)新空間。教師可以與計算機科學、教育技術等相關領域的專家進行深度合作，共同探索如何將虛擬技術更有效地融入實驗教學。這種跨學科的合作不僅可以拓寬教師的教學視野，還可以為學生提供更為豐富和多樣的學習體驗。

為了進一步提升教師的教學水平和創(chuàng)新能力，應定期舉辦教學研討會和工作坊。這些活動可以為教師提供一個交流和學習的平臺，促進教師間的知識共享和經驗交流。通過分享成功案例、探討教學難題，教師可以不斷完善自己的教學方法和策略，從而提升實驗教學的效果。同時，這些活動還可以激發(fā)教師的創(chuàng)新思維，推動實驗教學向更高層次、更廣領域發(fā)展。

3.2 漸進式引導與互動式學習

針對學生的適應性問題，漸進式的教學方法是一種十分有效的策略。這一方法的核心理念在于逐步引導學生，從簡單到復雜，從已知到未知，以便學生能夠平穩(wěn)過渡到新的學習環(huán)境。

在課程設計的初始階段，教師應精心挑選一系列基礎而簡單的虛擬實驗，讓學生初步接觸并體驗虛擬實驗環(huán)境。這些實驗不僅應涵蓋基本的實驗原理和操作技能，還應注重培養(yǎng)學生的興趣和好奇心。通過這一階段的學習，學生可以熟悉虛擬實驗室的基本操作和界面，為后續(xù)開展更復雜的實驗打下堅實的基礎。隨著課程的深入，教師應逐漸增加實驗的復雜性和難度。這不僅可以挑戰(zhàn)學生的思維能力，還能促使他們不斷適應并掌握更高級的實驗技能。在這一過程中，教師可以通過設置不同難度級別的實驗任務來引導學生逐步提升自己的實驗能力。同時，利用虛擬實驗室所特有的交互性，教師可以設計出富有創(chuàng)意的互動式學習任務。這些任務可以是模擬真實場景的實驗操作，也可以是解決特定問題的探究活動，旨在激發(fā)學生的學習興趣和探究欲望[4]。例如，教師可以設定一個與現(xiàn)實生活緊密相關的實驗主題，讓學生通過虛擬實驗室進行自主探究，并鼓勵他們提出自己的見解和解決方案。

為了進一步營造良好的學習氛圍，教師還可以設立線上討論區(qū)和線下小組研討會。線上討論區(qū)可以為學生提供一個隨時交流和分享的平臺，讓他們能夠及時解決在虛擬實驗中遇到的問題，同時也能分享自己的實驗心得和體驗。而線下小組研討會則可以促進學生之間的面對面交流與合作，加深他們對虛擬實驗的理解和掌握。通過這些互動式學習活動，學生可以更快地適應新的學習方式，同時也能培養(yǎng)他們的團隊協(xié)作能力和創(chuàng)新思維。

3.3 多維度評估與數(shù)據(jù)驅動反饋

針對虛擬實驗教學評估難的問題，構建一個多維度、全面而細致的評估體系顯得尤為重要。這一體系不僅應涵蓋傳統(tǒng)的實驗操作考核，還應注重對學生在虛擬實驗環(huán)境中展現(xiàn)的決策、問題解決及創(chuàng)新思維能力的考量。

首先，傳統(tǒng)的實驗操作考核仍然是評估學生實驗技能的重要手段。然而，在虛擬實驗環(huán)境中，這一考核可以更加精細和客觀。通過設定明確的操作標準和評分準則，教師可以準確評估學生在實驗操作中的熟練度、準確性和規(guī)范性。其次，為了更全面地評價學生的實驗能力，教師需要關注學生在虛擬實驗中的決策過程和問題解決能力。例如，可以設計包含多個決策點的復雜實驗任務，觀察并評估學生在面對不同情境時的決策合理性和問題解決策略。這樣的評估方式有助于發(fā)現(xiàn)學生的潛在能力和創(chuàng)新思維，而非僅僅局限于現(xiàn)有的知識和技能。此外，利用虛擬實驗室的數(shù)據(jù)記錄和分析功能，教師可以實時獲取學生在實驗過程中的詳細數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅包括學生的操作記錄、實驗進度和成績等基本信息，還能反映學生在實驗中的行為模式和思維過程[5]。通過對這些數(shù)據(jù)的深入分析，教師可以更準確地了解每個學生的實驗表現(xiàn)和進步情況，從而為他們提供更具針對性的反饋和指導。

為了確保評估的準確性和公正性，教師還應定期與學生進行溝通，了解他們在虛擬實驗中的真實體驗和困惑。這種雙向的交流不僅可以幫助教師及時調整教學策略和評估標準，以更好地滿足學生的學習需求，還能增強學生的參與感和歸屬感，提高他們的學習積極性和自信心。

4 結語

虛擬實驗室技術的引入為醫(yī)學分子生物學實驗教學帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。通過創(chuàng)新教學模式、關注學生適應性問題，以及構建多維度評估體系，可以有效地提升實驗教學的質量，培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和實驗技能。未來，隨著技術的不斷進步和教育理念的革新，虛擬實驗室將在實驗教學中扮演更加重要的角色，為推動醫(yī)學分子生物學教育的發(fā)展作出更大貢獻。

參考文獻

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[3] 梁紅梅.基于“血液學檢驗”的虛擬仿真實驗室建設方案[J].科技風，2023（25）：17-19.

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[5] 王瑜瑾.虛擬現(xiàn)實技術在臨床醫(yī)學教學中的應用研究[J].信息系統(tǒng)工程，2024（3）：36-39.