想必大家在写论文的时候都会遇到烦恼，小编特意整理了一些《虚拟实验设计论文(精选3篇)》，仅供参考，大家一起来看看吧。摘要：自虚拟实验(VirtualExperiment)在大学工科“机械设计”课程实验教学中使用以来，遇到了诸多问题与争议。文章结合机械设计内容分析了真实实验(PhysicalExperiment)和虚拟实验各自的特点。
第一篇：虚拟实验设计论文
培养化学实验技能的虚拟实验设计
前言
化学是一门以实验为基础的科学，从新元素的发现，新化合物的合成，到化学反应规律的研究，各种假设、理论的证实都离不开化学实验;同时，实验亦是自然科学研究问题的最重要最基本的方法之一。然而，在“化学以实验为基础”的教学观已普遍为大家所接受的同时，人们对“以实验为基础”及“化学实验技能的形成”的理解还没有完全上升到理性的高度，实验教学仍是中学化学教学中最薄弱的环节。在化学实验中引进计算机仿真技术，设计出的虚拟化学实验室，在增强学生感性认识、培养学生动手能力、提高实验效率、避免人身伤害和节约费用等方面有着传统手段不可比拟的优势，对学生实验技能的培养和造就创造性人才，有着十分重要的意义。
一、虚拟实验概述
虚拟实验是指借助于多媒体、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实验项目，所取得的实验效果等于甚至优于在真实环境中所取得的效果。[1]
虚拟现实技术具有沉浸性、交互性、想象性等特征，在实验教学方面有以下优点:[2]
1.吸引学生参与实验，调动学生学习化学的积极性
在虚拟实验室里，学生可以按自己的想法做任何化学实验，通过自己的参与来认识化学现象，了解物质的属性，以获得对课本知识的感性认识，由此，化学不再是枯燥的只强调死记硬背的学科，学生通过做实验在实践中学习新知识、复习旧知识，有利于培养学生对化学的学习兴趣，调动他们学习化学的积极性。
2.有利于避免真实实验带来的各种危险
由于化学自身的学科特性，相当一部分实验有一定的危险性，在虚拟实验室中这些实验仍旧可以通过虚拟操作进行。虚拟的化学实验可以避免腐蚀性物品带来的危险，也可以避免化学反应引发的燃烧、爆炸等现象对人身或实验室造成损失。
3.打破现实实验所受的时空限制
传统的实验室由于受时间和空间的限制，一部分教学内容无法以生动的形象呈现给学生。而在虚拟实验室中，虚拟现实技术可以打破这种限制。例如：要认识化学分子的结构，学生可以进入到化学分子的内部，分析各种物品分子结构有何不同。有些化学反应需要较长时间才能观察出结果，在传统实验室中这种实验结果不容易得到，而在虚拟实验室可以在很短的时间内由学生自主发现。
4.避免材料磨损
学生在虚拟实验室中通过操作虚拟仪器以及虚拟物品来观察、参与化学实验，不会耗费现实实验材料。另外，虚拟实验室不会出现任何磨损、破坏，可反复使用。学生可多次进入虚拟实验室练习实验以训练其实验操作技能。既满足了教学需求，又提高了教学效益，同时减少实验损耗。
5.可有效地提高学生的动手能力
虚拟实验允许学生按自己的设想动手，参与或从事实验研究，允许学生失败、允许犯错误，允许仪器设备“损坏”或“灾难性事故”的发生并通过正、反两方面增加和培养学生的想象力和创造力。
二、传统化学实验教学模式
化学实验教学模式是在一定的教学思想指导下，围绕着教学活动中某一主题而形成的相对稳定的、系统化的、理论化的方案，是教学理论和教学实践活动的桥梁和中介，也是一种化学实验教学范型。[3]图1所示为传统的化学实验教学模式。
图1 传统的化学实验教学模式[4]
传统实验教学的不足在于：
(1)实验环节多是以教师为主，学生按部就班，处于被动学习的地位，即“填鸭式”的教学，往往是教师讲、学生做，以得到数据或观察实验结果为目的。
(2)不能调动学生学习化学的积极性和主动性，不利于学生创造性思维能力的培养。
(3)正是因为以得到数据或观察实验结果为目的，忽略了对学生实验技能的培养，不利于学生形成较强的动手能力，也难以使学生形成科学探究的学习习惯。
三、虚拟化学实验教学模式
利用虚拟实验进行化学实验教学时，要以培养学生实验技能为目的，就必须注意学生的认知规律，即认知阶段、联系形成阶段和自动化阶段。[5]一些学者提出了化学实验操作技能的培养策略：教师启发讲授、教师示范、有指导的学生实验、学生独立实验等。[6]
因此，利用虚拟实验室进行教学包含如下过程：用虚拟实验给学生演示示范实验操作及实验过程，待学生基本理解实验内容时，给学生一定的交互进行适当的模仿操作，在进入学生技能学习的联系阶段时，让学生进入实物实验阶段，将原来在虚拟实验环境中学习到的化学知识以及一长串分开的实验操作向现实实验操作迁移转化。随着实物实验的多次练习，学生的实验动作由最初的呆板到协调、灵活，并逐步将学习到的化学知识内化到自身知识结构中，并进入到实验技能形成的自动化阶段。
根据学生实验技能的形成过程，提出如图2所示的实验教学模式。
图2 虚拟实验在教学中的应用模式图
图2中的模式是先做虚拟实验，虚拟实验又分为操作示范和分步操作兩个阶段，让学生在初步了解所需掌握实验技能的情况下再进行模仿操作，并将需要掌握的实验技能尽可能地细化、分解动作，以加深学生对技能的理解、提高学生学习技能的效率。在学生逐步了解该化学实验并对所需掌握的技能有了一定的内化认识之后再加入实物实验，以促进学生头脑中对所要学习的技能的认识向现实中的实验技能迁移。多次进行实物操作实验直至学生掌握实验技能。
最后，在应用计算机虚拟技术进行实验教学的过程中，在肯定虚拟技术在实验教学方面有效性的同时还要处理好虚拟实验与传统实验的关系。明确虚拟实验是传统实验方法的辅助和深化，并不能完全代替传统的实际实验，要将虚拟实验与传统实验有机结合起来，提高学生的动手能力、培养学生的实验技能并促进学生形成科学探索精神。
四、培养实验技能的虚拟实验设计模型
培养中学生实验技能的虚拟实验教学过程是基于一般的实验教学活动过程、对实验内容进行教学设计并通过虚拟现实技术来实现。因此，可利用教学设计的一些理论和方法指导虚拟实验的设计。
图3是乌美娜于1994年归纳出的教学设计过程的一般模型。[7]
图3 教学设计的一般模型
分析教学设计模型，包含的基本要素有四个：学习者分析、教学目标、教学策略(如何进行教学)、教学评价。因此，在设计培养中学生实验技能的虚拟实验时可从前期分析(学习者分析、教学目标、教学内容分析等)，场景设计，总结与评价三个方面入手。而虚拟实验的实现还要有虚拟现实技术的支持。这是在设计以培养中学生实验技能为目的的虚拟实验时应该考虑的四个方面。
培养中学生实验技能的虚拟实验教学过程是基于一般的实验教学活动过程、对实验内容进行教学设计并通过虚拟现实技术实现的，因此，借鉴教学设计模型并根据技能形成的教学理论，笔者提出了培养中学生实验技能的虚拟实验设计模型(如图4所示)。
图4 培养中学生实验技能的虚拟实验设计模型
1.前期分析
以实验技能的培养为导向的虚拟实验是基于一般的实验教学活动过程，设计时也应遵循虚拟实验设计的科学性原则，首先，需要了解要设计的化学实验的实验目标、实验内容、实验步骤等。根据实验目标才能确定该虚拟实验所要传授的是什么样的化学知识、意在培养学生的哪种实验技能(如使用某种仪器的技能、药品取用的技能等等)。根据教学设计理论应先了解学生已有的化学知识结构以及学生已掌握的实验中包含的技能，尽可能避免在开发过程中浪费物力、人力。
2.场景设计
根据化学实验技能的培养策略将场景分为自动演示、实验说明、分步操作三个部分。自动演示用于向学生演示整个化学实验的过程以及发生的实验现象;实验说明用于向学生说明该实验的步骤和化学反应方程式;这两个部分起到教师示范的作用，对应于学生学习化学实验操作技能的认知期心理特征。分步操作部分根据化学实验的具体步骤以及该实验的实验目标再确定虚拟实验中要实现的虚拟实验操作，并赋予合适的实验效果。
3.技术实现
技术实现即用虚拟现实技术开发虚拟实验，由于虚拟现实硬件设备过于昂贵，在化学实验教学中应用的虚拟现实形式大多是桌面虚拟现实。整个开发过程主要包括实物建模、添加交互、作品发布三个步骤。实物建模主要是对虚拟实验中所涉及到的实验物品、实验环境模拟，根据实验成本以及实验目标所占比重可选择适合的虚拟技术或建模软件，也就是虚拟实验设计的适宜化原则。添加交互是在虚拟场景中给物品与物品之间及用户操作达到某种效果添加交互以给学生一定的反馈，并保证反馈的科学性。作品发布包括单机发布以及发布到互联网上两种，发布到互联网上更能突破时间、空间的束缚，使更多的人能使用该虚拟实验。
4.修改与评价
根据前三个阶段所做的工作或请教化学教师检验开发出的虚拟实验是否设计合理、科学，并做出适当修改，根据学生的基本能力(化学概念的掌握、所授化学知识是否理解)掌握程度，在学生进行实际实验操作后检验其在虚拟实验中所学是否迁移到现实实验中，以评价该虚拟实验在培养中学生实验技能方面是否有效。
从图4中我们也可看出，这四个组成部分是缺一不可的，前期分析是进行培养实验技能的虚拟实验设计的基础，只有做了前期分析才能进行下面的工作，而場景设计又是技术实现的基础，正是基于这三个步骤才能对开发出的虚拟实验进行修改与评价，以保证其科学性和有效性。
五、总结
虚拟实验不仅能避免真实化学实验所带来的各种危险，还能打破时空限制实时实地地给学生提供实验条件，同时，还能调动学生学习的积极主动性，有效提高学生动手能力。本文结合操作技能培养教学理论，参考传统化学实验教学模式，提出虚拟实验教学模式，并提出以培养实验技能为导向的虚拟化学实验设计开发模型，在未来研究中有待进一步实践，并对实验效果与传统实验教学进行比较，以验证该设计理论的科学性并加以推广。
[参考文献]
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[7] 乌美娜.教学设计[M].北京:高等教育出版社,1994:11-12.
[见习编辑：郑方林]
作者：张如静 杨化刚
第二篇：“机械设计”课程的真实实验与虚拟实验对比分析
摘 要：自虚拟实验(Virtual Experiment)在大学工科 “机械设计”课程实验教学中使用以来，遇到了诸多问题与争议。文章结合机械设计内容分析了真实实验(Physical Experiment)和虚拟实验各自的特点。分析表明，在保持真实实验在机械设计实验教学基础地位不变的前提下，虚拟实验是真实实验的必要补充和扩展，能够促进教学模式向“以学生为中心”转变，是机械设计实验教学适应科技进步与教学模式转变的重要手段。结合“机械设计”课程内容，针对两类实验在实验教学中的运用提出建议。
关键词：机械设计;实验教学;真实实验;虚拟实验
工科大学机械类“机械设计”课程的教学基本目标是，通过对材料、信息及能量的运用与控制，使学生具备设计能够有效工作且可靠的通用机械零部件的知识和能力[1]，并掌握典型机械零部件实验方法。这要求学生不仅掌握理论知识，还要有一定的动手实验能力，并最终着眼于工程实际设计与实验能力的培养，也是合格工程师必备的基本条件之一。传统的工科教育，学生获取理论知识主要通过课堂学习，实践知识和实际能力的培养主要通过实验环节完成，这里的实验指的是真实实验。课堂教学基本采用“粉笔(ppt)+讲授”的注入方式，实验教学包括学生对实际零部件模型操作或测量的动手实验和教师演示学生观察的演示实验。这些教学方式通常是以“教师为中心”的模式为主导。面对社会对工程人才要求知识面广、综合实践能力强以及具备创新意识的状况下，这种传统的教学方式越来越不适应工科大学机械工程教育的发展[2]，尤其是机械设计实验教学的发展。
科技的进步，特别是“信息+网络”技术的快速发展，给大学各课程的实验教学改革提供了新的方式方法[3-5]，比如，远程网络实验、虚拟实验等[6]。近年来“互联网+实验”的虚拟实验持续升温，人们对此褒贬不一。一种观点认为，虚拟实验是一种先进高效的实验教学手段，适合国内大规模本科培养，也有利于教学模式向“以学生为中心”转变[7-8]。另一种观点认为“能实不虚”，虚拟实验的效果低于真实实验。
本文结合“机械设计”课程，就真实实验和虚拟实验各自的特点展开论述。分析两种类型实验在教学实践中的應用。另外，结合 “机械设计”课程的具体内容，通过实例阐明如何合理有效地利用两类实验。
一、真实实验的特点及其作用
(一)真实实验的优点及其作用
“机械设计”真实实验对学生理解书本知识、增强对通用零部件的感性认知、培养结构拆装及零部件测量等动手能力及实践经验，起到非常重要的作用，至今沿用。即便基于数学和信息网络技术逐渐发展起来的虚拟实验或远程实验已经走进实验教学多年，传统真实实验仍然是机械设计实验教学的主导方式和基础。相对于虚拟实验，几个优点决定了它在“机械设计”实验教学中具有不可替代的作用。
1.培养如何设计实验的能力。包括选用仪器和工
具、操作、现象观察、数据收集及解释等。2.长于培养学生动手技能和实践能力。能培养学生正确使用仪器、传感器或软件等工具测量零件性能参数。比如构建组装零部件、机械故障排除、传感器安置、电路连接以及仪器标定或调零等，这些是工程实践必备的一个基本技能。3.能够利用触觉感知对理论知识获得感性认识，理解理论模型预测能力及其局限。4.通过处理实验中遇到的不可预测问题，真实实验使学生感受到研究的复杂性，并
有机会培养处理技巧。比如，在齿轮参数测量实验中的误差问题，能够让学生认识到测量的随机性和不完美性，学习准确测量的规程及技巧。在这方面，真实实验具有虚拟实验无法比拟的优势。5.参与真实实验，能够更好地培养学生的工程兴趣、锻炼交流及团队合作等，对增强学生的能力大有裨益，这一特点往往是最容易被忽略的。
(二)真实实验的局限性
尽管真实实验具有诸多优点，但随着工业科技及社会人才需求的不断发展，大学本科培养的变化，传统真实实验的局限性也逐渐显露。首先，一些真实实验成本高、耗时长、效率低。比如，机械零件磨损量实验，真实实验在一两个学时内往往无法得到较为完整的磨损三阶段曲线，哪怕是跨阶段的磨损曲线也是比较耗时的。其次，实验参数也不容易改变，要开展更加丰富的实验十分困难。像动压滑动轴承实验，若开展不同润滑油对轴承性能影响绝非易事。可见，真实实验要改变实验条件，获取更多实验结果的时间成本和经济成本高昂。加之国内院校本科生培养规模庞大，实验仪器生均比例低，真实实验的这一缺点愈发突出。再次，现有真实实验教学阻碍了教学模式的转变。近些年来，由于教学激励机制等问题，学校和教师缺乏对“机械设计”实验课在经费、时间和精力上的投入，实践性教学条件严重不足[9]，学生很少有机会有条件认真做实验，久而久之实验课变成了应付、走过场，严重影响了学生科学实验兴趣培养和研究技能的增强，更谈不上“以学生为中心”的教学模式的转变。最后，机械设计教学虽然强调了科学技术与工程实践相结合，实际上绝大部分学校几乎不具备将科技知识与工程实践相结合的师资条件和能力，缺乏能够将理论充分应用于实践的真实实验。可见，真实实验难以在本科规模化培养过程中更进一步发挥作用，势必要在教学内容、教学方法及手段方面进行革新。
二、虚拟实验的特点及作用
(一)虚拟实验的优点及其作用
虚拟实验是利用理论模型、数值方法、信息网络和计算机技术，将真实的物理现象或过程模型化，在计算机上以图片、视频、动画或曲线等直观形式展现，并通过网络共享使用。相对于真实实验，有如下优点。
1.容易改变实验条件参数。虚拟实验中，学生能够轻松改变实验参数，实现不同条件下的实验研究，使实验变得简单易行。此外，还可以通过排除次要信息的混淆干扰，实现重要参数对结果影响的研究，获得实验的关键信息。比如，仅仅通过修改时间得到不同时长下的实验结果，分析时间尺度的影响。
2.可以开展真实实验难以甚至无法观察的实验现
象，对于需要进行交互方式研究难以观察的现象，优势更明显。将理论知识或模型方程与物理现象或零件应用直接联系、对比和扩展。比如，微观尺度下的许多实验，真实实验难以实现，更不要说通过交互式方式研究实验现象随参数变化。
3.虚拟实验受客观条件限制相对较小，效率高于真实实验。虚拟实验可以提供短时间甚至某一瞬间的更多的实验结果，使学生完成更多的实验并获取更多的结果信息，计算机也能够记录学生实验的全过程。学生可以多次重复实验，且几乎不受时间、地点等客观条件的限制。
4.理解概念性知识，虚拟实验可以代替真实实验。理解这些知识并不需要触觉信息参与。虚拟实验能够方便、高效、透彻地让学生理解知识。
(二)虚拟实验的局限性
由于虚拟实验的实际功效依赖于数学、信息、网络和计算机等一系列理论知识和技术条件，加之机械设计课程内容的特点，不可避免存在一些问题。这主要包括以下几点。
1.最大的问题是如何精确模拟真实物理过程。由于理论基础、技术条件或主观认识等原因，设计虚拟实验时可能漏掉实际当中的一些重要因素，导致一定的偏差，甚至错误结果。因此，设计虚拟实验时，要明确实验目标及其主要和次要影响因素，客观衡量实验室所具备的技术能力和条件。例如，若无法合理模拟零件之间的接触，对机械零件拆装虚拟的真实感就会差很多。
2.有限的预设的输入和输出会限制学生的创造性。虚拟平台把学生限制在预设的环境中，影响了他们的学习激情和好奇心。当然，这方面随着信息网络和相关技术的发展，会不断改善。
3.模拟的适用性和效率取决于网络技术和软件标
准。虚拟实验的开展，难免会遇到大量学生同时上网实验的情况，容易造成网络拥堵，硬件计算能力不足的情况，导致实验无法正常开展。因此，具备足够容量和计算能力的硬件条件，是虚拟实验取得应有效果的基本前提条件。
4.虚拟实验导致学生忽视操作安全规则和实验伦
理问题。这些是真实实验必须要考虑的[10]。虚拟实验无论怎样操作都不会涉及安全和实验伦理问题，学生往往会忽略掉这些实际上十分重要的内容。这也是虚拟实验无法代替真实实验的一个重要原因。
可见，就像软件不能代替实际系统模型一样，虚拟实验不能完全替代真实实验，无法提供完全真实的实验。我们在教学过程中运用虚拟实验时，应该时刻牢记这一点。
三、真实实验与虚拟实验在“机械设计”中的运用
吉林大学的“机械设计”课程包括[11]：疲劳强度、摩擦学基础知识和通用零部件的结构类型及特点、失效形式、材料及热处理、应用及调整维护等基本知识，以及通用零部件的设计计算。
疲劳强度和接触强度部分，主要涉及应力、疲劳寿命和摩擦磨损等基础知识的理解。这些概念有些属于微观尺度下真实实验难以观察的物理量，有些实验周期长，比如，零件三个磨损阶段实验，采用虚拟实验显然要更加合适。但是，磨损虚拟实验的难点在于磨损系数等参数需要大量的真实实验结果分析研究确定。而实现这些微观尺度下的虚拟实验需要数学、物理、摩擦学、接触力学及材料学等多学科综合，需要较强计算能力和图像显示功能的硬件设施，吉林大学“机械设计”教师在这方面做了一些初步尝试。带传动教学的主要目的是通过研究带传动效率理解打滑和弹性滑动的特点与区别。该实验涉及仪器设备调平衡、加载并读取载荷，同时观察皮带打滑现象，虚拟实验的真实感不强，实现起来难度很大，真实实验就非常合适。齿轮传动实验中齿轮精度实验，显然真实实验更为合适。目前对测量误差模型化还需要进一步的科学研究，不具备虚拟的理论条件。而且零件尺寸测量的真实实验也能够培养学生操作测量工具的能力和技巧，虚拟实验无法使学生感受到测量工具与被测零件接触力度的大小对测量结果的影响。滚动轴承轴系部件设计实验，可以采用虚实结合方式。学生先在虚拟平台上预习和练习，并根据给定要求设计轴系。然后到实验室现场组装设计的轴系，并测量零部件尺寸，最后画出装配图。实践表明，这样大大提升了实验效率和效果，教学效果非常好。当然，轴系设计虚拟实验时，若能够将零件之间的接触也加入，学生通过电脑操作拆装零件也能够感受到零件之间的接触，将极大提升虚拟实验的真实感[12]。对液体动压径向滑动轴承摩擦实验，亦可以运用虚实结合的原则。吉林大学已有实验台完全可以实现确定润滑油类型和滑动轴承结构尺寸下的压力和温度测量。利用我们开发的液体动压向心滑动轴承虚拟平台，可以轻松实现改变润滑油黏度、轴瓦材料、偏心距、軸承结构尺寸等参数的实验研究，大幅度增加了实验获得的信息量。
顺便指出，“能实不虚”并不意味着有了真实实验，就没必要进行虚拟实验。对某一实验而言，尤其实验中遇到设计复杂、微观或者参数难以测量的问题时，虚拟实验显然是更好的选择。虚拟平台更容易做到将真实实验向理论知识和工程实践两个方向上拓展，可以在不过多增加实验教学学时和学生负担的情况下，最大限度实现理论与工程实践的结合和综合，还可以帮助学生对真实实验的理解[13]，达到扩展知识面和眼界、提升能力的目的。在多年的教学实践中，我们将机械设计课程实验中的一部分，开发了虚拟平台，与真实实验配合使用，取得了良好的效果。
四、结论
在机械设计实践教学中，真实实验在培养学生实验设计、动手技能、随机处理、团队合作与交流以及操作规程和伦理等方面，发挥重要的作用。但也存在耗时多、效率低、成本高等缺点。特别是在大规模本科生培养条件下，完全采用真实实验的实验教学显然已经无法适应课程实验教学的需求。随着科技的不断发展，虚拟实验会越来越接近真实实验的效果，特别是在概念性理解、难以观察的实验现象或微观尺度现象等方面可以替代真实实验。而且虚拟实验可以根据需要合理地更加形象化地甚至夸张地表现一些实验现象，以便于学生理解。虚拟实验效率高、耗时低的优点使其应用前景广阔，在推进机械设计实验教学向“以学生为中心”模式改革进程中必将发挥越来越重要的作用。但也要避免“一切实验都可虚拟”的错误观念，而忽视真实实验基础性地位和重要作用。
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作者：王顺 王丽慧
第三篇：健康评估虚拟实验课程设计和实践
摘要：健康评估虚拟实验是护理专业实验教学新模式。为了与临床护理工作接轨，使护士生在面对临床工作时能尽快适应，我校以健康评估实验课中的三个模块作为试点，包括“健康史采集”、“护理体检”和“心电图描记”。模拟临床实践，提高护士生动手操作能力，培养高素质护理人才。
关键词：健康评估;虚拟实验;实践
健康评估是医学院校护理专业的主干课程，它是一门研究个体或家庭现存或潜在健康问题的基本理论、基本技能以及对临床思维能力培养的学科。它是学习临床专业课的基础，也是护士生能否适应今后临床工作的关键。课程分为理论和实验两部分教学，实验教学中以病人为对象，通过健康史采集、护理体检等方式得到病人的健康资料，才能为护理诊断和进一步的护理措施提供准确的依据，所以能否获取准确的健康资料是临床护理工作的关键。为了与临床护理工作接轨，使护士生在面对临床工作时能尽快适应，护理评估的实验教学就显得尤为重要。
虚拟现实技术是一种利用计算机软件创建和体验虚拟世界的仿真系统，它是由多元信息构成的三维动态影像和仿真行为的系统。虚拟实验是虚拟现实技术应用的载体，它把信息技术和虚拟现实技术相结合运用到实验操作中。据统计资料显示，从1993年，全球805个虚拟应用系统中有49个用于医学实践。2015年，為了加强课程实用性，我校临床教研室提出虚拟教学新方法，以健康评估实验课中的三个模块作为试点，包括“健康史采集”、“护理体检”和“心电图描记”。把传统实验内容与虚拟仿真技术进行融合，教学中摸索新思路、新经验、新成果。初期与医疗教学设备生产提供方联合，按照我们提出的设计思路对实验设备进行信息化、智能化改造，其后将其投入实验教学中应用。
一、三个模块的传统实验模式与虚拟实验的比较及创新
1.“健康史采集”实验模块。“健康史采集”实验中以护士生已经学习的健康史采集方法和内容的理论知识为基础。传统的实验教学采用分组练习，两人一组，一人扮演“护士”，另一人扮演“病人”，模拟临床健康史采集的护理工作。运用理论学习中交谈的方式、技巧，相互问答，得到“病人”的健康史资料，该方式简单易行，但实验预设性较强，内容单一。学生扮演的病人只能提供自己曾患疾病的资料，如感冒、肠炎等，病例内容有限，导致学生在采集病史中往往三言两语就结束了交谈，对学生交谈技巧和采集方法的提高效果不明显，实验教学结束后，无法达到预设的教学目标。虚拟实验突破了原有的实验方式，教学内容也更多样化、随机化，它将网络技术和3D仿真技术运用到试验中，设计不同年龄、不同性别、不同疾病根据真实的临床资料制作软件，制作同时还要考虑到不同人群的思维方式，比如年轻人思维敏捷，可以快速准确描述自己的健康问题，而老年人思维缓慢，对自己的身体健康不能准确描述，这些在软件设计时都要作为重要考虑的问题。做好的软件要预先导入电脑，并通过3D技术制作出虚拟病人影像呈现在电脑屏幕上，学生通过音频、视频方式与虚拟病人围绕其健康问题“对话”采集健康史，获得健康资料。这一技术的使用让学生更真实的接触到更多临床病例资料，充分锻炼其采集健康资料的临床实践能力。
2.“护理体检”实验模块。“护理体检”是一种利用自身感官如眼、耳、手、鼻或借助简单医疗器械对病人进行体格检查进而得到病人健康资料的临床实践方法。实验要求是掌握护理体检的基本方法及异常表现的临床意义。实验的方法包括视诊、触诊、叩诊和听诊，这些方法在临床工作中应用非常广泛，是护理工作的最基本实践技能。为此，护士生在校学习期间能否熟练掌握这五种方法的技能操作尤为重要。传统的实验按照理论知识的要求，学生间相互进行护理体格检查操作，虽有真实性，但因为是同学间互检，难免有羞怯和抗拒心理，不愿接受检查，所以本实验的实践操作可行性和完成率较低，并且体检中能够检查出的绝大多数为正常机体表现，基本看不到病理性变化，有局限性，使学生对机体病理表现认识不足。为此，我们也通过虚拟实验方法对该模块实验进行重新设计，应用了新影像教学和虚拟实验设备。影像教学是由教师按照实验要求进行操作而精心制作，操作步骤详实有序、制作严谨。虚拟实验设备主要由带传感器的仿真人体模型和带相应应用软件的电脑组成。模型人高度仿真人体的体表和内部脏器组织的解剖结构，依据受检部位分别以“菜单”的形式设置了视、触、叩、听等检查项目，并在每个项目下设置受检部位正常表现和临床病理表现的分项。实验中，学生先观看示教片再操作，操作只需按照菜单逐级选定检查项目，同时在模型人上实际操作即可。这种实验方式，一方面，学生不受条件影响随时可以进行练习;另一方面，学生通过对受检部位正常表现与病理表现反复的对比，加深对脏器和组织的认知和见解，很好地完成实验目的和要求。
3.“心电图描记”实验模块。“心电图描记”是通过导联把心电图机和体表连接，记录心脏的每一个心动周期产生的心电变化的曲线图形。实验目的是掌握心电图的描记方法、正常心电图和异常心电图的识别。传统的实验内容包括两部分，第一部分为心电图机使用的教学，先示范肢体导联和胸导联的连接方式和连接部位，再演示心电图机的使用，两名学生一组，互相操作。第二部分是使用已有的正常心电图和异常心电图示例板讲解。虚拟试验教学中，对部分实验细节做了改动。应用临床心电图机，提高教学效果，又使学生能够对今后的临床工作短时间适应。实验室原有的心电图示例板，曾是二十多年前我们的老师收集的真实心电图资料，亲手制作，资料珍贵，但随着科技发展，这种实验材料已不适合现在实验教学，所以我们将这些资料与近几年的补充资料做成电子资料放在师生网络平台，学生根据理论知识先了解真实的心电图，之后教师在实验课上对每个心电图中的波形、间期、时段等一一指导。在教学中学生如有疑问可及时通过师生互动平台提出疑问，教师适时解答，并同时又可向学生们抛出相关问题，学生互相讨论，得出结果，更好地达到教学实验要求。
二、虚拟实验对实践教学的影响
1.虚拟实验的仿真技术，调动学生的学习积极性。虚拟实验在教学中的应用有临床真实感，学生犹如置身病房，激发了学生的学习兴趣，增加学生与虚拟病人的互动，愿意动手操作，勤于思考，既熟练了临床实践操作技能，也让学生对疾病有了更直观和更准确的认识。
2.创新的考核系统，达到预期教学目标。传统的实验教学模式是学生操作、教师指导，但学生多教师少，教师不可能做到对学生的每一步操作做到指导，学生在操作时经常出现操作方法错误，学生自己又不能及时察觉，之后表现出错误操作反复几次后产生的固定思维，而这种错误的固定思维在今后的操作中很难改正。针对这种弊端，我们在虚拟实验设备的软件设计中，设置了正确与错误两种提示。当学生操作正确时，模型人会有机体正确反应;当学生操作有误时，模型人会出现错误显示。为了让学生更好地达到护理体检实验的目的，我们设计了虚拟实验教学系统的考核软件，依据实验要求设定，考核项目详细、标准严谨，学生操作时应用性高，能够高质量完成实验教学目标。
3.虚拟实验教学做到网络共享。学生通过网络可以做到对实验课的预习，还可将自己所做实验的过程与结果上传到网络与其他同学分享、讨论，调动学生的学习积极性，使被动学习转化为更加主动地学习;教师可以通过网络与同组教师或其他医学院校同科教师对实验教学中总结的经验和成果进行交流和探讨，进一步提高自身教学能力、丰富课堂教学内容。在虚拟实验中，学生还可将遇到的实验问题发送到师生的公共网络平台，共同讨论，增加学生与教师双向互动，也拉近了师生间的感情。
三、结论
通过虚拟实验在教学中的初步试用，我们认为这种新的实验模式在健康评估的实验教学中有很强的实用性和可操作性，不仅使护理专业学生掌握专业基本技能，培养学生严谨的科学态度、分析和解决问题的能力，更为培养高素质护理人才提供实验教学的新思路。
参考文献：
[1]李杏杏.虚拟实验室在病理学实验教学中的优势分析[J].卫生职业教育，2016，34(19)：114.
[2]尹萍.翻转课堂理念下的针灸推拿学教学探索[J].卫生职业教育，2016，34(22)：73-74.
作者：蔺芳芳