仿真实验教学范文10篇

摘要：文章从开设虚拟仿真实验教学的优势，教学平台的建设与应用、开放共享、教学成果、示范推广等角度，介绍了药学虚拟仿真实验教学平台的建设过程，阐述了药学虚拟仿真实验教学平台的特色。该平台突出了以培养药学创新人才为目标的改革理念，促进了学生创新和实践能力培养。

关键词：药学；虚拟仿真；实验教学平台

药学是一门实践性很强的学科，实验教学是药学人才培养中必不可少的环节，其主要任务是让学生掌握必要的药学实验知识和实验操作技能，为相应理论知识的掌握和药学创新研究工作的开展打下基础。根据教育部有关文件[1-3]，借鉴其他药学类院校的建设经验[4-5]，以培养药学创新人才为目标，结合我校药学实验教学的实际需要，在前期建设基础上，药学实验教学中心对原有各学科虚拟实验教学资源进行了整合，打破了实验教学内容的学科、课程限制，形成了基于药学系统研究的整体教学体系，面向各学科学生提供了一个资源共享的平台，2015年获批为广东省药学虚拟仿真实验教学示范中心。在三年多的建设期中，以培养综合创新性药学人才为目标，秉承“能实不虚、虚实结合”的建设理念，将药学类基础性、综合创新性以及示范性虚拟仿真实验教学项目有机结合，构建了药学创新人才培养的虚拟仿真实验教学平台，并在实验教学体系建设、人才培养、成果推广等方面取得了明显成效。

1药学实验教学的不足

近年来，各药学类院校在专业实验课程教学方式、教学内容、教学手段等多方面加大了改革力度，取得了很多教学改革成果。但在实验教学过程中，由于多种客观条件的限制，也为实验教学带来了诸多困难。（1）时间和空间的限制增大了系统完成实验的难度。药学相关实验具有相当程度的连续性，尤其是血药浓度测定、药物合成、天然产物提取分离和结构鉴定、体内/外抗肿瘤活性测定、药物-靶蛋白相互作用分析等综合创新性实验，需要较多的时间保证，使在单位时间连续完成实验的难度增大。（2）实验的安全性风险限制了部分实验课的开设。受特殊条件限制，部分实验内容的开展受到制约。因药学类相关实验广泛涉及有毒试剂、易燃易爆试剂、细胞、细菌、病毒，增加了实验操作过程中的安全性风险，如果操作不当将直接对人体产生不可估量的损伤，相应的实验废弃物回收与无害化处理也大大增加了教学成本，这些都限制了部分实验内容的开展。（3）教学成本与设备条件限制了学生动手操作的机会。药学类相关实验所涉及的部分耗材，如SPF级实验动物饲养，其条件严格且数量有限，部分细胞、细菌株极其珍贵，试剂、药品的消耗也不容小觑，这些因素限制了课程的开设。对于一些综合性实验，受设备台套数的限制，无法使每个学生都动手操作，学生实验参与率大大降低。

2开设虚拟仿真实验教学的优势

摘要:医学检验是一门注重实践性和操作性的专业，注重学生专业实验能力和操作水平的培养。传统医学检验实验教学存在弊端，采用虚拟仿真技术（virtualreality，VR）建立医学检验虚拟仿真实验教学平台可完善并提高教学质量。通过对医学检验虚拟仿真实验教学平台建设进行初步探索，对目前存在的困难进行剖析，为响应教育部建立国家级虚拟仿真实验教学中心，促进医学检验教育信息化建设提供新思路。

关键词：医学检验；虚拟仿真；实验教学

医学检验是一门注重实践性和操作性的专业，尤其2012年教育部将培养目标由五年制培养“从事医学检验及医学类实验室工作的医学高等专门人才”改为四年制培养“从事医学检验及医学类实验室工作的医学技术高级专门人才”[1]，着重强调了专业实验能力和操作水平。现医学进入精准医疗的大数据时代，传统的“规定动作”教学已不能满足技术日新月异的变化，各类因素极大程度的制约着教学效果，借助虚拟仿真技术（virtualreality，VR）可有效改善这些问题。VR技术是一种以计算机为核心的新型认知工具和知识载体，利用高科技生成虚拟环境，使操作者具有视、听、触觉一体化的沉浸感[2]，可借助特殊设备与虚拟环境交互，达到身临其境的感受和体验。本文对医学检验虚拟仿真实验教学平台建设现状进行分析，为建设医学检验虚拟平台提供新思路。

1传统医学检验实验教学存在的弊端及VR解决方案

1.1验证实验占比大，学生操作机会少传统实验教学一般由实验技术人员备好实验项目所需仪器、试剂和样品，在讲授实验目的、原理、方法步骤和注意事项后，学生“依葫芦画瓢”进行实验。通过VR平台，可实现“实验准备→预实验→实验操作→结果分析”等流程操作。为培养学生的专业思维和创新素质，可在平台中设计开放式、研究式的实验教学[3]。目前临床在用的医学检验仪器多为全自动化操作，价格昂贵，且实验场地有限，加上招生规模扩大，无法做到人手一台进行操作，大大制约了学生的动手操作能力。VR通过一台计算机或一套虚拟设备即可模拟整套医学检验虚拟实验室，容纳检验科相关仪器设备，学生通过模拟实验过程，可反复进行操作练习，分析实验步骤，注意操作细节，熟练后再实际动手操作，虚实结合可有效避免因实验某一步骤出错而导致实验无法继续进行。1.2生物安全隐患大，形态教学难度大医学检验实验课多以临床病人的血样、尿样等为操作样本，可能存在病原体等安全隐患[4]，检测正常人样本又限制了学生对患病标本的认知。通过VR，可减少学生对于患者标本的接触[5]。教学使用的标本片通常有使用期限，对于罕见病的标本来源相当不易[6]，采用虚拟构建标本库，如以临床血液学检查教学课程为目录，建立骨髓形态涂库，可对正常血细胞、红细胞疾病和急性白血病等涂片进行形态学观察，教师可通过在涂片中设计添加指引箭头、标识区域和文字等方便学生课前预习和课后复习。1.3运行维护成本高，实验耗材用量大医学检验仪器设备和实验耗材是实验教学的物质基础，而仪器价格昂贵，折旧率高，更新换代快[7]，VR可及时更新最新仪器和相关知识，使学生及时掌握前沿技术操作。仪器的维护成本高，如显微镜灯泡寿命短，学生缺乏仪器保养相关常识等，通过VR仪器内部结构，学生可了解仪器管路的走向，光路的构成，掌握仪器维护和保养，设置简单、常见的电路故障引导学生排除故障等。传统教学使用耗材用量大，回收再利用率低，部分实验耗材还存在污染处理等问题，VR可模拟实验操作，节省资源。1.4知识扩展能力差，课程分隔不系统传统的“三段式”教学已经无法跟上科学技术发展的脚步。例如我国医学检验专业基本都是按照大型医院检验科所需岗位进行培养，实验室配置基本与医院检验科相符。但随着快速检测技术发展，应急检验医学应运而生，其检测以干式为主，与常规仪器操作及原理均存在差异，设备更新换代快，采用VR可使学生及时掌握最新技术[8]。传统的医学检验实验教学是以课程为单位，但在临床工作中面对各种标本，可能存在复杂的病变，需要检测后对实验结果综合分析，这就要求建立医学检验虚拟仿真实验教学系统，将知识糅合并融会贯通，才能灵活应变临床工作中的各类标本。

2医学检验虚拟仿真实验教学平台的探索

摘要：在物理实验教学中，传统的教学模式是教师单纯进行口头讲解，然后完成一些基本的实验，导致学生不能彻底掌握实验的过程，无法有效提升学生的思维能力和动手能力。文章主要探讨虚拟仿真实验技术在物理实验教学中的应用，指出虚拟仿真实验技术不仅能够提高物理实验教学质量，而且能够提高学生的自主探究能力。

关键词：物理实验教学；虚拟仿真实验技术；动手能力；创新能力

随着现代科技的快速发展，计算机和互联网等技术在教育领域得到了广泛推广、普及和应用，这就为传统的物理实验教学注入了新鲜的血液，增强了物理实验教学的效果。虚拟仿真实验技术是前沿技术，可以突破实验仪器和设备不足等限制，帮助学生直观、形象地模拟各种物理实验的操作过程，有利于促进学生积极投入到物理实验教学中，不断提升物理实验教学效率。本文以虚拟仿真实验技术为例，对虚拟仿真实验技术在物理实验教学中的应用进行探讨。

一、传统物理实验教学的弊端

1.完成实验的模式比较单一。在完成物理实验之前，教师一般会对实验目的、实验原理以及实验过程进行详细的讲解，甚至每个学生都有分发的实验详解材料，材料包括了操作实验的所有步骤和实验连接图，然后学生根据教师的讲解和实验材料完成实验。在这样的实验过程中，虽然每个学生都能够得出准确的实验结果，但是没有注重学生自主探究的过程，他们只是照本宣科地按照教师的指导和材料的要求来完成实验。因此，这种传统的物理实验教学模式没有充分发挥学生的主体作用，学生只是根据资料进行操作，不能培养自主探究能力和创新能力。2.学生对物理实验课的重视程度不高。通过调查发现，学生对实验课的重视程度远不如对理论课的重视程度高。而且教师在讲解实验时，有的学生基本不听，导致他们在完成实验的过程中也是流于形式，没有亲身去探究。而且由于实验课需要学生通过合作的方式进行学习，因此课堂比较混乱，一些学生会在其中插科打诨。3.考核方式不合理。传统的物理实验考核方式主要是教师检查学生的实验结果和实验结论是否正确，如果实验结果正确，教师签字后就可以离开了，因而教师不能检查到每个学生的实验操作过程是否正确。在做物理实验的过程中，有的学生甚至抄袭其他同学的数据，因为实验室的仪器配置一样，并且实验原理和操作过程一样，这就使得每个学生得出的实验数据很接近，如果学生根据正确结果进行略微的改动，教师是很难发现的。在完成物理实验的过程中，教师需要指导和解决学生在实验过程中遇到的问题，只能观察和监督个别学生，而不能注意到每一个学生，所以有的学生就滥竽充数，等着抄袭其他同学的实验数据。

二、虚拟仿真实验技术应用于物理实验教学中的优势

摘要:以“大黄中游离蒽醌的提取与分离分析3D虚拟仿真实验”为例，从天然药物化学实验教学现状、虚拟仿真实验教学项目的特点与优势、系统开发、资源建设等方面介绍了天然药物化学虚拟仿真实验的建设思路与方法，旨在为天然药物化学等相关课程开展虚拟仿真实验积累经验，在一定程度上弥补了传统天然药物化学实验教学的不足，构建了以学生为主导的立体化、综合性、混合式的实验教学模式，有助于综合性创新型人才的培养。

关键词:天然药物化学;虚拟仿真;建设;思考

虚拟仿真实验教学是课程建设与信息技术深度融合的产物，在很大程度上可弥补客观实验条件的不足，为学生模拟接近真实的训练环境，在提高学生实验操作技能方面发挥着重要作用［1－3］。虚拟仿真可以根据不同需求创建各种形式的实验教学场景，供学生完成多种类型的实验项目，达到优化实验教学环境、延伸实验教学内容、提升实验教学水平的目的［4－5］。到目前为止，教育部认定了400多个国家虚拟仿真实验教学项目，以推动“虚实结合”的个性化、智能化的实验教学新模式，其目标是形成专业布局合理、教学效果优良、开放共享有效的高等教育信息化实验教学项目示范新体系，支撑高等教育教学质量的全面提高［6－8］。

1天然药物化学实验教学现状

天然药物化学实验是天然药物化学教学的重要组成部分，其教学目的就是要让学生掌握天然药物化学的基本理论和操作技能，注重理论与实践结合。传统的天然药物化学实验课是以老师利用PPT等现场讲授并结合示教、学生再动手操作进行验证性实验为主的教学模式。目前天然药物化学实验教学的现状如下:

1．1实验教学学时不足

摘要：航空动力系统由于结构复杂，运行过程常处于高温、高压、高危环境，因此给实验教学活动的开展带来了诸多困难。文章定位于“突出航空动力专业特色，强调理论实践协调发展，虚拟现实相辅相成”，利用虚拟现实、计算机网络、多媒体等技术构建了适应学科特点的实验教学体系。实践表明，该体系能使学生不受时间、不受地点通过仿真实验真实的认识航空动力系统，强化相关专业实践教学效果，激发学生自主创新和创业精神，有效的提高了学生的工程素养，取得了一系列教学成果。

关键词：实验教学；虚拟仿真；教学体系；航空动力系统

一、航空动力系统实验教学面临的困境及虚拟仿真实

验教学体系建设的必要性党的十八届五中全会提出：创新的事业呼唤创新的人才，培育创新人才是人才培养的首要任务[1]。建设教育强国是中华民族伟大复兴的基础工程，必须把教育事业放在优先位置，加快教育现代化，办好人民满意的教育[2]。实践教学是高素质工程科技人才培养过程中的重要组成环节，是激发学生探索未知、培养学生实践能力与创新精神的必要途径。航空动力系统结构复杂，运行过程中对电源、液源、气源等要求严格。以常见的某型军用发动机为例，其压气机出口压力为20-30×105Pa，燃烧室出口温度为1800-2000K，涡轮部件叶尖线速度超音，部分达到500m/s，部件或整机实验过程中峰值噪声达150dB噪音，实验过程常处于高温、高压、高危环境，运行环境之危险，实验过程之困难可见一斑。鉴于实验现状和安全性考虑，学生只能通过观看演示性实验进行学习，实际动手参与程度低。自主设计、创新型实验教学活动难以开展，未能切实贯彻提出的“着力培养学生的创新精神和实践能力”这一人才培养要求[3]。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》指出：“信息技术对教育发展具有革命行动影响，必须予以高度重视”[4-5]。通过虚拟仿真实验教学体系的构建，不但可以实现学生自主设计实验流程、修改实验参数、进行实验配置等实物实验中不宜开放的高危险、高成本性实验功能。还可以通过虚拟实验和真实实验相结合，使学生在“虚”中了解并掌握复杂大系统的工作原理与测试方法，在“实”中亲自动手调试这一系统的部分功能单元，促进知识的转化与拓展，加深对航空动力系统结构及工作原理的理解。进而，有效的培养学生自主实验设计能力、实验分析能力、独立创新能力和“研学一体化”技能。综上所述，建设虚拟仿真实验教学体系意义重大，势在必行。

二、虚拟仿真实验教学体系的特色与创新

虚拟仿真实验教学体系的特色与创新主要体现在以下几点：（一）强化学生实践能力，建立了以解决工程问题为核心的创新人才培养新模式。航空动力系统虚拟仿真实验教学体系以培养基础理论扎实、动手能力强、创新能力突出的高素质专业型人才为根本，以适应国家航空航天动力、新能源等领域人才需求为目标，以遵循学科发展规律为宗旨，进行了实验内容和管理模式的改革，如图1所示。改变了传统的“一门课程、一门实验、一人管理”的非系统性实验方式，建立了新型的“基础性实验-综合性实验-研究性实验-创新性实验”的多层次化、多模块化实验教学体系，形成了适应学科特点及航空发动机特点的系统、科学、完整的课程体系。教学团队不仅通过专业基础和专业核心知识的实验讲授来提高学生工程实践技能以及发现问题、综合分析、解决问题的能力，还邀请行业内科研院所、国内大型企业、世界著名发动机企业、国内外院校的著名专家学者参与虚拟仿真线上教学活动，将最先进最前沿的科学技术进展情况和企事业科技发展需求分析引入教学，提高学生创新精神，激发学生创新创业热情。（二）以航空发动机为对象，充分利用科研资源，实验教学内容丰富。航空动力系统虚拟仿真实验教学体系结合了飞行器动力工程、能源与动力工程、自动化（动力方向）等几个专业科研和教学的需求，始终定位于“突出航空动力专业特色，强调理论实践协调发展”，突出本科生宽口径、厚基础、重实践的培养模式，让学生不受时间、不受地点地“通过仿真实验真实的认识发动机”，并将课堂教学有效的延伸，建立了“航空发动机总体及原理”、“航空发动机结构动力学”、“流体力学/气体动力学”、“航空发动机控制综合”四个相互交叉、相互支撑的虚拟仿真实验教学平台。其中包含26个实验教学模块，75个实验项目，实验教学内容丰富。（三）注重学生创新能力培养，立足实践教学研究，实现远程终端实验教学，效益显著。航空动力系统虚拟仿真实验教学团队拥有独具特色的情景式、多维度、高互动、全开放的虚拟实验室核心技术，真正构建了“虚实结合”的教学新模式。学生可根据自身兴趣特点和个性化需求，通过使用台式计算机、平板电脑、手机等实现线上学习。即学生可通过手机等无线终端登陆“教学平台”，预约实验，教学团队教师可实时观测到预约页面，通过审核学生并授权后，学生即可进入平台，进行多项实验内容，如图2。通过开放性实验和多媒体远程虚拟仿真实验项目建设，促进了学生对课堂理论知识的理解；降低了学生在真实实验过程中操作误差的风险；避免了昂贵设备装置由于操作失误而发生的故障；弥补了单一设备昂贵以至于学生无法全部参与操作的缺陷；解决了多校区运行学生实验难以开展的困局，使得实验教学更具有主动性、创新性、系统性和高效性。（四）校校、校所、校企合作关系密切，构建了“多学科交叉、分层次任务、开放共享式、本研一体化”的实验教学新模式航空动力系统虚拟仿真实验教学体系的教学项目不仅与理论教学紧密结合，而且与工程实践密不可分。一方面，该教学体系通过“内部联合”建设，鼓励学生积极参与国家“973”、国家“863”等国家级项目以及其他科研院所合作的项目，以全面培养学生的科研能力。同时，教师及时将本学科（专业）的科研成果进行转化，更新实验教学内容，并积极鼓励学生参与实验台的更新或新建，强化学生的动手能力和综合技能。另一方面，该教学体系通过“外部联合”建设，与沈阳发动机设计研究所、中国航空动力机械研究所、中国燃气涡轮研究院、沈阳黎明航空发动机公司、成都发动机公司、西安航空发动机公司等联合成立了实践教学基地，以全面提升学生的创新创业精神和实践创新能力。通过上述全方位、多形式的教学体系建设，团队已形成了适应行业技术发展，总体布局结构合理，多学科交叉，实验功能齐全的高水平、高效益、共享式的实验教学新模式。综上所述，航空动力系统虚拟仿真实验教学体系解决了实验教学中普遍存在的“想做做不成”、“能做不愿做”、“只看不能做”等教学难题，有效的调动了学生学习的积极性，提升了实验教学的质量，探索出了一条适用于航空动力系统高端精英人才培养的新途径。

摘要：为了适应创新型应用人才培养目标，对数字媒体技术类课程进行仿真实验教学改革是非常必要的。本文提出了仿真实验教学改革的具体思路和方法，包括实验课程设计、教学模式及智能评测手段等。教学效果表明，学生在数字媒体技术专业核心课程学习成绩方面取得较大提高，同时社会研学能力和创新能力也得到较大增强。

关键词：数字媒体技术；仿真实验教学；课程设计；教学模式

1引言

近年来，4G/5G智能终端的发展使得数字媒体内容的制作、编辑与传播日益便利，数字媒体技术专业成为新兴热门专业之一。各院校越来越注重培养掌握数字媒体内容设计制作及相关软硬件开发原理和方法的应用型专门人才[1-2]。作为应用型本科院校，湖北经济学院数字媒体技术专业立足于创新型应用技术人才培养目标，注重以“基础知识扎实、开发技术过硬、创新能力突出”为主旨的应用系统开发和科研创新能力培养等两个层次，要求学生必须精学多练，注重开发能力训练，成为适应数字媒体软件开发需求的技术人才[3-4]。在这种教学背景下，实验教学在数字媒体技术类课程中具有十分重要的地位。正如罗吉尔•培根所言：“没有实验，任何新的东西都不能深知”[5]。数字媒体技术类课程不仅要求熟悉和掌握融合技术与艺术领域相关理论知识的各类现代媒体设计开发技巧，还要求熟悉和运用人工智能技术解决实际应用问题。目前，数字媒体技术类课程实验面临课程体系统筹兼顾不足、技术新鲜度不够、教学方式僵硬、评测难度大等问题[6]。因此，本文提出数字媒体类课程仿真实验改革方案，从实验内容设计入手，将数字媒体技术领域新理论、新技术构建成仿真程序设计任务，在不同的教学阶段以不同的教学模式融入日常教学，并采用智能评测手段实现部分实验项目的自评自测，从而提高了实验教学的力度和实效。最终实践表明，学生取得了较好的课业成绩，大大增强了社会研学能力。

2数媒技术实验教学问题分析

目前，数字媒体类课程实验教学还处在探索阶段，来自于实验内容、实验环境、实验内容设计、评测方法等方面的挑战不断出现。其存在的主要问题如下：（1）对数字媒体技术类课程的实验体系设计欠缺统筹考虑。各门课程之间实验内容重复、脱节遗漏、不系统。实验课一般由各任课教师根据理论课要求安排教学内容，知识体系、教学难度和目标要求上缺乏统筹安排，导致教学效果不明显和资源浪费严重。（2）缺乏规范和及时更新的具有数字媒体技术鲜明特色的实验内容。现有的数字媒体课程实验教材不是偏重艺术设计，就是偏重程序开发，不适合应用本科型院校的培养目标。应该在实验教学内容设计上融合艺术和技术两大总体需求，才能有效锻炼学生的应用开发能力。（3）实验教学方式僵化机械，不利于激发学习积极性。受传统实验教学模式的影响，现有的实验教学内容不仅包含完整实验步骤，还包括详细的操作演示。在这种情况下，学生基本上不查阅资料，仅需简单地重复实验步骤，无需积极思考就可以获得实验结果，无法有效锻炼思维能力。（4）数字媒体实验作业评测困难，主观偏差大，任务重。有些数字媒体实验作业纯粹就是效果图检查，实验成绩评判单纯依赖教师主观评判，工作量繁重，无法实现学生自评自测的目的。

[摘要]计算机仿真是指通过实验模型去研究一个已经存在的或者正在设计的系统的过程。仿真实验不仅是对实验原型的再现，而且是按照实验的侧重点对模型进行研究，最终建立在模型系统上的实验技术。

[关键词]仿真实验实验教学

一、计算机仿真

计算机仿真就是将一个描述实际系统的数学模型通过第二次模型化，变成一个能够采用计算机运算求解的仿真模型，并在计算机内进行运转的过程，以此获得有关实际系统的定量信息、数据或资料，深化对实际系统的认识和研究。

计算机仿真的全过程：①建立描述实际系统的数学模型。②经二次模型化建立仿真模型。③仿真模型在计算机内运行，有必要再根据技术要求修改仿真模型并校验。④分析仿真运行结果，为研究、分析，设计和调整所研究的实际系统提供可靠的信息、数据。

根据仿真中所采用的计算机类型的不同，计算机仿真可分为模拟仿真和数字仿真。

摘要：文章从传统移动通信实验教学中存在的限制因素出发，分析了将虚拟仿真软件引入课程的必要之处。通过分析得出，将移动通信虚拟仿真实验引入教学之中，使枯燥的通信原理知识更加形象，既利于教师进行课堂内容展示，也便于激发学生的学习热情，拓展学生的创新思维，进而提高移动通信课程的教学效果。

关键词：移动通信；虚拟仿真实验；QPSK调制

1移动通信实验教学现状

移动通信课程的教学内容比较复杂，除了要求学生要学会相关的专业知识，比如通信系统的组成原理、应用原理之外，还要求学生要有实践操作能力，也就是能将掌握的原理应用到通信课程实验中[1]。在我国移动通信技术不断发展的大背景下，职业院校的学生更要提高学习的积极主动性，主动学习并掌握新的知识，并将知识可以应用到实践中。高等教育的核心是培养学生的综合能力，而实验教学就是重要的方式。实验教学不仅可以培养学生的专业技术能力，而且可以拓展学生的综合分析和创新能力，培养出符合社会需要的具有创新思维和高技术水平的专业移动通信人才[2]。传统的移动通信技术教学存在很多不足之处，主要体现在以下4个方面：首先，课程的教学重点多集中在理论知识的教学上，忽视了实验教学的作用。实验教学作为检验学生是否充分理解并掌握理论知识的方式，应该与理论教学相辅相成；其次，有些职业院校缺乏新型的实验设备以及最新的移动通信器件和装置，这导致不能满足学生开展实验的需要；再次，学校开展的实验教学采取的多数是验证性实验，学生只需要根据已有的实验步骤进行模仿训练即可，无法激发学生学习的热情和拓展学生的创新思维[3]。

2移动通信虚拟仿真实验引入教学的效果

2.1方便学生理解课堂知识。在以前的移动通信课程理论教学中，教师一般会将教学重点放在对通信课程中某种技术或者算法原理进行讲解，让学生逐步了解并能够掌握调制解调器的相关原理以及无线电波是通过何种方式进行变换[4]。学生在了解这些知识点之后，再学习后面课程中的信源编码、无线电波发射等知识点时会更加容易接受。教师在以往的实验课上，一般会选择按部就班、循规蹈矩的方式对实验原理进行说明，多数情况下会采用传统板书的形式，这样的教学方法虽然有利于教师方便快捷地完成知识点的讲解，但却不容易让学生直观清楚地理解教学内容。而且实验课的内容中会有很多波形分析的知识点，教师仅仅凭借板书的形式，很难达到理想的教学效果[5]。而将移动通信虚拟仿真实验引入教学之后，有利于学生对枯燥的技术、信号原理有更为直观的认识，也更容易让学生牢牢把握相关的知识点。教师在移动通信实验课程的教学准备过程中，应该从高职学生的理解能力、分析能力出发，为学生构建更便于理解教学内容的情境，这样有利于达到比较好的教学效果。在进行移动通信虚拟仿真实验的过程中，通过使用SystemView软件，可以为学生创设清晰明确、一目了然的可视化平台，并根据实验需求构造相应系统，然后让学生积极主动地参与到实验过程中，通过调整不同的参数，观察波形、功率谱的变化，并由此得出相应结果。在这个实验过程中，学生就切实体验到真实电路工作的流程，更有助于学生理解课堂知识，并将课堂上掌握的理论知识运用到实践中去[6]。2.2引导学生主动探索知识。以往职业院校组织学生进行的多数是验证性实验，这种实验方式会让学生根据固定的实验设备和步骤来完成实验过程，学生在实验过程中，只能按照既定的实验思路进行实验，不能将自己的一些想法运用到实验中去，这样不但使学生对参与实验的兴趣不高，而且在电路调试过程中也非常容易损坏元器件及实验设备，实验效果必然不理想。所以，将移动通信虚拟仿真实验引入教学是非常必要和及时的。虚拟仿真实验软件具有非常强大的功能，如数据的收集、分析及传输等。学生通过进行虚拟仿真实验，可以更多参与到实验过程中，比如可以通过改变实验参数来观察电路的不同，并通过总结分析实验过程中存在的问题，经过推理、论证，最后设计出较好的电路；或者学生可通过观测输出电路的波形变化，通过记录分析，对如何进行真实电路调试有更为直观的认识。同时，通过虚拟仿真实验，可以实现以往一些课堂上无法实现的创新性实验，大大增加了实验教学的广度[7]。由此可见，通过将移动通信虚拟仿真实验引入教学，不仅能够扩展学生对原理知识的理解程度，而且可以通过实验让学生对实际电路的运行情况有更清晰的认识，有利于学生将理论知识运用到实践中去。同时，将移动通信领域的新技术引入到课堂中来，可以大大提高学生的学习热情，推动学生更积极地探索新知识，培养学生的创新思维，为学生以后更加灵活地调试电路奠定良好基础。

摘要:随着虚拟仿真技术和人工智能技术的日趋成熟，人们逐渐意识到虚拟仿真实验在教育领域中具有巨大应用价值。如何在实验教学中合理运用虚拟仿真实验成为教育者们关注的热点之一。文章概述了我国虚拟仿真实验项目的建设情况，虚拟仿真实验与传统实验的特征以及虚实结合实验教学方法的优势，并探讨虚实结合教学模式在医学研究生分子生物学实验教学中的应用。这将为提升分子生物学实验教学质量和培养具有科研创新能力的医学研究生提供重要参考。

关键词:分子生物学;虚拟仿真;实验教学

分子生物学实验技术是推动生命科学发展的关键技术［1］。因此，分子生物学实验教学对于医学研究生科研能力培养至关重要。然而，目前我国研究生实验教学普遍存在以下问题:①研究生持续扩招。据国家统计局2022年2月发布的《中华人民共和国2021年国民经济和社会发展统计公报》显示，我国2021年研究生招生人数为117．7万，较2020年的110．6万人增长了7．1万，增幅为6．42%。据统计，我国近十年研究生平均扩招增幅在7%左右［2］。②实验平台和师资等资源相对不足。实验平台建设难以跟上研究生人数的扩张速度，实验教学师资与研究生比例失调。③传统实验教学存在诸多弊端，例如，教学模式固化，实验项目单调，实验内容过于陈旧等［3］。以上因素在一定程度上制约了研究生科研素质的培养。因此，我国的研究生实验教学条件有待改善，教学模式亟须深度变革。随着人工智能、虚拟现实和多媒体等技术的发展，产生了大量以电子学习为目的的数字交互学习资源，其中虚拟仿真实验被广泛地运用在实践教学中。虚拟仿真实验为学习者提供了一个具有高质量学习资源的开放平台，以进行研究型学习、自主实验和创新实践。它提高了人才培养质量，为实践教学和实验室建设的改革注入新活力。目前，虚拟仿真实验也开始被我国教育中心重视起来，而且它在普通高等学校本科生实验教学中占比也越来越高。然而，研究生与本科生的实验教学目标并不完全一样，不能简单地套用。因此，合理运用虚拟仿真实验，对研究生科研素质培养具有非常重要的意义。本文以医学研究生分子生物学实验教学课程为例，对虚实结合实验教学模式进行探讨，提出切实可行的实验教学方案，为提升医学研究生分子生物学实验教学质量提供参考。

1我国虚拟仿真实验项目的建设情况

虚拟仿真实验是借助于网络技术、计算机技术、虚拟仿真技术和人工智能技术等，构建虚拟实验场景、实验内容和操作对象的实验平台，使学生通过人机交互的方式，可以像在真实环境中一样完成各种实验项目。它是现代信息技术与教育的深度融合，是教育信息化的产物。它极大地促进教学模式的改革，丰富教学手段，提升教学质量。2017年，我国教育部下发的《教育部办公厅关于2017－2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》明确提出在普通本科高等学校开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作。2018年，教育部在发布的《教育部关于狠抓新时代全国高等学校本科教育工作会议精神落实的通知》中首次提出金课概念，同时也将虚拟仿真实验项目列为五大金课之一。自此，国内各大高校掀起了虚拟仿真实验教学课程建设的热潮。我们从国家虚拟仿真实验教学课程共享平台网站查阅到的最新信息显示，自2017年以来，我国的虚拟仿真实验项目建设已经覆盖经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学、管理学和艺术学等12个学科大类，61个学科类别。截至2021年底，在iLAB平台上申报的虚拟仿真教学实验项目共3250项，其中728项已通过国家认定。在所有学科类别虚拟仿真实验项目数量排名中，基础医学类以124项位列第四(前三名依次为:管理类221项，机械类175项，艺术学类169项)。这说明虚拟仿真实验在基础医学教学领域也得到广泛应用。

2虚拟仿真实验与传统实验的特征

快速发展的现代化信息技术促进了高等教育教学的改革、加速了教学模式的多元化发展。虚拟仿真实验室是一种基于Web技术、虚拟现实技术（VR）构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统［1］，是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。随着虚拟仿真技术的成熟，虚拟仿真实验在科学研究、实验教学中得到了越来越广泛的应用［2］。自2013年教育部开展了国家虚拟仿真实验教学项目建设工作以来，虚拟实验室建设成为高校实验教学改革的新方向，虚拟仿真实验室的开发与应用将会对医学检验技术专业的实验教学改革产生变革性的影响。

1医学检验技术专业实验教学的现状

实验教学是医学院校非常重要的实践性教学环节，在培养学生实际动手能力和创新能力方面有着不可取代的作用。医学检验技术属于实验室医学，十分强调学生的实践操作能力和仪器操控能力，尤其是随着科技的进步，检验技术及检验仪器更是发生着日新月异的变化，这对医学检验技术专业的人才培养提出了更高的要求。而本校医学检验技术专业的实验教学受仪器设备、实验内容、场地、师资等多个因素约束、限制，使得本专业的在校生无法得到像临床检验科一样真实的实践操作机会［3］。1．1检验仪器设备滞后。检验科常规使用的全自动分析仪器，由于价格昂贵，使用及维护成本高，因此本校的全自动分析仪器不仅数量少，而且规格陈旧，元器件老化，无法满足日常实验，大多数情况仅作为示教使用，使得实验教学的检验仪器设备滞后于临床，很多的新方法、新技术无法在实验中展开，实验项目多以传统经典、验证性实验为主，缺乏对学生创新性思维和能力的培养［4－5］。1．2实验内容受限。临床样本获取困难，尤其是临床基础检验学、临床血液学的形态学资源缺乏，临床病原微生物学的疑难罕见样本短缺［6］，导致实验内容单一、项目陈旧，与临床实际应用存在明显的脱节。1．3影响实验室安全。实验教学中使用的检验标本多来源于人体体液的生物样品，具有极大的感染性，实验室存在很大的污染隐患。1．4实验经费和场地限制。近年来本校医学检验技术专业的招生人数逐年增加，实验教室少，实验教师缺乏，即使实验课采用小班教学，学生也分成4人一组，无法保证每个学生都有操作的机会，学生难免生出偷懒、坐享其成的行为，难以保障教学效果。且常规实验所需耗材量大，从而造成学校对本专业实验教学的经费投入巨大。1．5实验课时不足。医学检验本科由五年制改为四年制，各课程的学时数都在减少，包括实验学时，势必造成教学内容减少、教学进度加快、实验项目压缩、学生学的不全、学得不精，教学质量难以保证。

2医学检验技术专业构建虚拟仿真实验室的意义

教育教学改革的着眼点是提升专业人才培养质量。在医学检验教育“五改四”的背景下，传统的教学方法和教学条件已明显滞后于当前的人才培养需求，不仅直接影响学校的教学质量，更影响学生未来在社会及行业领域的竞争力。虚拟仿真实验室的建设和应用，充分发挥学科专业优势，改造实验教学手段、革新实验教学内容、突破实验教学模式，是探索医学检验技术实验教学改革的有效途径。2．1改善实验教学条件。尤其是价格昂贵、结构复杂的大型、新型仪器可以在虚拟实验室中全面展现，避免仪器设备的巨额投资和重复添置［7］，降低实验室仪器设备建设、管理和运行成本，减轻保养维护的工作量［8］，保证了实验开出率及使用率。有效缓解了实验教学在经费、场地、器材等方面面临的困难和压力，解决了实验室仪器设备落后、配置不足、试剂耗材浪费、生物安全隐患等传统实验教学的不足。2．2改革实验教学模式。虚拟仿真实验室开放共享的实验环境，形象逼真的学习场景，直观生动的实验对象，灵活的学习方式，可再现的教学模式［9］，极大地调动学生学习的主动性和积极性，激发学生的学习兴趣［10］。虚拟仪器在组建上具有高效性与灵活性，能够适应测试功能的多样化，可用表格、图形快速准确显示结果，方便教师与学生、学生与学生之间进行互动学习，从而改变了实验教学模式，有效地提高教学效率和教学质量。2．3培养高素质创新人才。构建具有医学检验特色的虚拟仿真实验室，模拟检验科的工作环境、工作性质和工作方式，让学生犹如身临检验科，真实地体会到检验科的工作模式，能有效地培养学生将所学知识融入临床工作，促进学生临床思维能力、临床操作能力的训练［11］，实现与临床无缝对接。教师可利用虚拟仿真系统搭建综合性、设计性实验或案例，极大地促进了综合性、设计性、创新性实验的开设，活跃学生思维，增强学生动手能力，锻炼学生独立思考和设计能力，对培养学生的创新思维及开拓精神起到积极的引导作用，促进医学检验技术专业高素质、创新性人才的培养［12］。

3医学检验虚拟仿真实验室建设思路与规划