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浅析虚拟环境下药学实验教学论文
摘 要：随着教学改革日益深化，教育中虚拟技术的应用日益的广泛。通过计算机方式进行虚拟药学教学实验，要求实验中有真实情景、多元化方式、评价反馈等，对传统教学资源而言压力很大。作为教师辅助工具的虚拟现实技术，通过对数字化学习资源的构筑，变革学习方式，提高学生学习效率。对虚拟实验教学进行阐述，分析虚拟环境药学实验教学的原则，对虚拟教学实践策略进行探讨。
关键词：虚拟环境；药学实验；教学
随着信息化技术的不断发展，作为高职药学实验教学有机构成的虚拟环境下的实验教学，能够解决有效解决实验中的问题，药学具有很强实践性，因此，信息化对药学实验教学的开展具有极大的促进作用。基于教学层面而言药学实验是药学课程和药学教学的一个重要组成部分，它既是药学教育的重要基础，又是药学教育的重要内容、方法和手段。实验是药学教学的基础，在教学中，实验教学是学生积极发挥主观能动性，进行科学研究再创造过程，相对于理论教学而言，实验教学以其直观性、实践性、创造性等优点，在培养学生基础知识，提高动手能力、掌握科学研究方法等方面发挥着重要的作用。实验自身特征以及实验在药学教学的作用决定了实验是药学教学的基础。
虚拟现实技术能够使传统教学理念在根本上得到转变，摆脱传统教学中时间、内容、手段、空间等的制约。虚拟实验教学为我们解决传统教学方式面临的难题，它对于深化教学改革。虚拟现实技术在教育领域的应用前景极其巨大，随着虚拟现实技术的不断发展完善，硬件设备价格的不断降低，虚拟现实技术日益受到人们的关注，对于我国教育的发展以及改革的深入具有极大的推动作用。
一、虚拟实验概述
虚拟实验指的是基于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。
虚拟实验的特点包括：①虚拟性特征：在虚拟实验中操作的设备虽然能看到、感觉到，然而实际上它上并不存在，是虚拟的，是对实物的模拟。实验设备的虚拟性一方面能够有效的减少实验设备、空间、资金的使用，另一方面，能够使实验条件改善；②实践性的特征：虚拟实验基于人们对于事物的新认识和完善原有的知识结构，提高实践能力方面有重要的作用。虚拟实验室对客观世界的虚拟，虚拟实验中的实验仪器、设备对象都有各自原型，实验程序和操作规则也是实际经验和理论指导下的产物。所以虚拟实验和现实实验有着相同的组成要素，人们借助虚拟实验虽然不能获得直接经验，但是能提高相关领域的认识，在今后的实践活动中知道如何操作，实验者基于虚拟实验能够对实践环节进行获取；③多样性特征：基于虚拟的实验环节，利用软件实现了教师的辅导作用。同时，考虑到实验者客观存在的水平差异性，因此所提供的实验应该满足各个层次的实验者的要求。只有当虚拟实验环境能针对具体的实验者提出有针对性的实验要求，使不同层次实验者需求得到满足，能够充分调动学生积极性。
二、虚拟环境下药学实验教学原则
1.系统性原则
事物之间存在联系。药学实验教学需要对知识整体性、系统性给以重视。要注重专业知识体系和教学媒体的完整性，虚拟實验室是实验教学的重要组成部分，不应该把虚拟实验室等同于一般的多媒体课件，要求虚拟实验室的内容系统化，可以适应不同培养目标的需求。因此不仅要认真设计专业药学课程的知识结构，以提高教学效率和教学质量，也要根据药学专业的教学要求，同时，对教学媒体进行认真的制作，使其和教学内容进行有机整体的构建。
2.独立性的原则
通过课堂教学要求使教学目标达到实现，这个教学目标当然包含在整个知识系统整体中，但它也必然是一个相对独立的知识点或知识面。教学设计要注重知识的独立性，设计课堂要以本节课的教学目标和教学重点为中心，确保教学目标的顺利实现。
3.交互性和直观性统一的原则
虚拟实验室指的是基于虚拟环境形象模拟真实实验，为了能达到实物实验所达到的教学效果，虚拟实验室在环境界面设计上要注重对实物实验进行高度的逼真模拟，使学生在进行实验操作时犹如操作实物一样，使未做过实验的学生通过仿真软件对实验的整体环境、所用仪器的整体结构能建立起直观的认识。创设出优美的教学情境，变抽象为直观，增强学生学习的趣味性，提高教学效率。虚拟实验应该给出交互信息，对学生的操作做出实时的反馈，纠正错误，取长补短。还应该采取一些网上交流和答疑等交互手段，学生可以在网上交流学习经验、实验方法以及发布实验方案等，，同时，使网上答疑、网上授课等能够实现。
4.科学性原则
现代化的教学设计理论对教学的科学性给以重视，突出教学设计的真实的一面。因此教学设计的方方面面都要符合科学性原则，即要符合教学目的的要求，又要符合学生的认知规律，符合客观事实，符合教育教学理论等。教学媒体逼近于客观现实，虚拟不是虚构，必须尊重客观实际，遵循事物发展的客观规律。教学目标的设计要全面，不仅考虑知识目标、能力目标，而且要注重情感目标的设计。教学过程的设计要符合现代教育教学理论系统论、信息论、控制论的观点。教学活动的设计要符合学生的心理和生理特点，符合学生的认知规律。虚拟环境下药学教学实验科学的设计是满足课堂教学的根本要求，保证了学生对知识的获取。
三、基于虚拟环境下药学实验教学的策略
1.确保经验材料的充分
通过充分的经验材料的提供，使在虚拟环境中为学习者提供良好的学习情境，激发学生的探究兴趣，让学生主动参与到虚拟环境中来，认识他们学习目的，这有利于引发学生的好奇心，对存在的问题进行引导，对学生学习的内在的动力进行激励。
2.对认知进行控制
基于虚拟环境中，当学习者不断的掌握知识，学习者必须主动发挥认知能动性，确认当前的情境能否在自己以往的经验中找到相应的知识结构，并做出相应的反应。如在虚拟实验环境中采取什么样的学习策略才是行之有效的。在虚拟药学实验环境中，学习者如果仅仅满足于简单的重复性的操作，就不能很好的把握实验之间的内在联系，因此学习者要积极的进行认知控制，控制并诊断自己所作出的反应是否正确，是否是最佳等，培养学习者了解决问题的能力。如果自己原有的知识经验对新信息掌握产生积极的影响，这时进行有效的认知控制和自我调节则更有利于新信息的把握。当原来的知识经验干扰到掌握新信息时，通过控制认知进行识别。
3.科学操作虚拟实验
实验过程中，学生应该尽可能降低错误，提高实验的成功率。所以，要求进行操作练习，可以采用以下三种操作方式：一是单项练习，虚拟实验中包含很多环节，在操作练习中抓住新的环节进行练习，使学生掌握新环节的知识点和操作要点，这种操作练习的好处是目标明确、重点突出，有利于新知识的掌握。对于“片剂包衣工艺与设备”虚拟实验中，学生先对其中的一个设备“高效包衣机”来进行操作练习，在实验中学生可以体验高效包衣机设备的三维模型，并对其拆分，旋转，操作让学生了解高效包衣机的内部结构和操作流程。二是综合练习，在虚拟实验中把几个知识点放在一起来进行练习，有利于学生把握实验的整体过程，并了解各个知识点的内部联系，有利于学生综合运用知识来解决实际问题的能力。同样是在“片剂包衣工艺与设备”虚拟实验中，在单项练习中，学生已经了解了高效包衣机的操作，在综合训练的时候，我们可以结合“素片包衣仿真系统模块”中的高效包衣机系统配置图，来了解高效包衣机在素片包衣中的作用，和注意要点。三是对比练习。强化各知识点之间的联系，如高效包衣机与其他包衣机之间的区别和联系，对比分析优缺点，从而对于高效包衣机特征的了解能够更加深化。
4.对知识进行整合
把新知识与旧知识相结合应用在实验过程中，一方面有利于学习新知识，解决新问题，另一方面有利于促进知识的巩固和迁移。围绕着实验的重点难点提出问题，通过操作练习帮组学生解决问题，同时提高学生的自我监控能力和自我调节能力，有助于学生实验技能的迁移能力的培养。对于学生来说，学习不仅仅是掌握知识技能，更重要的是在新的情境中，学生能应用这些己有的知识技能，去学习新知识解决新问题，因此要让学生将在虚拟实验中学到的知识应用到实际中去。从而实现了对于学生分析问题、解决问题能力的培养。
参考文献
[1]江海平，冯鸿.虚拟现实技术的发展对生物实验和教学的影响[J].遗传，2007（2）：26-27.
[2]朱敏，张际平，潘侃凯.虚拟仪器技术及其教学应用[J].实验研究与探索，2006（5）：68-69.
[3]汤跃明.虚拟现实技术在教育中的应用[M].科学出版社，2007.
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