“該虛擬實(shí)驗(yàn)室擁有較為豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件和有力的后臺(tái)處理系統(tǒng)，在啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新性思維等方面作用明顯；操作應(yīng)用時(shí)，師生互動(dòng)性強(qiáng)，且界面友好、形象直觀、寓教于樂(lè)；作為一個(gè)教學(xué)資源共享平臺(tái)和繁榮校園文化，有著很大的推廣價(jià)值。”這是日前舉行的“功能學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室研討會(huì)”上專家對(duì)醫(yī)學(xué)院構(gòu)建的功能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室所做出的評(píng)價(jià)。
與會(huì)專家來(lái)自復(fù)旦大學(xué)、二軍大、同濟(jì)大學(xué)、上海中醫(yī)藥大學(xué)。醫(yī)學(xué)院副院長(zhǎng)黃鋼到會(huì)講話并提希望；會(huì)議由基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院副院長(zhǎng)丁文龍主持，功能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院功能學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任李稻在會(huì)上作了匯報(bào)。
功能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)軟件是由上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心于2008年10月率先研發(fā)的，而且采取邊研發(fā)、邊使用的原則。2010年3月，交大醫(yī)學(xué)院與復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院進(jìn)行合作，進(jìn)一步開展了網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)工作，至2011年9月，交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院已初步構(gòu)建了功能學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，并在學(xué)生推廣應(yīng)用。
眾所周知，在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力與創(chuàng)新性的培養(yǎng)至關(guān)重要，但傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須處死大量動(dòng)物做實(shí)驗(yàn)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，培養(yǎng)一個(gè)醫(yī)學(xué)生，將要耗費(fèi)23個(gè)小動(dòng)物，這在一種程度上有誘導(dǎo)學(xué)生漠視生命的傾向，也明顯有悖醫(yī)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)。同時(shí)，隨著醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教育理念轉(zhuǎn)變，功能學(xué)設(shè)計(jì)性和無(wú)創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容增加，而單純驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)已大大縮減。為確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完整性，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。
李稻等老師于2008年10月先期研發(fā)了《離體心臟灌流實(shí)驗(yàn)》和《多因素對(duì)呼吸系統(tǒng)功能的影響》2個(gè)應(yīng)用軟件，迄今該實(shí)驗(yàn)室已先后開發(fā)了12個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，其中包括基礎(chǔ)性虛擬實(shí)驗(yàn)：《家兔手術(shù)的基本操作》、《蟾蜍手術(shù)的基本操作》；以及綜合性虛擬實(shí)驗(yàn)：《坐骨神經(jīng)-縫匠肌實(shí)驗(yàn)》、《微循環(huán)灌流與血液動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)》、《影響尿液的生成實(shí)驗(yàn)》、《行為藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)》、《腸道平滑肌受體動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)》等。在虛擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生還能接觸到更多高難度的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，如水迷宮實(shí)驗(yàn)、終板電位測(cè)定、過(guò)敏性休克、肺水腫實(shí)驗(yàn)等。如今，功能學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室將成為復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院、同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院和上海中醫(yī)藥大學(xué)等學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)共享平臺(tái)。虛擬實(shí)驗(yàn)操作與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)相似，為學(xué)生提供動(dòng)手配置、連接、調(diào)節(jié)和使用各種實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，以及復(fù)制各種動(dòng)物病理模型進(jìn)行自主的虛擬實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生們反映，功能學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)軟件具有直觀、實(shí)時(shí)、高仿真和可重復(fù)操作等優(yōu)點(diǎn)，不僅為我們今后進(jìn)行真實(shí)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也開闊了我們自主設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的思路。
匯報(bào)中，李稻老師指出，醫(yī)學(xué)院功能學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室擁有3個(gè)操作平臺(tái)：學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)、教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)、管理員操作平臺(tái)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)能支撐同學(xué)在任意地點(diǎn)開展虛擬實(shí)驗(yàn)操作。當(dāng)學(xué)生通過(guò)注冊(cè)登入網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，并依據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排或自主選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行操作。在操作過(guò)程中，也可以通過(guò)答疑臺(tái)接受來(lái)自老師的指導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后進(jìn)入知識(shí)點(diǎn)測(cè)試區(qū)完成測(cè)試題作業(yè)，界面刷新后可立即獲得本人的虛擬實(shí)驗(yàn)成績(jī)。同樣，也可以通過(guò)錄屏的方式獲得虛擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)上，教師可對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組管理、布置實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、監(jiān)查實(shí)驗(yàn)完成進(jìn)度、批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告和答疑互動(dòng)等。
相對(duì)于真實(shí)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)而言，虛擬實(shí)驗(yàn)為學(xué)生提供了一個(gè)在無(wú)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、實(shí)驗(yàn)對(duì)象和實(shí)驗(yàn)儀器的情況下，利用計(jì)算機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、人機(jī)互交技術(shù)模擬醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)的全部操作過(guò)程。學(xué)生不受時(shí)間和空間的限制，自由地確定學(xué)習(xí)內(nèi)容和時(shí)間。通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)，就能進(jìn)入了一個(gè)特殊的動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境，選擇感興趣的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在逼真的視頻和音頻提示下，經(jīng)過(guò)反復(fù)的演練，增強(qiáng)了對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟的理解，明白了各步驟之間的聯(lián)系和內(nèi)涵，也加深了對(duì)所涉及的理論知識(shí)的掌握。此外，實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生還可以自主設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程，以觀察不同的實(shí)驗(yàn)條件下，虛擬動(dòng)物出現(xiàn)的不同的功能代謝變化和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。舉《離體心臟灌流實(shí)驗(yàn)》的虛擬實(shí)驗(yàn)軟件為例，該軟件提供了蟾蜍心臟灌流的虛擬與動(dòng)漫的特殊界面與虛擬環(huán)境。學(xué)生可在虛擬空間內(nèi)將8種不同的藥物加入到蟾蜍的心臟灌流液中，觀察到不同藥物、不同劑量對(duì)蟾蜍心臟功能的影響。實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程基本不受時(shí)間限制。而《多因素對(duì)呼吸系統(tǒng)功能的影響》虛擬實(shí)驗(yàn)軟件則建立了數(shù)字化虛擬透明家兔模型，在此基礎(chǔ)之上，學(xué)生可完成大型、綜合性呼吸功能虛擬實(shí)驗(yàn)。該軟件包含9個(gè)不同的虛擬實(shí)驗(yàn)，如氣道延長(zhǎng)、氣道狹窄、吸入氮?dú)狻⑽隒O2、代謝性酸中毒（含糾正酸中毒）、氣胸（開放性與張力性）、肺水腫等。在真實(shí)的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)時(shí)，8-9個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)不可能在一只家兔身上完成，而且花費(fèi)的時(shí)間非常長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)的失敗率也非常高。虛擬實(shí)驗(yàn)具有4大優(yōu)點(diǎn)：1、安全性：不會(huì)因?yàn)椴僮魇д`，而造成真實(shí)的動(dòng)物死亡和試劑、藥品的浪費(fèi)。2、啟迪性：有助于學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)涵，為日后真實(shí)的實(shí)驗(yàn)打下扎實(shí)的感性認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)。3、擴(kuò)展性：學(xué)生能完成原先無(wú)法開展的難度大、儀器和試劑價(jià)格昂貴的實(shí)驗(yàn)。4、低成本：實(shí)驗(yàn)過(guò)程不消耗任何動(dòng)物、標(biāo)本、試劑和儀器設(shè)備。尤其是動(dòng)物消耗減少將有助于動(dòng)物保護(hù)和敬畏生命的人文素質(zhì)教育。
評(píng)議專家認(rèn)為，《功能學(xué)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室》項(xiàng)目體現(xiàn)出系統(tǒng)性、共享性、沉浸性、直觀性和自主性等特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，以及具有較為豐富的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件和后臺(tái)處理系統(tǒng)的支撐，可以作為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)階段實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源共享平臺(tái)。由于學(xué)生在課余時(shí)間進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)操作，不影響正常的實(shí)驗(yàn)教學(xué)次序和動(dòng)手能力的培養(yǎng)，起到較好的拾遺補(bǔ)缺作用，這將有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的推進(jìn)。作為一個(gè)公共的教學(xué)資源共享平臺(tái)，應(yīng)考慮在其他院校推廣，增加其社會(huì)效應(yīng)。
