让虚拟仿真融入实验教学

■我们的记者，陈彬记者丁世同和唐海林

2016年春季学期刚刚开始。扬州大学生物科学与技术学院的实验室只有几个人，但虚拟仿真实验教学中心(以下简称实验中心)的网络却异常繁忙。学生们正在虚拟环境中进行各种实验，尝试他们自己的科学研究思想，并测试各种实验结果。

该实验中心成立于2012年。该中心自成立以来，根据正常的实验教学需求和国家对实验教学中心建设的要求，结合生物技术的发展和自身特点，努力完善实验教学网络平台建设，将虚拟仿真融入实验教学。不久前，该实验中心正式通过了教育部组织的全国虚拟仿真实验教学中心的评估，成为扬州大学唯一的全国虚拟仿真实验教学中心。

这是什么样的实验中心？

17年来，只是为了做得更好

事实上，早在该中心建立之前的许多年，扬州大学生物科技学院就已经开始了数字化技术辅助教学的探索。

在采访中，实验中心主任张彪告诉《中国科学日报》记者，早在1999年，扬州大学生物科技学院就已经开始了数字化实验教学资源的建设和积累。2002年，学院开始建设网络教学平台，2005年初步形成“三位一体”的实验教学平台。

正是有了如此丰富的技术积累，实验中心在2012年迅速建立和发展。近两年来，中心按照“一个平台、两种终端、三个模块、十二门课程”的虚拟仿真实验教学资源建设体系，构建了多功能生物实验课程在线教学平台。

“我们探索将虚拟仿真技术融入教学的初衷是为了从根本上避免一些有毒有害的生化试剂对学生造成的伤害，鼓励学生形成良好的预习习惯，缩短实验教学时间。”张彪说，经过学院17年的建设和发展，实验中心现已完成生物组织结构数字切片100多套，生物形态特征虚拟标本200多套，虚拟仪器10多套，生物组织结构发育和生理功能演示动画60多套，动物组织结构解剖过程(鱼)1套，植物野外调查采集3D动画1套，大型生物技术实验教学过程2D动画1套，在线试题库15个。

操作信息化只是为了教学更多。

不同于原有实验的固定操作流程，虚拟仿真实验自始至终实现了全方位的信息化。

在张彪的带领下，记者“参观”了“虚拟仿真实验中心”，看到了精心分类的实验模块。虚拟仿真实验室分为四个部分:实验预约、实验考核、资源共享和在线交流。实验的重要部分不仅是实验操作，而且是实验的预习和实验后的交流。这一部分在实际操作中经常被忽视，使得学生无法获得全面的知识。”张彪主任说。

由于人机界面的形象性、操作的可重复性以及虚拟仿真技术丰富的教学内容，学生不仅局限于机械实验操作过程，还可以进一步观察动物组织内部的精细结构，了解器官内部的操作模式。

当谈到虚拟实验是否会影响学生的实际操作时，卫生科学院院长魏万红告诉记者，虚拟模拟实验服务于实际实验。由于生物实验具有成本高、失败率大、实验材料少的特点，学生通过虚拟仿真实验熟练掌握操作技术。在实际操作的基础上，实现辅助信息化教学可以更好地服务于实践实验，辅助教师教学，让学生自主学习和操作。

学习是不受限制的，只是为了更广泛的受众。

为了进一步方便学生的实验操作，虚拟仿真实验室创造了“学习、操作、考试时间不限”的教学模式。

据介绍，虚拟仿真实验教学现已成为学院三个专业400多名学生基础和专业实验教学不可缺少的一部分。学生可以通过网络直接使用它，记录学习动态，在线检查虚拟实验操作，过程和结果并重。

“我们坚持学校创始人张健先生倡导的‘学习必须以应用为基础，使用必须以场地为基础’的办学理念。我们将以数字化实验教学要素资源和共享平台建设为出发点，以开放和共享高质量实验教学资源为目标。”张彪表示，目前该平台已经实现了虚拟仿真实验教学在时间和空间上的全覆盖。学生不仅可以在办公室、实验室和学生宿舍使用计算机进行在线虚拟仿真学习，还可以在无线网络覆盖的校园内外进行在线学习和交流。

记者还从采访中了解到，未来的科学院将把工作重点放在开发用于模拟实验的智能移动客户端软件上，不断加强一些课程的虚拟资源建设，更新和升级视频、动画等相关制作技术。“我相信用不了多久，移动实验室就会满足更多人的好奇心。当人们参观美丽的风景时，可以通过客户端完成对物种的识别、解剖和功能理解，从而实现资源信息化和知识共享的真正意义。”张彪说道。

《中国科学新闻》(第六版，2016年6月30日)