医学虚拟仿真实验教学的认识精品文稿.ppt

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1、医学虚拟仿真实验教学的认识第1页，本讲稿共22页医学虚拟仿真实验的必要性医学虚拟仿真实验的必要性 医学实验教学趋向：医学实验教学趋向：综合、深刻、以问综合、深刻、以问题为导向题为导向。新理念要求：新理念要求：生命伦理、环境保护、资生命伦理、环境保护、资源节约源节约。高危、资源稀缺、高新技术高危、资源稀缺、高新技术在实验教学在实验教学中所占比重日益增大，虚拟和仿真实验成为中所占比重日益增大，虚拟和仿真实验成为重要辅助手段。重要辅助手段。第2页，本讲稿共22页虚拟仿真实验的特点n以虚拟为手段，构建虚拟的实验环境：对象、工具、场景，建立模拟的实验系统（如数学模型），模拟实验条件、参数，获得虚拟的实验

2、结果。知识和规律则应该是客观真实的。n以仿真为表现形式，情景、过程、结果有真实感，使学习者获得真实体验。现行临床技能训练多为“仿真”而不“虚拟”。n基于互联网技术平台，实现远程学习、随时随地学习和资源共享。第3页，本讲稿共22页虚拟仿真实验教学平台建设背景：虚拟仿真实验教学平台建设背景：以网络为基础的各种知识学习逐渐成为世界教学发展的以网络为基础的各种知识学习逐渐成为世界教学发展的一种趋势，从一种趋势，从2012年起，以美国斯坦福大学和哈佛大学为代表的年起，以美国斯坦福大学和哈佛大学为代表的一批知名高校构建了一批知名高校构建了MOOC形式的网上教学形式。形式的网上教学形式。2013年年8月月1

3、3日，国家教育部高教司下文在全国构建国家级日，国家教育部高教司下文在全国构建国家级虚拟仿真实验教学中心，从国家政策上给予网络化的虚拟实验仿虚拟仿真实验教学中心，从国家政策上给予网络化的虚拟实验仿真技术发展提供支持。真技术发展提供支持。网易公开课程视频网站（基网易公开课程视频网站（基于于Internet的大型通用网络教的大型通用网络教育平台）育平台）第4页，本讲稿共22页（1）网络化的教育平台在世界范围内得到了）网络化的教育平台在世界范围内得到了飞速的发展飞速的发展 随着计算机和网络技术的飞速发展，教育也在发随着计算机和网络技术的飞速发展，教育也在发生着深刻的变化。美国知名大学如哈佛、耶鲁、斯坦

4、生着深刻的变化。美国知名大学如哈佛、耶鲁、斯坦福、麻省理工等都在网上提供部分免费课程教学视频，福、麻省理工等都在网上提供部分免费课程教学视频，中国的网易公司则把这些资源收集起来放在一个公共中国的网易公司则把这些资源收集起来放在一个公共网络平台上供大家观摩学习，通过这个平台任何人都网络平台上供大家观摩学习，通过这个平台任何人都可以在世界任何地方、任何时候听到哈佛大学可以在世界任何地方、任何时候听到哈佛大学Michael J.Sandel教授讲的教授讲的“正义正义”课程，只要有课程，只要有计算机和网络即可，从而利用技术实现了无时不在的计算机和网络即可，从而利用技术实现了无时不在的学习。网络已经变成

5、了一个巨大的教育平台。学习。网络已经变成了一个巨大的教育平台。第5页，本讲稿共22页（2）全世界的动物保护浪潮）全世界的动物保护浪潮 医学本身是一门实验科学，其理论是建立在医学本身是一门实验科学，其理论是建立在医学实验基础之上的，实验也是医学生学习和加医学实验基础之上的，实验也是医学生学习和加深掌握医学知识的重要途径，但是全世界动物保深掌握医学知识的重要途径，但是全世界动物保护意识的发展趋势使得在学生实验中的动物实验护意识的发展趋势使得在学生实验中的动物实验越来越少，这必然需要另外一种手段来代替，虚越来越少，这必然需要另外一种手段来代替，虚拟医学实验正如模拟核试验一样，在医学教育中拟医学实验正

6、如模拟核试验一样，在医学教育中将起到越来越重要的作用。将起到越来越重要的作用。第6页，本讲稿共22页（3）实验室开放的新形式）实验室开放的新形式 进行医学实验需要消耗动物、药品等一系列资源，进行医学实验需要消耗动物、药品等一系列资源，这并不象物理实验或语音教室开放只需要打开实验室这并不象物理实验或语音教室开放只需要打开实验室房间门那么简单，这涉及到经费和随时变更的资源房间门那么简单，这涉及到经费和随时变更的资源（例如不同的动物和药品）要求，因此医学实验室对（例如不同的动物和药品）要求，因此医学实验室对学生自由免费开放相对较难，而虚拟医学实验则可以学生自由免费开放相对较难，而虚拟医学实验则可以做

7、到随时随地的开放。做到随时随地的开放。第7页，本讲稿共22页（4）医学实验教学本身发展的需求）医学实验教学本身发展的需求 医学实验的技术和经验性质需要反复的模拟训练。医学实验的操作性通过交互的动画方式直观地展现更利于学生对实验操作的理解。越来越多的新领域、新技术和昂贵稀缺的教学资源目前难以在普通的教学实验室实现。有些高危、极端的环境和实验条件需要虚拟仿真来实现。第8页，本讲稿共22页直观的心脏循环直观的心脏循环3D动画展示（动画展示（Visible body 公司）公司）第9页，本讲稿共22页虚拟仿真实验教学理念n以以“实实”为主，为主，“虚虚”“实实”结合，能结合，能“实实”不不“虚虚”。不

8、以虚拟代替真实。不以虚拟代替真实。“主食主食”和和“零食零食”的关系。的关系。n传授知识和技能的基础上，激发学生兴趣和创新意识，传授知识和技能的基础上，激发学生兴趣和创新意识，以培养提出问题、解决问题能力为目标，寻求在回答和以培养提出问题、解决问题能力为目标，寻求在回答和解决问题的过程中获得知识、技能和能力养成。解决问题的过程中获得知识、技能和能力养成。n尽量引入新知识和新技术。尽量引入新知识和新技术。第10页，本讲稿共22页 以山东大学医学院、中山大学医学院、上海中医药大学等为代以山东大学医学院、中山大学医学院、上海中医药大学等为代表的一批院校已初步形成虚拟仿真实验教学体系，获得教育部建设表

9、的一批院校已初步形成虚拟仿真实验教学体系，获得教育部建设立项。立项。大多数临床技能训练中心购进模拟人进行现场教学和模拟大多数临床技能训练中心购进模拟人进行现场教学和模拟训练，但没有实现网络化和远程化。训练，但没有实现网络化和远程化。医学形态学教学主要由易创电子等提供的数字解剖和医学形态学教学主要由易创电子等提供的数字解剖和数字显微切片等商业软件作品。数字显微切片等商业软件作品。医学机能学教学有：医学机能学教学有：泰盟公司开发的泰盟公司开发的VBL-100医学机能虚拟医学机能虚拟实验系统，上海梦之路数字科技有限公司的实验系统，上海梦之路数字科技有限公司的Medical Virtual Lab基础

10、医学虚拟实验室教学平台，浙江大学陆源老师开发的生理科学基础医学虚拟实验室教学平台，浙江大学陆源老师开发的生理科学实验教学系统，南京医科大学高兴亚老师开发的虚拟仿真教学系统实验教学系统，南京医科大学高兴亚老师开发的虚拟仿真教学系统等。等。国内医学虚拟仿真实验教学的概况第11页，本讲稿共22页印象：n形成了一定的工作基础和需求市场，也有了制作基本形成了一定的工作基础和需求市场，也有了制作基本队伍。队伍。n存在高校自主研发和企业商业研发两条途径，存在高校自主研发和企业商业研发两条途径，有形成校企联合研发的趋势。有形成校企联合研发的趋势。n项目数量及质量尚有很大的提升空间。项目数量及质量尚有很大的提升

11、空间。n学校、企业、教师的积极性需要进一步调动。学校、企业、教师的积极性需要进一步调动。第12页，本讲稿共22页 当前国内外基础医学虚拟仿真实验大多采取单项实验项当前国内外基础医学虚拟仿真实验大多采取单项实验项目形式，每个实验项目的目的、实验用品、仪器、方法、实目形式，每个实验项目的目的、实验用品、仪器、方法、实验步骤、实验结果及结论都是固定的，且内容相对浅显，与验步骤、实验结果及结论都是固定的，且内容相对浅显，与大学创新培养的要求还有相当距离。因此，急需开发有一定大学创新培养的要求还有相当距离。因此，急需开发有一定深度、学生有相当想象和设计自由的虚拟实验平台，满足那深度、学生有相当想象和设计

12、自由的虚拟实验平台，满足那些教学内容重要、但目前现实实验条件难以实施、或实验动些教学内容重要、但目前现实实验条件难以实施、或实验动物材料难以获得的实验教学项目需求。物材料难以获得的实验教学项目需求。第13页，本讲稿共22页理想中的虚拟仿真实验系统：n提供各种虚拟仪器、技术，可供学生自由选择的虚拟实验空提供各种虚拟仪器、技术，可供学生自由选择的虚拟实验空间。学生根据希望了解的科学问题，自行设计实验项目，选间。学生根据希望了解的科学问题，自行设计实验项目，选用合适的仪器、材料和技术，系统根据科学原理给出实验数用合适的仪器、材料和技术，系统根据科学原理给出实验数据，学生自行分析结果。系统给出评价据，

13、学生自行分析结果。系统给出评价。n尽量采用尽量采用3D技术显示场景，使实验过程生动直观。采取游戏积分技术显示场景，使实验过程生动直观。采取游戏积分升级方式，给学生以激励和兴趣升级方式，给学生以激励和兴趣。n实验内容尽可能反映新进展、高技术含量、精密定量等。跨学科知识实验内容尽可能反映新进展、高技术含量、精密定量等。跨学科知识点，注重科学问题，淡化传统学科界线。点，注重科学问题，淡化传统学科界线。n大规模协作，网络营运、项目作品准入、使用者付费。大规模协作，网络营运、项目作品准入、使用者付费。第14页，本讲稿共22页虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学中心平台建设目标中心平台建设目标 第15页，本讲

14、稿共22页（1）Internet为基础的随时随地学习 整个虚拟医学教学中心以Internet为基础构建学习平台，让具有注册账号的学生可以在任何地点和任何时间学习平台上提供的相关医学知识。第16页，本讲稿共22页（2）丰富完整的医学知识体系 充分利用虚拟仿真教学实验中心平台利于展示的特性，将完整的医学知识体系搬到网络上，便于注册后的学生全面的知识学习。虚拟医学实验中心可以包含：机能学实验中心，形态学实验中心，人体解剖学实验中心，分子生物学实验中心，PBL教学实验中心等。第17页，本讲稿共22页（3）学习平台内容易于扩展 医学知识内容丰富，平台构建成功之后，学校可以在其上展示学校的特色科研成果，同

15、时学校老师可以将自己制作的其他医学知识存放到平台上。第18页，本讲稿共22页（4）利用交互功能追踪每位学生学习情况 利用网上学习的交互操作，记录跟踪每一位学生的学习情况，了解和掌握虚拟实验中心的应用情况，真正起到促进学生学习的目标。第19页，本讲稿共22页（5）实现资源共享 开放部分网上内容，根据学校需要做到学校以及社会的资源共享。第20页，本讲稿共22页国家级虚拟仿真实验教学中心评审指标：n信息化技术、高度仿真和满足教学需求三个方面构成国家级虚拟仿信息化技术、高度仿真和满足教学需求三个方面构成国家级虚拟仿真实验教学中心的本质特征。真实验教学中心的本质特征。n需要具备已完成的自主或者合作研发的

16、虚拟仿真实验教学资需要具备已完成的自主或者合作研发的虚拟仿真实验教学资源源.n需要建立支持远程网络访问的虚拟仿真实验教学的管理和共需要建立支持远程网络访问的虚拟仿真实验教学的管理和共享平台。享平台。n虚拟仿真实验教学资源校校共享、校企共建，是虚拟仿真实验教学资源校校共享、校企共建，是教育信息化十教育信息化十年发展规划（年发展规划（2011-2020）中特别提到的重点，是国家级虚拟中特别提到的重点，是国家级虚拟仿真实验教学中心建设的主导思想。仿真实验教学中心建设的主导思想。n鼓励校企合作，学校注重教学成果收益，企业收获经济效益。鼓励校企合作，学校注重教学成果收益，企业收获经济效益。第21页，本讲稿共22页结语：结语：建设虚拟仿真实验教学中心并推行虚建设虚拟仿真实验教学中心并推行虚拟仿真实验教学是医学教育的趋势，也是拟仿真实验教学是医学教育的趋势，也是现实需求。还存在许多困难和问题，需要现实需求。还存在许多困难和问题，需要从态度、理念、利益机制、技术等层面扎从态度、理念、利益机制、技术等层面扎实工作。虽然是虚拟，虽然只是仿真，但实工作。虽然是虚拟，虽然只是仿真，但需要我们用务实的态度、真实的努力，去需要我们用务实的态度、真实的努力，去实现我们真实的追求。实现我们真实的追求。第22页，本讲稿共22页