典型实验二:“家兔失血性休克”。消耗大量的家兔和药品,观察实验结果的时间一般大于4h,要完整地观察整个实验比较困难。通过高清的实验录像,学生可以学习正确的实验操作手法;通过对简介、原理的学习,学生可以知道更多的实验知识;在计算机上随时随地完成模拟仿真操作,学生能更详细地了解实验过程;最后通过仿真实验波形操作,学生给予不同的药物组合抢救,观察可能出现的血压波形变化,结合相关原理,能更加深刻地学习和理解“家兔失血性休克”。
典型实验三:“离体心肌细胞动作电位记录和收缩力同步记录”实验。学生手术难度太大,只能通过一些演示帮助学生了解实验过程。通过该实验的模拟操作、动画原理展示,动画波形展示,学生可以学习难懂的电生理实验方法和基本的电生理参数选择,熟悉取出豚鼠乳头肌的手术方法。
2.1.2分子生物学实验中心
分子生物学实验使用的仪器和试剂比较繁杂,本科学生实际操作的难度较大,导致进入研究生课程后对分子生物学实验知之甚少,因此对本科生进行必要的分子生物学实验技术教学十分必要。普通课堂讲解相关知识点,一般都比较枯燥难懂,不能进行实际操作,导致学习效果不良。因此辅助用以虚拟仿真的分子生物学实验技术教学,能起到很好的教学效果,有助于学生科研前培训。
典型实验四:“流式细胞仪测定网织红细胞”实验。流式细胞仪比较昂贵,几乎不可能用于学生实验,可以提前让学生了解该仪器及一些基本原理。
典型实验五:“聚合酶链式反应PCR”实验。学生在未进入科研之前很难进行这样的实验,通过虚拟仿真实验进行科研实训,学生可以不用考虑昂贵的仪器和试剂,独立完成实验流程,学到相应的知识,以后则更容易进入科研状态。
2.1.3形态学实验中心
形态学虚拟仿真实验教学平台包含病理学和组织胚胎学切片,总计195张切片,每张切片包含4倍、10倍以及40倍不同放大倍数下的图像。目前虚拟显微镜系统正逐步应用于形态学的实验教学和病理学诊断,方便学生学习切片内容和识别不同病理切片[6-7]。
形态学教学标本学习系统以自主创新研制的三维立体数字化标本和数字切片网络呈现技术为主,其中三维立体标本可实现旋转、缩放;数字切片可模拟显微镜观察进行移动、缩放等互动操作,并根据学生学习要求提供描述、诊断、查询等功能。
2.1.4病原学实验中心
在病原学虚拟仿真实验模块中,还包含一些在现实教学条件下难于采集的标本和难以实现的实验项目,比如“阴道毛滴虫的染色镜检”;还有些是高危险的实验,比如“埃博拉病毒的实验诊断”“艾滋病毒的实验诊断”等。这些实验学生无法独立完成,通过虚拟实验来展现可以达到较好的效果。同时把一些常规的、优秀的基础实验技能,比如“饱和盐水漂浮法”“厚涂片透明法”“硫酸锌离心浮聚法”等通过虚拟的方式永久地保存下来,供科研工作者和学生使用[8]。
经典实验六:“阴道毛滴虫的染色镜检”实验。该实验过程普通学生几乎不可能参与。学生通过实验简介和原理的学习,了解到阴道毛滴虫的生存生长环境,取样方法以及检查方法,本实验流程是涂片染色法,其余几种寄生虫染色方法在其他实验中介绍和模拟。学生仿真模拟实验过程,并且在实验最后可以了解到阴道毛滴虫的外形特征等知识。经过一系列的学习过程,学生理解了从基础到临床实验的一个衔接过程,有助于学生综合临床思维和科研思维。
经典实验七:“埃博拉病毒的实验诊断”实验。根据时事热点制作相关的教学项目,让学生学习病毒的发生、发展过程,尤其是学习到埃博拉病毒的外形和超强致病力。
2.1.5解剖学虚拟实验中心
解剖学虚拟仿真实验中心包含大量器官的文字图片展示,及用图片制作成的Flash动画文件(SWF)。通过人机对话,学生能够“身临其境”地观察实验现象,并进行高度仿真标本的“实际”操作。该系统不仅能有效地解决解剖尸源不足、标本缺乏的问题,而且节省了重复实验所带来的成本和费用[9]。
2.1.6实验动物、实验仪器中心
实验动物中心模块中包含了实验动物的编号方法、实验动物的插管技术、实验动物的注射给药、实验动物的捉拿方法、实验动物介绍,还对实验中常用的家兔、蟾蜍和犬等实验动物作了详细介绍。实验仪器展馆包含了生理和药理实验中常用实验仪器,从原理和模拟操作2方面进行了详细的讲解。
2.1.7应用效果
(1)以系统为中心的教学。全面解析药物的各个层面,打破学科界限,使片面的知识系统化。
(2)培养学生自主学习能力。观察、综合分析、创新思维能力。拓展实验项目,使得不常见的实验在虚拟实验中定制完成。
(3)信息量大大增加。将虚拟仿真与网络技术相结合,资源开放共享,访问无时空限制。
(4)内建题库系统。提供在线自测,为学生的自我巩固学习提供一个良好的自学平台。
(5)由真实实验转为虚拟仿真实验。反复操作,节约成本、人力和物力,无场地、时间等的限制。
2.2虚拟仿真实验中心功能
开展虚拟仿真实验教学,需要通过虚拟实验教学管理系统向学生、教师、教务管理员和系统管理员提供实验教学管理功能。师生通过教学论坛进行互动,学生可将实验中的经验、教训、收获和问题在论坛上发布,教师可将实验中的不足提出来,师生共同探讨。教师从中可以得到及时的实验教学反馈信息,以便调整实验教学的进度和深度。学生也可从中吸收别人的经验,快速提高自己的能力[10]。
(1)学生:选课、选择实验、开展实验、接受实验指导、在线提交实验报告、保存和提交实验结果、查询实验成绩和批语。
(2)教师:典型实验库维护、发布实验、安排实验、批改实验报告、自动批改、智能指导、统计并发布学生的实验成绩和批语。
(3)教务管理员:课程计划、开课计划、选课日期设置、开课审核、开课查询。