導語：如何才能寫好一篇中醫虛擬仿真教學，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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醫學這門專業實踐性強，而實驗教學是培養學生動手能力的主要手段。虛擬仿真實驗是依托計算機技術所發展而來的一種新型的實驗方法，這是集觸、聽、嗅等多種感覺為一體的一個虛擬現實世界，營造出高度仿真的虛擬實驗對象及實驗環境，讓用戶能夠在此環境下利用虛擬的實驗器械完成預定實驗項目，在醫學各個學科中得到廣泛應用，極大推動了醫學發展。[1]

二、傳統的醫學實驗教學的局限

醫學院校傳統的實驗教學在方式方法上都存在局限，限制了醫學的深層次提高及發展。[2]第一，實驗模式無法充分調動學生積極性。醫學院校傳統的實驗教學多采取的是遵循式的教學方式，這種方式是教師講解為主的一種比較程序化的教學模式，所有的實驗內容及步驟都是教師擬定好的，學生只是被動操作，教學屬于“講解—接受”這種單向的傳輸狀態。學生對所有實驗僅是實現了機械性完成，很多設計性實驗在這種實驗模式下都不能正常開展。且這種實驗模式下，學生學習被動，知識掌握不靈活，思維不能科學創新，學習主觀能動性受到極大壓制，分析問題能力還有解決問題的能力不能獲得應有提高。[3]第二，實驗場地及經費限制實驗正常開展。醫用電子實驗的實驗對象是需要對患者進行檢驗的儀器，在實驗過程中，學生稍有不慎出現操作性失誤就可能導致儀器靈敏性降低，使得患者病情誤診，甚至會帶來嚴重醫療糾紛。加之院校內實驗場地有限，教學經費緊張，很多實驗都知識涉及最簡單的電子操作，而對于很多復雜性的電子操作，因儀器昂貴，多只是教學示教，學生基本沒有動手機會，這種實驗教學方法嚴重束縛了學生的動手能力。[3]

三、虛擬仿真實驗在醫用電子實驗教學上的應用

將虛擬仿真實驗應用到醫用電子實驗教學上極大改進了醫學院校傳統實驗方法及實驗模式，為學生提供了大量動手實踐機會，有效培養了學生的動手能力，使學生思維不斷創新，學習主觀能動性高，分析問題及解決問題能力獲得了長足發展，主要來講，虛擬仿真實驗在醫用電子實驗教學上的優勢有如下幾個方面：第一，虛擬仿真實驗下教學設備極大改善。醫用電子實驗教學對電子設備要求高，需要學生對各種檢驗設備性能都深刻了解，但是鑒于設備本身昂貴性，很多實驗都不能正常開展。而虛擬仿真實驗下，各種復雜儀器都能夠呈現在學生眼前，學生能夠對這些儀器親自操作，不必擔心因操作失誤給儀器造成的損壞，實驗教學設備豐富，學生能夠實現對各種儀器的親身實踐操作。第二，虛擬仿真實驗提高學生學習積極性。虛擬仿真實驗為學生提供了一個高度仿真的虛擬實驗對象及實驗環境，不僅能夠讓學生在此環境下，利用虛擬實驗對象進行實驗，同時還能夠讓學生在虛擬空間進行有效交流，且能夠將聲音、圖像、多媒體等多種功能融合在一體，實驗教學內容豐富，更生動形象，學生在這種視覺及聽覺沖擊下，學習興趣高，能夠積極主動學習，知識理解、掌握更為容易，實驗教學質量大大提高。[2]第三，虛擬仿真實驗能打破時間及空間限制。虛擬仿真實驗改變了傳統實驗教學的方式方法，打破了傳統實驗中時間及空間上的限制，學生在虛擬仿真實驗環境下能夠對人體內部結構進行更細致全面觀察，甚至是動態觀察。比如說要了解藥物在人體內的作用變化，傳統實驗教學只是教師對藥物在人體內的吸收過程進行簡單講解，學生對這些內容只是機械記憶，記憶不深刻。而虛擬仿真實驗下，學生能夠通過儀器看到藥物在人體每個消化器官內的消化吸收過程，能夠看到藥物變化過程，這些都能夠通過圖像顯示清晰留在學生記憶力，使學生記憶更加深刻，對知識理解更為透徹。[3]第四，虛擬仿真實驗能改革實驗考核方法。學期考核為教學指揮棒，能夠反映出學生學習的總體效果。在考核過程中需要寬嚴相濟，不僅需要對學生進行理論知識的考核，同樣需要對平時實驗教學進行考核。而傳統實驗教學因儀器及經費限制，很多實驗無法順利完成，而虛擬仿真實驗下，學生能夠充分發揮自己想象力，去創造實驗環境，將一些在傳統儀器上不可能實現的操作及設計在虛擬情境中去實現，親身去驗證實驗的可行性。且將實驗考核列入最終考核成績中，學生就能夠充分利用虛擬仿真實驗反復多次操作，全面提高自身的操作水平及操作熟練程度，可以幫助學生積累更多實踐經驗。

四、結束語

虛擬仿真實驗教學屬于學科專業同信息技術有機結合的一個現代技術，應用在醫用電子實驗教學上改善了傳統實驗教學的方法及方法，打破傳統實驗中時間及空間限制，改革實驗考核方法，提高了學生學習積極性，讓學生思維得到了有效創新，具有傳統醫學實驗所不可比擬的優越性。在醫用電子實驗教學過程中，如果能夠將虛擬仿真實驗教學同真實實驗兩者有機結合起來，讓兩種實驗方式優勢互補，勢必能夠大大提高學生創新能力及綜合素質，提高教學質量。

參考文獻：

[1]張紅賓，趙二剛，張穎.虛擬仿真在電子類實驗教學中的應用探討[J].實驗室科學，2015，18(3):44-47.

[2]陳新兵，龍曉莉，謝陳躍，等.電工電子虛擬仿真教學資源建設探索[J].中國教育信息化，2014(21):45-47.

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關鍵詞：仿真軟件；高職；機電一體化；實訓教學

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671―1580（2013）1―0054―02

一、虛擬仿真技術在實訓教學中的優勢

1.保證每個學生得到充分訓練

虛擬仿真實訓完全可以做到一人一機，保證每個學生都能得到充分訓練。仿真操作可縮短材料、儀器或工卡量具的準備過程，操作完成后，也節省了回收時間，極大地提高了操作效率。

2.節能減耗安全

引入仿真操作教學，最根本的好處是對原材料、工量具、儀表設備的節約。如機械拆裝作業操作一次，零件清洗需消耗煤油，安裝需加脂、油，多次拆裝還會對軸、軸承座等造成磨損，操作錯誤，還可能引起人身傷害、設備的毀壞等嚴重事故。仿真操作過程可以實現無油料消耗，避免設備和元件損壞，極大地降低操作消耗和環境污染。仿真操作不會對操作對象如設備、儀表、元件等造成實質性損害，更不會因操作失誤對學員造成人身危害。

二、虛擬仿真技術在實訓教學中的主要問題

1.仿真軟件產品難以兼顧學校的特定需求

市場上推出的各種教育仿真軟件由于專業的批量生產方式，難以兼顧所有學校的特定需求，如在仿真的實訓設備上與具體學校的真實設備不盡相符，在功能模塊上與職業院校的教學方案也還不能完全匹配，因此不能確保每個學校都能做到仿真實訓與實操實訓良好銜接。

2.與真實實踐仍有較大差距，易造成誤導

采用虛擬現實技術教學時，能夠為學習者提供接近實際的虛擬場景，學習者大多通過鍵盤、鼠標操作進行技能訓練，獲得實踐經驗。但這種方式終歸不是真正動手實踐，在一定程度上降低了技能訓練效果。同時，采用這種方式進行危險性操作時不會造成損失，容易使學生產生錯誤的安全感覺，養成在實際工作中不遵守操作規程的不良習慣。

3.弱化師生情感交流，情感培養缺失

采用虛擬現實技術教學時，需要借助計算機或網絡終端，使本來直接的師生關系變得復雜，師生之間的交流處于“半隔離”狀態，教學中的“人―機”關系或“人―機―人”關系削弱了師生之間的直接交流，不利于情感目標（如思想品質、心理素質等）的實現。

三、虛擬仿真技術在機電一體化專業實訓教學中的應用策略

1.購置引進與校本開發相結合，建設仿真教學資源

職業院校機電一體化專業通常涉及機、電、液、氣等多方面學科，口徑寬，知識面廣，目前市場上還沒有哪一個軟件能夠全面滿足機電專業實訓教學需要。另外，同是機電專業，不同的職業院校專業定位、教學內容、教學載體等也是不盡相同的，市場上通用的仿真軟件難以兼顧所有學校的特定需求，因此，需要廣辟渠道，采取購買引進和校本開發等多種途徑，建設仿真教學資源，為機電專業教學提供支持。

（1）購買引進

對于所需求的已經被同類院校的專業廣泛認可和應用的仿真軟件，可直接購買引進。如對于數控機床編程與操作的仿真實訓，我校購進了上海宇龍軟件有限公司的數控加工仿真系統；對于PLC編程訓練，則引進了廣州超軟科技有限公司的PLC仿真訓練與智能考核系統等，這些軟件已經比較成熟，對學生學習掌握編程和調試的基本知識和技能起到了良好的效果。

（2）校本開發

如果市場的商業仿真軟件不能滿足學校的特定需求，或對于部分實訓項目，市場還沒有成熟的仿真軟件，則可進行仿真實訓教學資源的校本開發。如機電設備機械部件的裝調與維修是我院機電一體化專業主要的教學模塊之一，目前市場上相關仿真軟件有汽車廈門創壹軟件公司開發的數控機床虛擬實訓系統、沈陽柏年信息技術發展有限公司開發的CA6140普通車床拆裝與檢修仿真實訓系統等，這些軟件雖然能較好地展示部分機械產品的機械結構、安裝過程，但在機械裝配調試工藝的展示方面還不能滿足我院的需要。我院與上海宇龍軟件有限公司合作，共同開發了“機電一體化專業實訓仿真系統”軟件。軟件總體架構采用“虛擬教學系統平臺+專業課程軟件包”結構。根據機電一體化專業的典型工作崗位特點，教學內容總體上分為典型機械部件的拆裝與調整（機械原理、拆裝與維護課程軟件包）、機電設備電氣系統的裝調與維修（機電控制、PLC、傳感器與檢測技術等課程軟件包）、液壓氣動系統的裝調與維修（液壓氣動裝調課程軟件包）等三個模塊（以后可根據需要擴展）。仿真實訓注重裝配調試工藝的展示，突出裝配圖識別、裝調工藝制訂、調試和檢測等基本技能的養成訓練，注重將職業教育與國家職業標準相結合，并提供了實訓和考核的功能。

2.虛擬和實際相結合，開展實訓教學

虛擬仿真實訓教學有助于學生理解實訓內容，并在一定程度上提高學生的動手能力，但虛擬仿真實訓本身有一定的局限性，并不能完全代替實物實訓。如在機械部件安裝調試實訓教學項目中，涉及到各種各樣典型的機械零部件、機械結構的裝配和調整，用到的裝調工具，包括扳手、拔銷器、拉馬、芯棒、百分表等種類、型號很多。采用虛擬仿真實訓教學軟件，學生雖然也能使用到這些機械設備和工具，但部件的安裝是程序化、理想化的，不像實際那樣會遇到各種情況，工具的使用也只是用電腦鼠標點擊就可以了。學生即使在仿真實訓中得心應手，到實際操作中也可能會無從下手。因此，在進行虛擬仿真實訓的基礎上，安排后續的實操實訓，或有目的地安排一些實訓內容在真實環境中操作完成，以彌補仿真實訓教學的不足。 3.優化仿真實訓教學模式，加強情感交流

由于情感教育在促進學生個性發展、開發身心潛能、優化教育教學過程等方面發揮著重要作用，因此仿真實訓教學實施過程中，不僅要確保教學效率，還要注重師生之間、學生相互間的情感交流，培養學生團隊合作和協同解決問題的能力。

我校在仿真教學實踐中，逐步探索出四階段式教學模式：①仿真演示講解原理。教師講解設備結構、工作原理，一邊講理論一邊通過計算機仿真軟件實時展示，使學生從枯燥的理論教學中解脫出來，給學生一個直觀的認識。②實訓操作步驟演示。重點講解操作流程及注意事項。③學生模擬操作、教師巡回指導。學生利用仿真軟件進行操作仿真，教師巡回指導，及時掌握學生學習動態。④學生分組實際操作、教師巡回指導。讓仿真模擬考核通過的學生直接進入真實的實訓環境進行實際操作，并提交最終作品。在③、④環節中，采用分組討論、協作學習等形式設計教學，注重師生和生生之間情感互動，培養學生團隊合作和協同解決問題的能力。教師在巡回指導中，對學生的學習情況要及時給予激勵評價，這樣可以使學生始終保持樂觀開朗、積極向上的心態，愉快地完成訓練任務，促進學生健康人格的形成和全面發展。

[參考文獻]

[1]姜大源.當代德國職業教育主流教學思想研究[M].北京：清華大學出版社，2006.

[2]楊春明.虛擬現實技術在高職實踐教學中的應用研究[J].遼寧行政學院學報，2011（01）.

[3]王金崗.虛擬現實技術在高職實踐教學中的應用研究[J].中國職業技術教育，2011（23）.

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關鍵詞：虛擬仿真；森林保護學；實驗教學體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）21-0268-03

實驗教學體系是與理論教學有機結合，以“拓展式實驗教學”為主導，以能力培養為核心，多層次、多模塊、銜接緊密的科學系統，虛擬仿真實驗教學體系與教學內容建設是虛擬仿真實驗教學中心建設的核心[1]。廣西大學自2014年入選國家首批卓越農林人才教育培養計劃試點高校以來，根據卓越農林人才培養計劃目標，加強學生實踐能力培養，強化實踐教學環節。其中，廣西大學林學院林學專業作為國家首批復合應用型農林人才培養模式改革試點專業，積極推進實驗教學改革和實驗手段創新，把虛擬仿真技術應用于實驗教學，構建了虛實融合的森林保護學虛擬仿真實驗教學體系，為卓越農林人才培養和深化教學改革開辟了一條新的途徑。

一、森林保護學實驗的特點

森林保護學是以保障林業植物健康和森林生態安全為目標，研究病、蟲、草、鼠等林業有害生物的生物學特性、發生危害與災變規律及其防治理論和防治技術的學科。它主要由森林病理學、森林昆蟲學、病原真菌學、病原細菌學、病毒學、植物化學保護、林業有害生物預測預報學和林業植物檢疫學等多學科組成的綜合性學科。森林保護學的功能主要是預防和持續控制林業有害生物的發生和危害，減少災害損失，保護森林資源和生態安全，促進林業經濟可持續發展。森林保護的學科性質和功能決定了森林保護學實驗具有以下特點：

（一）實驗對象的鮮活性

森林保護學實驗的對象往往是鮮活的生物體，如昆蟲發育有效積溫的測定、昆蟲的人工飼養、林木病原菌的分離與鑒定等實驗的對象均是鮮活的生物體，實驗過程需要確保這些生物體正常的生活環境。

（二）實驗事件的偶然性

森林病蟲害、火災等是一種災害，具有偶然性，也是現實中不希望發生的，當它發生的時候也只有在教學進度和時間合適、實驗經費允許的條件下可以安排學生去進行防治實驗。相反，當按照實驗教學日歷要進行森林病蟲害防治實驗以及森林防火等有關實驗的時候卻很難找到大片發生病蟲害或火災的森林進行防治和滅火實驗。

（三）實驗過程的危險性

森林病蟲害的化學防治是森林病蟲害防治的一種常規技術，但是此類實驗由于需要使用具有較大毒性的化學農藥，該實驗過程及其實驗廢物的排放均對人體健康造成威脅而不能開設。

（四）實驗時間的季節性

森林保護學實驗對象的鮮活性決定了森林保護學實驗具有季節性。病蟲害的發生往往具有明顯的季節性，高溫高濕的季節發生比較嚴重，冬季和春季發生比較輕，森林火災則在干旱的秋冬季較易發生。

（五）實驗場所的開放性

森林保護學的一些綜合性實驗（包括探索性實驗、生產性實驗和研究性實驗），如林業有害生物普查測報、林業有害生物災害監測預警、林業有害生物綜合防治、農藥藥效試驗、重大林業有害生物災害的應急處置、森林火災隱患排查、森林火災撲救、森林可燃物類型的劃分、森林火險等級預測預報等實驗需要在廣闊的林間進行。

二、森林保護學實驗虛擬化的必要性

虛擬仿真實驗教學是對傳統實驗教學在思想體系、實驗內容、實驗方法和手段等顛覆性的變革。它綜合應用虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫以及網絡通訊等多種技術，通過構建一個逼真可視化的實驗操作環境和實驗對象，使學生在開放、自主、交互的虛擬環境中開展高效、安全且經濟的實驗，進而達到真實實驗不具備或難以實現的教學效果[2-5]。虛擬實驗具有沉浸感、模擬性、交互性、感知性和構想性等特點[6]，有利于提高實驗教學的效果，培養學生創新能力和解決問題的能力。采用虛擬仿真技術于實驗教學，可以為學生營造“自主實驗”的氛圍，具有實驗成本低、無污染、突破現實實驗中時空的限制等優點[7，8]。

因此，將森林保護學實驗中一些由于受到場地、時間季節、實驗成本、危險性以及不可再重現等方面的限制，難以在傳統實驗教學中實施的實驗開發成虛擬仿真實驗是非常必要的。虛擬仿真實驗作為真實實驗的補充和擴展，具有仿真性、參與感、安全性等特點，與傳統實物實驗結合，可以使學生獲得全面的訓練，對培養學生動手能力、觀察能力、獨立思考能力和創新能力具有重要意義。

三、森林保護學虛擬仿真實驗教學體系的構建

廣西大學林業科學與工程虛擬仿真實驗教學中心根據“虛實結合，能實不虛，以虛擴實”的建設原則，建了“模塊化、層次化、多元化”的虛擬仿真實驗教學體系（如圖1所示），即“森林昆蟲、森林病理、化學保護和森林防火”4個模塊，每個模塊包含“基礎實驗、專業技能和綜合創新”3個層次。形成了虛實融合，以綜合創新為特色，以能力培養為核心，多層次、多模塊、銜接緊密的森林保護學虛擬仿真實驗教學體系。

（一）虛擬仿真實驗的四模塊

1.森林昆蟲虛擬仿真實驗模塊。本模塊主要針對森林昆蟲的個體發育、行為習性、危害調查與綜合防治等方面的實驗進行虛擬仿真。如在森林昆蟲多樣性調查虛擬仿真實驗中，采用虛擬仿真技術虛擬仿真實驗背景，制作調查樣線及3D化的智能昆蟲模型，每種模型昆蟲的數量參照當地森林中的豐富度來設定。開展多樣性調查時，可將各種昆蟲在樹林中出現的限制因子設定為季節，以便在不同季節進行多樣性調查時得出的結果與自然界相吻合。對調查到的每一種昆蟲，配以真實照片，以便學生進行鑒定，做到虛實結合。

2.森林病理虛擬仿真實驗模塊。本模塊主要針對森林病原物的分離鑒定、病害發生發展與綜合防治等方面的實驗進行虛擬仿真。如桉樹青枯病菌主要通過根部和根頸部傷口入侵，在植物體內繁殖，沿著維管束蔓延全株發病，植株失水萎蔫枯死。但這一過程無法在常規的實驗課中讓學生觀察到，也難以讓學生理解和掌握。通過虛擬仿真技術，把桉樹青枯病癥狀診斷、發病規律、侵染循環以及防控技術直觀呈現，提高學生對桉樹青枯病的診斷和防控技術水平。

3.化學保護虛擬仿真實驗模塊?；瘜W保護的核心是如何科學地使用農藥，根據農藥、有害生物與環境之間的關系合理使用農藥。農藥往往具有較大毒性，實驗過程及其實驗廢物的排放均對人體健康造成威脅。本模塊主要包括農藥的毒力測定、藥劑室內藥效篩選、林間小區藥效試驗、農藥對植物的藥害作用、除草劑的選擇作用及防除效果、農藥殘留分析等仿真實驗。

4.森林防火虛擬仿真實驗模塊。真實森林火災發生與控制實驗具有極其危險性與不可重復性。通過虛擬仿真技術，可以模擬森林火災場景，通過調整參數輸入設置不同火災發生發展過程，針對不同火災發展階段調用不同控制火災策略和技術，直觀展示火災控制效果。本模塊主要包括火災發生過程的仿真演示、森林火災隱患排查、森林可燃物類型的劃分、森林火險等級預測預報、森林火災發生與控制技術等仿真實驗。

（二）虛擬仿真實驗的三層次

1.基礎實驗層次。該層次主要是演示性試驗，讓學生了解掌握森林保護學的基礎知識和基礎技能。

2.專業技能層次。該層次主要是專業技能實驗，讓學生了解掌握森林有害生物的調查與防治、森林植物檢疫、物理防治、生物防治、森林火災隱患的排查與撲救、農藥的配制與使用等專業技能。

3.綜合創新層次。該層次主要面向學科前沿和林業生產第一線，讓學生參與教師的科研項目，將科研項目研究成果轉化為虛擬仿真實驗教學資源。此外，森林保護學是一門應用性很強的學科，常常需要解決林業生產上有害生物防治的實際問題。如天敵昆蟲的人工飼養及其應用仿真實驗可以結合生產實踐開展花絨寄甲人工飼養并用于防治松褐天牛。

四、結語

虛擬仿真技術在實驗教學中的應用，極大地拓展了實驗教學的內容和時空，一些在傳統實驗條件下難以安排的實驗得以全面的開展[9]。但是虛擬仿真實驗不能完全代替真實實驗，只能作為真實實驗的補充和擴展，虛擬仿真實驗必須與傳統實驗相結合，使學生獲得全面的實驗訓練。

多層次、多模塊、銜接緊密的森林保護學虛擬仿真實驗教學體系把各種森林保護學實驗有機串聯起來，注重縱向知識體系和橫向知識的相互浸透，注重森林保護的基礎知識、專業技能和綜合創新各個方面的銜接。該體系把實驗教學、專業能力培養和科研綜合創新有機結合，為卓越農林人才培養和深化教學改革開辟了一條新的途徑。

參考文獻：

[1]陳國輝，劉有才，劉士軍.虛擬仿真實驗教學中心實驗教學體系建設[J].實驗室研究與探索，2015，34（8）：169-172.

[2]張敬南，張H鐘.實驗教學中虛擬仿真技術應用的研究[J].實驗技術與管理，2013，30（12）：101-104.

[3]劉亞豐，吳元喜，蘇莉，等.生命科學與技術虛擬仿真實驗教學體系的構建[J].實驗技術與管理，2015，32（9）：120-123.

[4]王衛國.虛擬仿真實驗教學中心建設思考與建議[J].實驗室研究與探索，2013，32（12）：5-8.

[5]李平，毛昌杰，徐進.開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設提高高校實驗教學信息化水平[J].實驗室研究與探索，2013，32（11）：5-8.

[6]譚珂，潘新華，高原.醫學虛擬仿真教學環境的構建[J].中國醫學教育技術，2012，26（5）：535-538.

[7]張紅賓，趙二剛，張穎.虛擬仿真在電子類實驗教學中的應用探討[J].實驗室科學，2015，18（3）：44-46.

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［關鍵詞］虛擬仿真牙科教學系統；種植體植入術；本科教學；效果評價

口腔種植學是一門新興學科，該學科涉及多學科交叉，主要包括口腔修復學、口腔頜面外科學、材料學及影像學等［1］。與發達國家相比，我國口腔種植學本科教學相對滯后［2］。青島大學口腔醫學院緊跟教材大綱，首次為2018級口腔醫學本科生開設了《口腔種植學》課程。國內各大院校口腔種植學本科教學的教學模式主要是采用種植模型操作及臨床觀摩等方法［3，4］，其存在教學模型及種植材料費昂貴，不可重復練習等缺點。VirteasyDental虛擬仿真牙科教學系統是一款數字化虛擬仿真牙科教學系統，其原理在于通過控制力反饋裝置上鏈接的模擬手機進行口腔技能訓練，將觸覺力反饋與視覺的三維圖像結合。與其他的虛擬仿真系統相比，VirteasyDental系統創新性地開發了種植模塊及種植基礎模塊，可幫助學生體驗種植體植入術的臨床實踐。本研究將VirteasyDental培訓系統用于口腔醫學本科生種植體植入術實驗教學中，初步評價該系統在口腔種植教學中的應用效果及體驗。

1資料和方法

VirteasyDental虛擬仿真牙科教學系統VirteasyDental虛擬仿真牙科教學系統配備3D動態眼鏡、觸屏顯示器、3D顯示器、顯示器支架、觸覺臂、模擬牙鏡、3D鼠標、模擬腳踏板、可升降主機、無線鍵盤及電源線。該系統軟件部分包括學生操作軟件、教師管理軟件及病例編輯軟件3個部分。通過虛擬仿真技術，力反饋觸覺系統和豐富的臨床項目，貼近臨床實操場景，通過觸覺臂手柄可獲得接近真實的臨床手感，可進行重復性操作，兼具客觀的系統評分體系。

2研究對象

選取青島大學口腔醫學專業2018級本科生作為研究對象，共計46人。學生均已完整接受種植體植入術的理論部分學習，按照隨機數字表法分為兩組，每組23人。種植模型組學生僅進行傳統的種植模型實操，虛擬仿真組學生虛擬仿真培訓練習后進行種植模型實操。

3研究方法

3.1種植體植入術操作技能培訓

由1名高年資種植科醫師（帶教老師）帶領46名研究對象對種植體植入術相關理論課程進行復習回顧，并再次詳細對其講解種植體植入術的相關臨床操作流程及具體考核標準。種植模型組學生按照教師講解的要點在種植模型上1個種植位點操作練習1h，練習完成后，在20min內完成種植模型左上第一磨牙的種植體植入；虛擬仿真組學生聽完教師的講解后首先在VirteasyDental虛擬仿真牙科教學系統種植學模塊的植入術進行重復模擬練習1h，在20min內完成種植模型左上第一磨牙的種植體植入。由2名未參與培訓的高年資種植醫師對各模型上的種植體植入情況進行系統評分，取每項總分的平均值；待評分結束后，老師需結合評分標準對每位同學的模型進行點評與反饋。

3.2評分細則

①根據口腔種植學教學大綱的要求，從鉆針選擇（3分）、轉速設置（3分）、操作程序（4分）、種植體植入深度（5分）、種植體軸向（5分）、種植體頰／腭向位點（5分）及種植體近／遠中向位點（5分）7個方面設立得分點，總分合計為30分，根據上述7個得分點對種植體植入過程進行綜合評分。根據臨床操作的難易程度設計不同的權重分，操作完全正確、無誤記滿分；每個操作與設定的理想位點存在偏差，根據誤差大小進行相應的扣分。②46名研究對象分別對虛擬仿真教學及種植模型教學的教學體驗、操作精度、操作靈活性等方面進行滿意度整體評價，包括非常滿意、比較滿意、一般、不太滿意及非常不滿意。

4統計學處理

采用SPSS26.0軟件進行統計學分析，兩組考核評分進行兩獨立樣本t檢驗，學生課程滿意度進行χ2檢驗，P＜0.05為差異具有統計學意義。結果虛擬仿真組學生經過仿真系統培訓后，種植體體植入操作過程中操作程序、種植體植入深度、種植體軸向、種植體頰／腭向及近／遠中向位點評分均高于種植模型組（P＜0.05），虛擬仿真組整體評分［（28.50±0.26）分］也顯著高于種植模型組［（27.35±0.30）分］（P＜0.05）（表1）。46名2018級口腔醫學專業本科生對口腔種植體植入術的課程滿意度調查顯示，虛擬仿真組的整體滿意度優于種植模型組（χ2＝16.05，P＜0.01）（表2）。討論口腔種植學是一門實踐性較強的學科［5］，種植體植入術是口腔種植學的外科基礎，該技術的操作規范性和準確性直接關乎到口腔種植的成功與否。目前，對于種植體植入術的實驗及臨床前教學主要基于仿真種植模型上實操訓練為主。種植模型上操作存在著諸多影響因素，如種植模型價格昂貴，無法重復訓練操作，難以讓學生反復在模型上練習從而達到熟練的程度；模型材質與天然骨組織尚存在差異，無法真實模擬臨床種植外科操作的手感等，從而影響其教學效果。虛擬仿真牙科教學系統是一種基于數字化軟件、虛擬三維視覺及力反饋觸覺平臺相結合的教學培訓模式［6］，克服了傳統口腔實驗教學過程中存在的諸多缺點，如臨床前訓練模式與臨床操作差異大、仿真教學模型價格昂貴、學生練習強度無法保證等［7］。除此之外，該系統還配備了自動評分及回訪分析等多種功能，更好地根據學生自身存在的問題，從而制定化個性化的實驗指導。本研究結果顯示，學生先進行了虛擬仿真培訓系統練習后，其種植操作程序及種植體植入的位點、軸向等效果均要優于傳統種植模型實操組，可能得益于學生在虛擬仿真培訓系統上進行多次重復練習，加深了對于種植體植入位點及軸向的理解。而種植模型組其可訓練的次數有限，不能很好地提升學生操作熟練程度。先進行虛擬仿真培訓組學生在種植窩預備過程中，可實時觀察到操作問題，及時進行相應調整，并培養良好的“手感”，更好地指導臨床操作。在學生滿意度方面，學生對于虛擬仿真牙科教學系統更為滿意，該系統可進行多次重復練習，保留操作結果并針對結果給予評分；還可虛擬逼真的臨床場景，讓學生更加真實地感受臨床的診療過程。但是，VirteasyDental虛擬仿真牙科教學系統也存在著一些不足之處，如配套的常用種植鉆針系統尚不全面，需要不斷更新補充；該系統手眼配合要求較高，需要經過專業培訓才能完成等。

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目前，我國已經擁有大量開放教學資源，包括國內綜合網站如國家數字化學習資源中心、愛課程等;門戶網站公開課如網易公開課等;綜合資訊類學習資源如TED-Ed等。天津中醫藥大學擁有六個學科的國家級精品課:針灸學國家精品課、方劑學國家精品課、中醫兒科學國家精品課、中醫內科學國家精品課、中藥學國家精品課和臨床實訓國家精品課。但是如此豐富的開放教學資源卻基本沒有應用于日常教學當中，如何有效利用高等醫學教育資源，滿足學習者自主學習、協作學習、有效評價、快速遷移的學習需求呢?

(一)創新課堂教學模式，有效利用醫學教育資源。首先要將目前建設的數字化學習資源加以引導利用，確保學生有目的成體系的進行學習使用。教師可以將開放教育資源引入到自己的課堂教學活動之中，還可以針對知識的結構體系對課堂知識進行相關內容的延伸，向學習者進行推廣，使其在課堂學習之余，進行拓展性學習，深化課堂教學。其次要積極探索和深化大學課程與教學模式的創新，引導教師嘗試新的教學方法，多樣化利用開放教育資源。例如不少創新型教師開始嘗試在教學中使用翻轉課堂的教學模式，通過課前的多媒體教學資源讓學生學習基礎內容，在課堂中通過答疑、協作、展示等多種學習模式進行知識的操練和應用，使學習者充分了解學習內容的來源，所學知識內容如何應用，充分滿足課堂教學和學生知識體系的架構。

(二)利用數字化學習環境，引導學習者個人知識體系的重新構建。對于高等醫學教育的學習者而言，當前學習的知識和未來的知識應用，大多數偏向于常識性知識的積累和實踐性知識的轉化，學習的發生除了個人的知識建構之外，還包括社會性、互動性的知識進行內化，通過不斷的接收新的知識信息，對原有的經驗和知識體系進行改造和重組，從而構建新的個人知識體系。尤其是身處開放教育資源大規模涌現的時代，學習者應如何構建自己的知識體系，并將其有效遷移到工作場中，顯得尤為重要。所以高等醫學教育中需要為學生創建友好的數字化學習環境，在使學習者準確便捷獲取知識的同時，傳授其獲得知識的途徑方法，引導學生積極主動的進行個人知識體系的重新構建，有助于終身學習。

二、智能終端技術為高等醫學教育提供的新教學模式

智能終端技術日新月異，移動終端閱讀、虛擬現實技術等發展迅猛，這些新媒體帶來課程呈現方式的變革，更加側重于知識的形成環境和建構過程，以學習者為中心，形成個人學習環境的生態系統，接下來將結合高等醫學教育學科特點從兩個方面進行分析。

(一)醫學仿真技術———增強真實學習環境人機交互新方式。增強現實(AugmentedReality，AR)是在虛擬現實的基礎上發展起來的新技術，是通過計算機系統提供的信息增加用戶對現實世界感知的技術，將虛擬的信息應用到真實世界，并將計算機生成的虛擬物體、場景或系統提示信息疊加到真實場景中，從而實現對現實的增強［1］。利用增強現實技術的特點對教學進行優化，例如進行教學的醫學專家教師可以通過虛擬眼鏡觀察患者，通過使用者觀察點和計算機生成的虛擬物體的定位相結合，記錄患者癥狀并分析病因病機，對診斷過程和治療過程進行一步一步的介紹，展示實踐操作的整個過程，具有實時交互性。學習者可以清楚看到真實學習環境中如何觀察分析診斷，在此過程中學習者能夠清晰了解他將如何實現知識獲取和遷移，掌握解決問題的方式方法，構建能夠迅速遷移的知識體系，實現完美的人機交互。

(二)醫學虛擬技術———基于游戲的學習。虛擬現實技術(Virtualreality，VR)是一種綜合計算機圖形技術、多媒體技術、傳感器技術、人機交互技術、網絡技術、立體顯示技術以及仿真技術等多種技術制造逼真的人工模擬環境，并能有效的模擬人在自然環境中的各種感知系統行為的高級的人機交互技術［2］。虛擬現實技術對于醫學教育中實踐性很強的知識具有非常好的呈現效果，例如對于解剖模擬訓練、針灸療法等。在此基礎上，加入基于游戲的學習理念，通過生動的形象和游戲關卡、通關秘籍等增強學習者的學習體驗，通過團隊協作解決問題等鍛煉學習者操作技能的同時提高其合作能力。

三、結語

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硬件平臺建設包括學生終端、設備服務器、網絡硬件和系統軟件平臺4個部分。學生終端包括可編程中央控制系統2套，符合標準技術參數。學生電腦120臺和教師電腦2臺，技術參數均為雙核3.0GB以上CPU，共享二級緩存不小于1024KB、支持虛擬化技術;內存不小于2GB，雙通道;硬盤不小于200GB;COM，LTP接口不能缺少，USB啟動，帶DVI接口，1024×768及以上分辨率;1000KB以上真彩，100MB帶寬。帶正版Windowspro版操作系統，帶終端遠程管理軟件。

設備服務器包括企業ERP管理、市場營銷、人力資源管理、財務管理、醫藥國際貿易、電子商務、統計預測與決策模擬SPSS共7個信息系統應用服務器，技術參數為至強四核帶虛擬化技術CPU×2，每核2線程，主頻≥2.4GHz;內存4GB帶ECC，集成遠程管理軟件。硬盤類型:SAS10KB，2.5寸熱插拔;硬盤配置容量≥3×300GB，RAID:支持RAID0\1\5\10;網卡≥2×1000MB以太多功能網卡;電源:熱插拔冗余電源≥2個;2U。網絡硬件主要包括智能核心交換機設備2套，技術參數為配置≥4個10/100/1000Base－X千兆SFP光纖端口;配置≥24個10/100/1000Base－T以太網端口;配置單電源;IP地址表≥12KB，MAC表≥32KB;VLAN支持基于IP、MAC、協議、IP子網的VLAN，支持GuestVLAN。系統軟件平臺包括多媒體教學平臺120用戶版1套，最新正版Windows操作系統和AS5系統。

2軟件平臺建設

2.1企業ERP管理軟件系統

要求軟件能夠仿真企業的業務處理環境，包含醫藥企業的市場、生產、銷售、決策、發展等方面。同時，能夠讓學生模擬企業中的不同崗位，仿真企業流程，以幫助學生學習和掌握企業運營、市場競爭、企業資源計劃、企業管理信息化等理念和方法。

2.2市場營銷軟件系統

要求軟件能夠模擬醫藥產業中多個企業生產不同的藥品且相互競爭。學生們分別扮演各個虛擬企業的營銷小組，職責是分析市場環境，發展公司營銷戰略，圍繞4P(產品、價格、渠道及促銷)營銷策略，制定各種具體營銷決策來爭取各自公司的成功。學生通過不斷地進行環境分析、制定決策，體驗各種營銷工具的使用，真正掌握完整的營銷體系方法。

2.3人力資源管理軟件系統

人力資源軟件系統通過崗位分析，得出各崗位任職資格、職業計劃、培訓計劃、考核計劃等，并生成內容詳盡的職務說明書，為人力資源招聘、考核、薪酬管理、培訓與開發等提供基礎資料。軟件應包括人事資料管理、考勤休假管理、薪酬福利管理、招聘管理、電子培訓、測評調查、績效考核管理7個系統模塊。

2.4財務管理軟件系統

該軟件要求將企業的財務管理、現金管理、信用管理、應收賬款管理、存貨管理、全面預算日常管理、投資決策、資本結構決策、融資決策、報表分析等基本知識有機地結合在一起。對企業發生的財務問題按照正規的財務管理程序逐一加以解決和分析，同時能夠提供各種解決企業財務管理問題的案例及相關操作。

2.5醫藥國際貿易軟件系統

該軟件要求集商務、通關、物流為一體，構建門類齊全、形式豐富的國際貿易技能實習平臺。以國際貿易實務運作程序為主線，通過仿真業務環境中的進出口模擬操作訓練，使學生全面、系統、規范地掌握國際貿易的程序、環節、做法以及單證的繕制方法和函電的寫作方法。在較短的時間內掌握進出口業務的操作技能與技巧，為將來從事醫藥國際貿易活動打下良好的實際操作基礎。

2.6電子商務軟件系統

該軟件要求真實地還原電子商務環境，并以實際案例的解決為工作任務，使學生深刻理解電子商務在現實中的運作流程和應用狀況。實驗內容分為電子商務網絡技術、電子商務網站設計與開發、電子商務安全、物流信息技術與移動電子商務4大實驗體系。

2.7統計預測與決策模擬SPSS軟件系統

通過3款教學軟件培養學生的數據處理與分析能力:SAS(StatisticalAnalysisSystem，統計分析系統)、SPSS(StatisticalProductandServiceSolution，統計產品與服務解決方案)、DPS(DataProcessingSystem，數據處理系統)，3款軟件在數據分析和處理中發揮著互補、參照的功能。

3結束語

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1.1課堂教學的方法

教師利用現代媒體技術，將標本、模型、圖標黑板等傳統媒體技術融為一體的教學方法。包括計算機多媒體在課堂教學中的多種應用，例如：電子講稿制作與演示；用網絡化多媒體教室支持課堂演示等。其優點是生動形象，增強了教師教學的感染力，提高了學生的學習質量；信息高度集成，提高了教師備課和教學的效率。并且有助于教師在信息化時代的教學過程中繼續發揮其應有的作用。

1.2仿真教學

仿真模擬技術是指遵循相似原理（幾何、環境及性能相似），用模型代替實際系統進行試驗和研究。當前，基于虛擬現實技術、網絡技術、與人工智能技術為主的仿真模擬技術在教學技術的變革中起到了重要作用。虛擬現實VR（VirtualReality）是由計算機系統創建的一種令人感到身臨其境、可以獲得與環境交互體驗的虛擬世界。仿真科技被稱為除理論推導和科學試驗之外的第三門應用型學科，現已廣泛應用于工程設計、教育軍事體育訓練、娛樂游戲等領域。作為新的教學媒體，仿真技術的應用對資金投入大、運作成本高、消耗材料多、危險性強的技能訓練更產生深遠的影響。

1.3遠程職業教育

遠程職業教育是學生與教師、學生與職業院校之間主要采取多種媒體方式進行系統教學和通信聯系的職業教育形式，是將課程傳送給校園外的一處或多處學生的教育?，F代遠程職業教育實現了學生與教師分離和信息的傳輸方式的多樣性，通過采用特定的傳輸系統和傳播媒體進行教學，學習的場所和形式靈活多變。遠距離教育的優勢在于它可以突破時空的限制，通過利用計算機網絡提供更多的學習機會；擴大教學規模；提高教學質量；降低教學的成本。遠程職業教育為優質教育資源共享，實現教育公平提供了技術手段。

2信息技術在職業教育中的應用

2.1支架式教學

支架式教學分為五個環節：搭腳手架、進入情境、獨立探索、協作學習和效果評價。支架的形式是沒有什么規定的，在必要的時候隨機對話、解釋、合作等都能成為學習支架。提供學習支架的形式隨學習任務的不同而不同，可以是問題、范例、建議、向導、圖表等。將計算機作為認知工具，計算機就成了學習的支架。如計算工具、圖形處理工具、演示文稿等均可以成為幫助學生進行繁瑣的計算、表達思想進行交流的支架。利用了信息技術實現支架式教學策略可以對學習起到適時性幫助、動態支持、多元化和引導性的作用，支架使學習情境保持了復雜性和真實性，在最需要幫助時應提供適當的支架，隨著學習的發展變化，學習支架也應隨之調整，在學生已有了解決問題的能力時就撤出。

2.2拋錨式教學

拋錨式教學主要解決惰性知識的問題。它包括創設情境、確定問題、自主學習、協作學習和效果評價五個方面。它的出發點是，將知識缺乏的使用質量與獲得知識的方式聯系起來。為了避免惰性知識，這種教學利用一個敘事的“錨”來進行，“它激起學習者的興趣，允許學習者鑒定和定義問題，并將學習者的注意力引向對問題的感知和理解?！毙畔⒓夹g幫助了拋錨策略的實施。學生可以借助于計算機進行輔助運算及用excel作出了大量的直觀圖，使假想中的問題一目了然。學生既得到了所要的答案，又對計算機的操作更加熟練。和支架策略比較，拋錨策略的情境是選取典型材料（錨），讓學生自行發現問題，而不是像支架策略那樣通過知識點和概念框架進入情境。支架式教學中啟發用得比較多，拋錨式探究用得比較多。

2.3認知學徒教學

認知學徒制教學模式的精髓就是使專家在解決問題和完成時進行的內部認知過程外化，使原來隱蔽的過程公開，以便學生在教師或其他同學的幫助下進行觀察、復演和實踐。如中醫正骨學學生脫離真實的臨床環境，僅通過教師的講授學習臨床知識，在見習、實習時學生才跟隨帶教教師學習臨床技能。這樣造成基礎理論和臨床技能學習的嚴重脫節，并因臨床工作實際情況而使學習內容帶有很大的隨意性。教師將具體的臨床技能鑲嵌于生動的模擬醫院臨床環境中，通過建模不僅向學生演示臨床技能而且通過講解將自身的認知過程外化，使學生通過觀察來構建完成任務所必需的相關過程的概念與模式。然后，通過教師演示、學生主動觀察的方法給學生搭腳手架，在這個環節，教師最大限度地運用視、聽、觸和本體感覺主動地參與到學習過程中。再用訓練法讓學生反復動手、其他學生觀察并評論，直到基本掌握手法。由于訓練是在高度互動和高度情景化的環境下進行，學習可以達到真正理解和掌握的教學目標。由此可見在信息化教學條件下，認知學徒模式有助于學生對概念、事實知識等基礎理論知識的掌握。這些概念、事實知識在變化多端的臨床情境中通過運用而被學生理解、掌握，而這些變化的情境又有助于深化對概念或事實本身的理解。

3職業教育信息化管理平臺建設

職業教育信息管理平臺的建設是組織實施職業教育信息化的核心，管理平臺的建設不僅有利于提高教學質量，而且有利于信息化教學管理。根據我國職業教育信息化的現狀，應當選擇集中式管理的應用軟件服務模式（ASP），該模式下通過web以“一對多”的方式向學生提供學習資源，學生通過瀏覽器即可查閱，不需要建立和維護龐大的計算機系統，極大地降低了教學成本。

4結束語

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科學技術的不斷進步，推動著整個人類社會的發展，計算機的出現，使人類社會由工業社會向后工業社會——信息社會過渡。我國著名的科學家錢學森說：“我們所設計的信息體系簡直可以包括全部人類千百年來創造的、而且還在不斷創造的精神財富。而這全部精神財富可以由我們每個人隨手調用和享受。這不但是從舊的腦力勞動中解放出來，而且是獲得一個偉大的世界，從來未有的高度文化的世界?！藢⒆兊酶鼮槁斆?，人類的前進步伐更將加快?！边@位大科學家以前所未有的高度論述了由計算機引起的這場技術革命。隨著計算機技術的發展，一種嶄新的學科——仿真學誕生了，從新藥品的仿真測試到行星和星系的創生模型，以及計算機化培養皿中生長的數字生命形式，這是一種新的方法，不是基于直接的觀察和實驗，而是基于從真實空間向虛擬空間的映射。雖然這項工作仍處于起歩階段，但已足以讓每一顆好奇的心欣喜若狂。在這樣一個偉大的時代，古老的中醫學面臨著前所未有的機遇和挑戰。怎樣將計算機科學與技術融入中醫學領域，是一個值得深思和大膽嘗試的問題。值得慶幸的是，計算機仿真是建立在復雜系統理論基礎上的，而中醫學理論所描述的正是這樣一個復雜系統。

當伽俐略第一次拿起望遠鏡仰望太空時，他為人類創造了科學方法，即用實驗來檢驗關于世界如何成其為世界的種種假說。于是有了擁有試管、曲頸瓶和本生燈的化學實驗室，用來探測物質內核的價值連城的粒子加速器，以及在任何生物實驗室都能看到的解剖青蛙和用顯微鏡觀察植物細胞。然而，這些都是僅適用于簡單系統中物質結構研究的實驗室?，F論物理學家薛定諤（ErwinSchrodinger）在《生命是什么？》一書中寫道：“只要我們涉及活物質的結構，我們就必須面對這樣一個事實：它是以不能還原成通常的物理學定律的方式起作用的。原因不在于某種‘新的力’或某種類似的東西支配著活的機體中的一個個原子，而是其結構不同于任何我們已從試驗室研究中認識的東西?！盵1]也正因如此，尤其是對于與西醫學思維方式大相徑庭的中醫學理論，實驗室研究一直是一籌莫展，經絡實質的研究無功而返，各種“證”的實驗模型設計令人啼笑皆非，中藥的研究幾乎與中醫理論毫不相干……中醫學所構建的龐大而復雜的系統難以在簡單系統的實驗室中得到驗證，這是不難理解的。計算機仿真學的出現真值得每一位中醫界的同仁為此干上一杯，因為這一方法的出現能使中醫學多年的“科學夢”成為現實！雖然計算機仿真學正在起步，而這對中醫學來說卻是難得的機遇，不僅可以揭開其古老而神秘的面紗，而且有望為中醫學打開一扇新的大門，開拓更為廣闊的發展空間。

而將計算機仿真技術運用于中醫學，面向對象程序設計是一個關鍵環節，下面將面向對象程序設計作一簡要介紹。

2面向對象程序設計（OOP）概述

面向對象程序設計簡稱OOP，是Object-OrientedProgramming的縮寫。面向對象是與面向過程相對而言的，傳統的程序設計語言,如C語言，是面向過程的結構化程序設計語言，這種語言在20世紀80年代非常流行。隨著軟件業的發展，軟件的規模越來越大，導致軟件的生產、調試、維護越來越困難，因而發生了軟件危機。人們期待著一種效率更高，更加容易理解，更加符合人類思維習慣的程序設計語言，OOP就是在這種情況下應運而生的。在20世紀90年代，OOP異軍突起，成為最有希望，最有活力的程序設計方法。

①面向對象與面向過程的區別

計算機沒有思想，人必須明確地告訴它如何運算，每一步做什么。站在這種計算機的角度進行程序設計，就是面向過程的方法。如：用計算機模擬一只貓捉老鼠的過程，程序員必須告訴計算機每一步貓的具體的動作。如果用面向對象的程序設計方法來做，就可以把貓作為一個獨立的對象，貓會奔跑，貓會捉老鼠，這些是它的固有屬性，被封裝在貓這個對象之中，所以，只需給出老鼠出現的信息，貓就會自動去捉。與面向過程相比，面向對象的方法更符合人的思維習慣。

②對象與類的概念

對象與類是面向對象方法中的兩個基本概念?？陀^世界中實體的抽象構成對象，任何事物都可以作為一個對象，如一個人、一輛汽車、一個窗口、一個按鈕、一座建筑、一項貸款等等。對象的劃分和定義是靈活的，視需要而定。具有相同屬性和行為的一個或多個對象的集合成為一類。類有層次之別，類下可以有子類，類上可以有父類。如：人可分為男人和女人，男人又可以分為兒童、青年、成年、老年等等。類是對象的抽象，對象是類的實例。類的劃分也是靈活的，依需要而定。子類可以作為父類的對象看待。

③對象的特性

對象有以下基本特性：

封裝性：對象是相對獨立的單元，與之相關的數據和操作被封裝在內部，對外是不可見的。對象和對象之間通過信息交換進行聯系。如一只花貓，它是一個相對獨立的個體，它的機體內包含復雜的結構，而這些結構是不可見的。

繼承性：每個對象都從它所屬的類中繼承共性。如一只花貓，它從貓這一類中繼承了貓的共性。

多態性：每個對象都有其特有的屬性，使之區別于其它對象。如一只具體的貓，它與其它貓是不同的，有不同色澤、脾氣、體重等。

④面向對象方法可以用下列方程式來概括：

OO=Objects+Classes+Inheritance+CommunicationWithMessages

即：面向對象＝對象＋類＋繼承＋信息交換

在這里值得注意的是，上面的方程式也可以用作系統的描述，而且容易從中看出簡單系統與復雜系統的區別：簡單系統通常是少量的個體對象，它們之間的相互作用較弱，甚至可以忽略不計，故而可以作為獨立的個體進行研究；而復雜系統中涉及中等數目的對象，不僅如此，對象通常具有智能性與自適應性，它們可以按照各種規則作出決策，隨時準備根據接收到的新信息修改自身的行為規則，故而每一個對象不能獨立的看待，這正符合了中醫學的整體觀。

3運用面向對象程序設計進行中醫學的計算機仿真

①面向對象方法與中醫學具有相似的思維方式

假使我們想用傳統的面向過程的方法來完成中醫學理論的計算機仿真，不僅是一件難以想象的事，而且是不可能的事，對計算機發出人體生理、病理等過程的每一步指令，既使是在分析還原思維方式指導下對人體結構分解得極細，對人體生化過程了解得極為透徹的西醫學也無能為力，更何況中醫學本身就只重整體，不重結構。而面向對象方法，因其與中醫學在思維方式上有驚人的相似之處，使之運用于中醫學成為可能，成為對中醫學進行計算機仿真的基礎。其相似性體現在中醫學的整體觀與黑箱方法和OOP中的對象的特性及其信息交換上。可以將上文中面向對象方法學的方程式用下圖表示：而這正是黑箱方法的圖形表達。黑箱方法典型地表現在中醫學的藏象學說中。藏象學說是關于人體臟腑功能的學說。古人雖然知道“八尺之士，可以剖而視之。”（《靈樞·脹論》）但又認為“藏府之在胸脅腹里之內，若匣匱之藏禁器也?！保ㄍ希└匾氖牵诓煌谖鞣降乃季S方式，中國古代對于整體性和運動性的強調，使得中醫學未從解剖入手，分析人體的結構、成分，而是以極簡單的解剖為基礎，構造出了以象為內容的有機的學術體系。由“藏象”之名可知，中醫是以現之于外的象來把握藏之于內的臟的，即“執其見功處見其形”，即黑箱方法。對此《靈樞·順氣一是分為四時》中論述道：“內外相襲，若鼓之應桴，響之應聲，影之似形?！崩纭端貑枴ち澆叵笳摗穼π牡拿枋鍪沁@樣的：“心者，生之本，神之變也；其華在面，其充在血脈，為陽中之太陽，通于夏氣。”其它四臟與此相仿。由此可以看出，這里的心己不是解剖學中的有一定形態結構之心，而是一系列相關的生命活動的表現在人腦中形成的綜合的象。它不具有實體性，卻正好可以作為面向對象方法學中的一個對象來看待。推而廣之，中醫學中的其它概念，如氣、血、津液、精、神、經絡等，都可以作為一個個對象，對象之間通過信息的交換，相互密切聯系，從而形成一個復雜系統，中醫學的計算機仿真便可由此開始。

②中醫學的計算機仿真應用前景

用計算機仿真學對中醫學中的概念、現象、原理、機制等進行模擬，可以建立各種模型，服務于教學、科研、臨床。主要可以用于建設生理模型、病證模型、實驗模型。

生理模型：在中醫學中五臟、六腑、氣、血、津、液、經絡、筋、脈、骨、髓等，都可以構成相對獨立的對象，賦予每個對象適當的屬性，對象具有智能性與自適應性，它們可以按照各自的屬性作出決策，并隨時準備根據接收到的新信息修改自身的行為規則，它們之間通過信息交換互相聯系，構成一個復雜系統，這一復雜系統即人體。在此基礎上很容易就可以建立人體的病理模型。下圖是生理模型的簡單圖示，實際中的生理模型還要復雜的多。

病證模型：中醫學中的證是非常復雜的，也是獨具特色的。辨證論治非常靈活，以哮喘為例，說明中醫病證模型的組建。哮喘發病，總因本虛標實，其病位雖在肺，但與脾、腎密切相關，先天不足后天失養造成肺、脾、腎不足是哮喘發病的內在原因。正氣不足就易感外邪，感邪而產生風、寒、熱、痰、濕、瘀、氣等諸多病理因素，一些病理因素作用于肺，是發生哮喘的外在原因。如下圖所示，運用OOP將各種因素的特性封裝起來，作為對象，它們之間相互聯系，就可以建造哮喘的病證模型，輸入相應的信息，就可以得出諸如肺脾兩虛，寒痰蘊肺；肺腎不足，腎不納氣；風寒外束，痰熱內阻等證型，有力地指導臨床實踐。

實驗模型：正如在汽車研制中需要的碰撞實驗可以用計算機模擬代替，中醫學中的實驗也可以用計算機模擬來代替。這樣就可以提高效率，降低消耗。比如可以建立中藥模型庫、方劑模型庫、病因模型庫、生理模型庫、病證模型庫，如下圖所示，中藥模型庫和方劑模型庫作用于病證模型庫，就可以模擬出對于某種病證的最佳治療方案，選擇最佳藥物及最佳方劑。病因模型庫作用于生理模型庫，生理就可以模擬出在某些致病因素下，人體生理的變化，疾病的發生、發展、及轉歸。這些都可以為中醫學研究工作提供有力的參考。

4小結

運用面向對象程序設計進行中醫學的計算機仿真，不僅可以提高教學、科研、臨床的生產力，節省大量的人力、物力、財力，而且可以屏棄簡單系統實驗室的不足，為中醫學提供實驗的空間。十六世紀，伽利略通過引入可重復的受控實驗室的思想，開創了近代科學的實踐，目前這一思想成為判定延續幾千年的中醫學是否科學的依據，而這一思想的中心在于能夠實施一些實驗，以檢驗關于待研究現象的假說。運用面向對象程序設計進行中醫學的計算機仿真不僅可以對中醫學概念、理論、方法的客觀性、有效性、實用性進行證實，而且有前瞻性和預測性。

引入計算機仿真技術是中醫學科研的大勢所趨，也是目前將當代最前沿的信息技術與最古老的中醫學相結合的最佳契機,這里有大量的工作尚待有志者去完成。

篇9

VR技術發展及應用現狀

VR技術是當前各國技術領域研究的重點，未來發展前景廣闊，是公認的高端科技。VR技術實現了計算機圖形技術、計算機仿真技術、傳感器技術、顯示技術的融合，通過構建虛擬信息環境，實現人機互動，能夠讓用戶借助VR環境空間獲得感知層面的虛擬體驗。美國知名VR技術專家托馬斯等人提出VR技術的應用將改變未來數百年人類生存、生活的狀態。目前，VR技術已經成為很多國家未來高科技發展的重要著力點，西方國家在這一技術的研發與應用中投資巨大，并取得了一些積極的研究成果。英國創建的“VR數字圖書體驗館”、德國正在?L試構建的“VR太空虛擬訓練營”、日本開展VR技術與現代網絡游戲的捆綁應用研究等，都是VR技術開發與應用的典型代表。當然，由于VR技術本身還存在很多技術瓶頸問題，因而應用并不廣泛?？傮w上看，該技術目前主要應用于軍事和高校科研領域，在民用領域的應用還處于萌芽期。但是，隨著VR技術開發力度的不斷提升，這一技術在工業、教育等民用領域的應用將成為未來發展的重要方向。

VR技術應用于現代大學英語聽說課教學中的優勢

1.構建聽說一體的VR學習環境

目前，大學生在英語聽說課學習中，主要借助于多媒體、手機自媒體等進行，與以往相比，聽說課學習模式已經有了很大的改變，但目前存在聽說分離的現象。因此，構建大學英語聽說課VR教學可以在很大程度上實現聽說一體化，VR虛擬平臺能夠為大學生聽說課學習提供可以隨時轉換的虛擬體驗環境。在VR教學環境下，大學生可以與他人直接在虛擬環境下進行交流與互動，這在很大程度上改變了以往聽說固化教學的限制。聽說一體化VR教學環境，能夠幫助大學生快速進行各種口語聽說訓練，改變以往聽說聯系不緊密，甚至相分離的教學現狀。未來各種各樣的VR虛擬環境，可以讓大學生更好地進行不同領域、不同行業英語知識在線互動交流與學習等。因此，VR虛擬環境的大學英語聽說課教學，可以實現虛擬與現實有效銜接，方便大學生進行虛擬互動聽說練習。

2.實現跨時空聽說課教學與評價

傳統大學英語聽說課教學以課堂為主，實行教師主導的終結性聽說教學評價模式，在一定程度上限制了大學英語聽說課教學。VR技術在大學英語聽說課中的應用，可以明顯改變傳統大學英語聽說課教學與評價的時空限制，在很大程度上實現了跨時空聽說課教學與評價。從VR教學來看，大學英語教師可以把教學內容融入VR教學虛擬空間中，為學生創建虛擬在線聽說交互學習環境，在一定程度上可以擺脫傳統課堂教學的空間限制。從VR評價來看，可以建立真正的過程性與終結性結合的立體交互式評價體系。大學生進入英語VR聽說虛擬空間平臺，就會留下訪問信息，平臺就會實時進行記錄。教師進行大學生聽說訓練和評估時，可以借助VR虛擬空間平臺進行，學生可以借助VR賬號及時查詢自己聽說課學習的狀況，分析自身聽說課學習存在的問題，并在VR虛擬平臺的指導下，制訂科學有效的聽說課學習改進措施。

3.提高聽說課教學效率

VR技術應用于大學英語聽說課教學中，可以明顯提高大學英語聽說課教學效率，降低聽說課教學成本。從教學效率看，VR技術可以方便大學英語聽說課教學。如開展VR環境下的聽說教學設計、活動安排等。同時，也能激發大學生參與聽說課學習的興趣，提高學習效率。德國慕尼黑某所高校2011年開始構建英語VR虛擬教學體驗館，盡管這一技術還不完善，在具體應用中還存在很多不足之處。但是，經過幾年的實踐，深受該校師生歡迎。數據統計顯示，該校英語教師教學效率提升了38%，學生學習效率更是大幅度提升了170%以上。從教學成本看，目前構建VR大學英語聽說模式，受技術設備不完善等客觀因素影響，建設成本相對較高。但是，隨著未來該技術不斷完善，大學英語VR聽說環境的總體建設成本將會呈現逐漸下降的態勢。同時，VR環境下的大學英語聽說課教學實效明顯提高，也在間接地降低教學成本?？傊瑥腣R技術在大學英語聽說課的應用前景來看，提高大學英語聽說課教學效率、降低教學成本的技術優勢將會越來越明顯。

綜上所述，把VR技術引入現代大學英語聽說課教學中，構建全新立體交互式教學環境，可以極大提升大學英語聽說課教學實效。未來，隨著VR技術的不斷完善，構建VR教學模式將成為大學英語聽說課發展的重要方向。

構建現代大學英語聽說課VR新型教學模式的建議

1.加強大學英語聽說課VR技術軟件、硬件開發與應用研究

大學英語聽說課有自身的特點，未來必須加強大學英語聽說課專項VR技術軟件開發與應用研究。我國VR技術研究人員要結合大學英語聽說課特點，進行相關VR技術研究創新。在嫁接其他領域的VR技術中，也要充分立足大學英語聽說課教學實際。大學英語聽說課在構建VR新型教學模式中，也需要開展相關VR應用硬件設備的研發?？傊?，只有不斷開發適合大學英語聽說課教學實際的VR技術軟件與硬件，才能真正為大學英語聽說課VR教學模式的構建提供技術支持。

2.開展大學英語教師VR技術培訓，掌握VR環境下的聽說課教學技巧

VR技術作為高端的新型科技，在大學英語聽說課應用中要求相關教師擁有一定的技術儲備。因此，在構建大學英語聽說課VR新型教學模式中，必須加強大學英語教師VR技術培訓，讓他們掌握相關教學技巧，能夠勝任未來大規模VR教學環境的需要。教師作為教學的主要組織者，只有自身擁有較強技術儲備，才能更好地開展VR教學環境下的備課、教學設計、活動設計等工作?？傊?，未來我國高校必須重視大學英語VR教學團隊培訓，為開展大學英語聽說課VR教學提供人力資源保障。

3.建立大學英語聽說課VR試點，由點及面扎實推進新型VR教學模式

構建大學英語聽說課VR新型教學模式，不是短期內就能夠完成的事情。目前，我國VR技術自身還存在不完善的問題，在教育領域的VR技術應用更是做得不到位。因此，未來我國高校在開展大學英語聽說課VR教學模式的構建中，應當穩步進行，制訂切實可行的推進方案。建立大學英語聽說課VR試點，積累VR教學經驗，是構建這一新型教學模式的第一步。在積累大量大學英語聽說課VR教學經驗的基礎上，才能由點及面扎實開展其他VR教學研究與創新。

除此之外，構建大學英語聽說課VR新型教學模式，還需要我國高等教育主管部門大力支持。因為，開展大學英語聽說課VR教學，需要投入大量的人力、物力和財力，單靠高校自身辦學力量很難完成這一艱巨任務。

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【關鍵詞】機能學;虛擬實驗技術;Flash;豚鼠;心肌細胞動作電位

Abstract：Aiming at single，insufficient facilities and funds，and less students-participation teaching methods in traditional experimental teaching of functional science course，the authors explored experimental platform based on virtual system. Through comparisons of various virtual simulation technology methods，we select Flash as the development platform because that it is simple，flexible，more visually attractive and high interactivity，so that wo can simulate complicated and incomprehensible experimentation. Taking action potentials in guinea pig ventricular myocytes to demonstrate the development of virtual experiment based on Flash technology.

Key words：functional science;virtual experiment;Flash;guinea pig;action potential in ventricular myocytes

一、引言

機能實驗學是將生理學、病理生理學、藥理學三門課程的實驗內容有機融合在一起，體現學科間的交叉融合和新技術的應用以及培養學生創新能力的課程。因為傳統機能學實驗的對象多為活體動物或離體器官組織，從而教學中存在一些困難進而影響教學質量。

1.實驗成本高且一些大型儀器設備陳舊和數量有限，學生人數很多，同時只能有部分學生操作而其余學生圍觀，因而不能熟練操作儀器設備。

2.實驗操作精細且困難大，由于實驗教學場地和課時限制，學生大多沒有很好的預習和復習，未能掌握實驗操作技術，從而厭惡實驗[1]-[3]。

虛擬實驗技術憑借軟件模擬的優勢可以解決這些問題，目前虛擬實驗技術包括Java技術、QuickTime VR技術、VRML技術Flash等，其中Flash作為一種矢量多媒體技術是為創作網絡交互式動畫所開發。Flash具有很強的交互性、圖形矢量性的同時保證了很小的動畫體積;采用Actionscript這種面向對象的腳本語言使得當特定事件發生動作時可以控制對象，非常適合交互式虛擬實驗平臺的建立;開發周期短適合演示性虛擬實驗。雖然Flash的交互性不如VRML，數據處理能力不如Java但其開發的簡單靈活以及以上三種特性使得Flash成為開發教學虛擬實驗的最佳平臺[3]-[6]。

二、以機能學中豚鼠心機細胞動作電位實驗為例介紹基于Flash的虛擬實驗技術的開發

1、實驗步驟

（1）取出心臟分離肌;（2）拉制玻璃微電極;（3）調試儀器記錄動作電位。

2、虛擬實驗

（1）制作素材并將素材導入Flash庫

首先，用photoshop或者coreldraw，AI等繪圖軟件制作好實驗所需器械及動物模型等各種素材繪如豚鼠、HF-100抗干擾臺、BL-420、手術剪等;然后打開flash cs4，新建一個ActionScript 2.0的文件，在菜單欄打開文件-導入-導入到庫-把做動畫需要用到的素材導入到flash的庫中。

（2）構建虛擬實驗室

1）布置舞臺設置原件

ctrl+F3調出屬性面板對新建的文件進行設置，設置好舞臺需要的背景的顏色，大小和幀頻等。為了方便管理和維護，我們選擇把動畫做到mc影片剪輯里面，先把鼠籠等拖入到舞臺上，調整好位置和大小過后，F8轉換為原件，選擇下面的影片剪輯屬性，再點擊右鍵調出標尺或者按快捷鍵Ctrl+Shift+Alt+R拉好輔助線，這是為了確定精準的位置，特別是有變化的地方，一定要調整好位置和大小，否則畫面會有錯位的跳躍感（見圖1）。

2）動畫實現

以取豚鼠離體心臟為例：首先從抓豚鼠開始，我們需要在mc里面新建一個圖層，命名為手套，把戴手套的各個動作素材拖放到舞臺上，按照幀順序依次排列好，動畫連貫性以一拍三8幀畫面為主，接著需要給鼠籠做一個遮罩用以產生穿插感的，把鼠籠、籠蓋子放到兩個圖層中，再新建一層，點擊右鍵勾選上“遮罩層”選項，再把鼠籠拖入到遮罩層下方，會發現遮罩層和被遮罩層都發生了圖標變化。設置好后在遮罩層中插入關鍵幀選擇相關繪制工具繪制出遮罩圖案部分（有圖案的地方才會被顯示），繪制好后同時鎖定遮罩層和被遮罩層移動籠蓋測試效果，看是否遮好，然后在手套戴好需要打開鼠籠的位置編輯籠蓋，鼠籠是固定不動的，需要給蓋子添加動作，配合上手打開籠蓋的動作把蓋子移動到相應的位置，提起后插入關鍵幀，再延遲幾幀后插入關鍵幀或者快捷鍵F6插入關鍵幀，移動籠蓋和手到移動的終點位置，再在此移動幀中間選任意一陣單擊右鍵選擇插入傳統補間，這時候插入補間的地方會有一條箭頭，接下來是手要伸入籠子里抓豚鼠，由于要產生交錯感，需要給手也添加一個遮罩，把抓豚鼠的手的圖層拖入到“遮罩層”的下面，再插入幀編輯這只手的位置，于是就產生了手伸入到了籠子里面的感覺。

3）代碼實現

在以上交互中需要用到的代碼用的是actionscript 2.0，我們可以將代碼寫到按鈕上，幀上。

新建一層，把做好的按鈕放到這個層上面，在相應需要交互的按鈕上寫下代碼。

（1）比如點擊下一幀上一幀的代碼可以寫作：

on（release）{

nextFrame（）;

}，

on（release）{

PrevFrame（）;

}

（2）當點擊按鈕需要跟隨鼠標的代碼如下：

Mouse.hide（）;

mc1.onMouseMove=function（）{

this._x = _xmouse;

this._y = _ymouse;

UpdateAfterEvent（）;

}

Mc1是指定要跟隨鼠標的影片剪輯，里面的內容可以是一張圖片，動畫，影片。

（3）當需要拖動一個工具去響應另一個動作時就需要用一下代碼：

OnClipevent （mouseDown）{

If （hit Test （_root._xmouse，_root._ymouse.false））{

startDrag（“”，true）;

x = this._x;

y = this._y;

}

}

onClipEvent（mouse up）{

if （！hitTest（_parent.regionl））{

this _x = x;

this _y = y;

}else{

_parent.nextFrame（）;

}

StopDrag（）;

}

注釋：其中regionl 是感應區，也就是一個隱藏的透明按鈕。

（4）調用和控制庫里面的影片剪輯以及鍵控，比如：

On（release，Keypress”<ENter>”）{

gotoAndPlay（）;

}

（5）在頁面上的小按鈕也可以添加相應的代碼，比如主頁就可以寫：

On（release）{

Get URL（http：//，“blank”）;

}

或者：

on（release）{

gotoAndStop（）;

}，

三、結束語

本文將Flash技術應用于機能學中豚鼠心肌細胞動作電位的測定，細化了各個步驟并附有視覺沖擊感;減輕了經費不足、大型儀器少、場地不夠等困難;學生多可以使學生在實驗前后隨時觀看并與實驗互動，熟練實驗步驟、深刻理解實驗原理和結果以及熟練操作實驗儀器，從而提高教學質量。

參考文獻

[1]李濤，譚安雄.醫學技能學虛擬實驗室的構建與應用[J].中國數字醫學，2012，07（6）：23-25.

[2]王璁，屠幼萍.基于Flash的高電壓虛擬實驗室探索[J].電氣電子教學學報，2013，35（2）：98-100.

[3]劉惠萍，張國民，喻嶸，等.虛擬實驗平臺在醫學機能學實驗教學中的作用[J].中醫教育，2014，33（3）：12-13.

[4]高振國.基于Flash建立的虛擬液壓回路系統的研制[J].現代教育技術，2008，25（8）：83-88.