仿真物理实验室范文第1篇

关键词： 微课 仿真物理实验室 教学设计

21世纪初，现代信息技术的日臻完善改变了传统的物理教学方法，仿真物理实验在教学中的应用就是其中之一。作为一款可以模拟出真实实验情境的软件，“仿真物理实验室”在数据处理、场景设置等方面发挥了显著的作用[1]。同时，信息技术的进步催生了一种新的教学模式――微课教学模式。与“课堂讲授，课后练习”不同，微课基本采用“课后讲授，课堂探究”的方式进行教学，学生在课后通过互联网学习教师提供的教学视频，对知识的巩固与评价则是在课堂中进行[2]。实践证明，微课教学模式对学生自主学习能力起到了积极的影响，但同时很多教师反映设计微课的过程存在一定的难度，尤其表现在部分需要实验探究的微课设计上。《物理课程标准（2011）》提倡“教学方式多样化，注重实践探究”[3]，基于此，本文尝试将“仿真物理实验室”与微课相结合，用“仿真物理实验室”弥补实验操作在微课设计上的不足。

1.“物理实验”微视频制作的前景与困惑

上世纪八十年代以来，国内外媒体已经涌现了大量以科普为目的的物理实验视频，而真正意义上的实验微视频则是近几年发展起来的，与课堂播放的实验视频不同，实验微视频是有组织、有目标的教学视频。通过已有经验，可以发现教师在制作和应用的过程中给予实验微视频很高的评价。

首先，微视频相对于课堂实验来说具有可重复利用性，学生在不理解或者遗忘的情况下可反复观看实验过程达到巩固知识的目的。其次，实验微视频的教学效率相对较高，教师制作微视频时，会尽量精简实验过程，如实验开始的一些准备工作和实验过程中的等待时间，这样有助于提高学生的学习效率。另外，实验微视频有利于学生自主学习能力培养，学生在课外学习实验内容，可以有更多时间反思实验过程中的细节问题，并通过课堂交流讨论、查阅资料甚至动手实验的方式自己解决存在问题。总之，实验微视频在物理教学中的应用前景是非常可观的。

很多教师提出在实验微视频制作过程中会遇到不少困惑，如实验器材的问题，常规实验仪器在中学实验室里基本配备齐全，特殊的实验器材，很多中学难以提供。在此情况下，教师只能以纸笔演示或者网上的资源代替实际实验操作。除此之外，实验微视频的录制效果往往成为很多教师的难题，有的实验由于过程进行得太快或者拍摄仪器分辨率差等问题导致视频最终呈现的只能是实验结果，而实验过程是不清晰的，如演示平抛运动实验，学生只能通过听声音判断两个小球同时落地，却很难看到平抛的轨迹。

优秀的实验微视频对于物理教学来说具有良好的实践效果，它可以给学生展示真实的实验情境，对学生理解物理概念规律有很大的帮助，但事实证明教师在制作实验微视频时会遇到很多实际问题，以下笔者将分析如何采用“仿真物理实验室”软件解决这些问题。

2.仿真物理实验软件在微课制作中的应用分析

2.1基于仿真物理实验设计微视频的优势

技术的进步使得“仿真物理实验室”软件能够较为真实地模拟出实验器具，可操作的实验范围越来越灵活广泛。通常仿真物理实验包括力学、电学、光学等模块，教师可以根据所教内容选择模块里的实验器材，经过一定教学组织后可以在设置的实验环境中进行实验操作。值得一提的是，“仿真物理实验室”在数据和图像处理方面的功能是很可观的，教师可以自由地设置实验对象的属性和参数，计算机根据不同的变量得出不同的结果或者模拟出不同的图像。整个实验过程和结果清晰流畅，教师只要通过录屏软件就可以将它变成一个完整的、相对真实的实验微课。因此，使用仿真物理实验软件代替实验操作进行微课设计，对于大部分老师来说是功能完备且简单易行的方法。

其次，“仿真物理实验室”不仅能用来设计常规物理实验微课，最大优势体现在对于那些难以观测、抽象程度较高的实验如真空环境下、磁场中的实验或者中学阶段无法实施的实验，“仿真物理实验室”可以进行过程的模拟与结果的输出。教师设计有关内容的微课时，能给学生展示动态的变化过程，使学生对实验现象有初步直观的认识，帮助他们更好地理解实验背后的物理知识和规律。总之，仿真物理实验软件具有功能完备、操作便捷、交互性强等特点，为物理教师设计实验微课提供了良好的平台。

2.2基于仿真物理实验设计微视频的典型案例分析――以“凸透镜成像规律”为例

凸透镜成像规律是初中光的折射这一章的重点也是难点，教师制作微视频时，通常用实验展示物像之间的距离和大小的关系。然而，拍摄的实际效果往往不能达到预期，主要原因在于本节知识点不仅要求学生掌握实验基本方法和规律，而且要学会构造透镜的光路图。这一点是普通实验难以直接观察得到的，但“仿真物理实验室”软件可以做到。

（1）教学目标

本节微课的设计重在通过仿真实验软件模拟蜡烛通过凸透镜成像的规律，主要教学目标在于：第一，了解凸透镜成像的规律，包括物距像距的变化、成像的大小等规律；第二，会使用相关实验仪器，能对凸透镜成像的有关数据进行分析；第三，通过观察凸透镜成像的实验培养学生归纳分析问题的能力。

（2）微视频设计过程

结合微课教学设计的一般步骤，笔者认为运用“仿真物理实验室”设计微课的过程如表1：

作为本节微课的核心环节，实验探究的设计应尽量贴近学生的思维过程。第二、三两步骤与学生实际实验操作一致，在第三步时，教师可以选取两个焦距不同的凸透镜进行实验，最终呈现的实验数据应有对照性，能让学生在较短时间内比较得出结论。第五步时，只要打开工具中的“光路图”就能将蜡烛的光通过透镜传播过程展示出来，并且这是一个动态的过程，教师移动蜡烛，那么光线的传播就会不断变化，屏幕上蜡烛的像也会随之而改变，避免了教师画图讲解的过程，更有助于学生理解凸透镜成像的原理。

3.反思与建议

信息技术的进步使课堂教学方法越来越多样化。“仿真物理实验室”和微课教学模式都是为了促进学生更好地理解物理概念、提高学生思维能力，两者有机结合可以更好地提高教师制作微课的效率，创造更多的实验条件，降低实验失误率，有助于提高学生自主学习能力、激发学生主动探究的动力。然而，每种教学方法有特有的优势，同时存在一定的弊端。“仿真物理实验室”本质上只是一种软件虚拟出来的实验环境和工具，没有真实实验的触感和体验，不能锻炼学生的实践能力，学生体会不到真实实验的复杂性。微课的实际运用效果近年来受到部分教师的质疑，学生课后能否认真观看教学视频，课堂开展的讨论探究活动能否符合教师的预期等问题说明微课教学仍有很多需要完善之处。

如何利用仿真软件制作微视频及在怎样的情况下应用仿真软件应该根据实际教学内容、现有教学资源等因素决定。如果教师认为仿真实验过于抽象，那么可以选择动手实验或者视频资源代替，而如果教师认为让学生自行应用仿真软件进行实验探究更有利，那么可以在实验微课基础上，将仿真实验软件作为工具提供给学生。

参考文献：

[1]陈琳.“仿真物理实验”在物理实验教学中引用的思考[J].吉林教育教研，2016（4）：15.

仿真物理实验室范文第2篇

【论文摘 要】仿真物理实验室是专门为中学物理教学开发的软件，实现了信息技术与学科教学的整合。本文结合新课改理念简单阐述了仿真物理实验室运用到中学物理教学中的几点意义。即运用到教师的教和学生的学中，既提高了教学效果，又激发学生的学习兴趣，培养学生的创新能力和自主探究能力。

仿真物理实验室是针对中学物理教学而设计的一个实验器具完备的综合性实验室软件，由多个模块组成，分别是主模块、光学模块、电学模块、热学模块和初中模块。它提供了运动对象、小球、弹簧、绳子、连杆、滑轨、电荷等实验器具，并集成了重力场、电场、磁场、万有引力、阻尼介质等实验环境。可以在任意组合的实验环境中，搭建实验室，创建各种物理模型，模拟实验全过程。该软件还提供多样的数据输出方式和分析方法，便于在教学过程中分析物理过程。为教师和学生提供了一个全开放的物理教学平台和自主探索性学习平台。

下面结合中学物理课程改革的理念就仿真物理实验室运用在中学物理教学中的意义，我进行了初步的探讨。

一、运用于中学物理实验教学中，有利于培养学生的创新能力

中学物理是以实验科学为基础的，实验教学在中学物理教学中有着举足轻重的作用。丰富多彩、生动有趣的实验是物理实验教学的特点，利用实验课不仅可以让学生记住某些相关结论、实验步骤，而更为重要的是能够使学生透彻理解并且完全掌握产生实验结论的过程。实验教学可以激发学生的学习兴趣，促使学生积极主动地参与到物理教学中，而且在进行实验操作的过程中，不仅培养了学生的动手能力，创造能力以及分析问题的能力，还培养了严谨、认真、耐心的科学态度。

但是在传统中学物理实验室存在很多弊端，比如，实验条件的限制导致实验结果与理论不一致，甚至相反，让学生经常对正确的理论产生过分地怀疑；还有些中学出于安全考虑和为了避免仪器损失而在实验室规定了许多规章制度，束缚了学生的创新性思维；甚至，有的学校教师因为实验室太小，仪器缺乏，上实验课需要的时间太长影响课程进度等原因，不愿意带学生做实验等等。这在中学物理教学中，严重影响了学生的动手操作能力，更是抑制了学生的创造性思维的发展。

利用仿真物理实验室恰好可以大大改善传统实验教学对学生的种种制约。在操作实验之前，学生先在仿真实验室进行模拟实验，帮助熟悉实验步骤及实验方法，熟练之后再实际操作，既做到真正动手，又避免了仪器的损坏，还节省时间，从而有效地提高实验课教学效率。

更重要的是，仿真技术运用到实验教学中，帮助充分调动学生的积极性，增强学生的自主意识，有利于发挥学生的创造性思维。学生在虚拟环境中操作，不受仪器短缺和害怕损坏仪器的影响，以良好的心态充分发挥想象力大胆地搭建自己创作的实验模型，积极主动地参与到实验教学中，使教学真正达到以学生的学为中心的新课改要求，培养学生的自主发现问题的能力。有了发现的意识和能力，才会创新。正如，陶行知先生在《第一流的教育家》一文中指出：“敢探未发明的新理，即是创新精神；敢入未开化的边疆，即是开辟精神。”“探未发明的新理”和“入未开化的边疆”，指的就是“发现”。

二、运用于中学物理课堂教学中，有利于提高教学效果

在物理概念、定理和规律的讲解中，经常会采用实验演示法，对一些抽象的，难以观察，和课堂中难以真实再现的实验，比如，说明牛顿第一定律的伽利略理想实验，磁感应线的空间分布，LC回路中自由电子的振荡过程，核爆炸等，教师无法进行实验演示，造成学生对这些知识点理解的困难，不能很好地掌握物理概念、定理或规律，甚至逐渐导致学生对物理的学习失去兴趣。而采用仿真物理实验室对这些实验进行仿真模拟、永久再现，将抽象知识具体化、形象化，微观现象可视化，瞬间现象永久化，可以避免过于空洞的描述，是学生产生真切的体验，激发学生的学习热情，促进学生学习的积极性。同时将这些难以理解和观察的实验现象或概念更清晰、直观、深刻地印入学生的脑海，实现对抽象物理概念和规律的感性认识，再上升为理性认识。这样也有助于发挥演示实验在中学物理教学中的作用，是教学最优化。 　仿真物理实验室不单单是对实验的模拟，也可以用来帮助分析物理规律。例如，平抛运动是垂直方向上的自由落体运动和水平方向上的匀速直线运动的合成。从自由落体运动到平抛运动，将一维空间转变为二维空间，对这两种运动进行对比的时候，就可以创建两个小球，设置高度和速度等相关属性，使其从空间中同一位置开始分别做自由落体和平抛运动，然后利用仿真物理实验室提供的一种闪照的数据输出方式，便可清晰地看到两种运动情况，从而得出结论。再如，简谐运动的新课教学中，学生习惯了分析恒力作用下物理的单程运动，对振动过程的分析和理解存在思维定势，难以理解，在教学中辅以仿真模拟，可以有效地帮助学生进行分析，解决教学难点，提高教学效果。

还可利用它来方便地制作一些比较复杂的课件，突破技术屏障，使教师的精力主要放在如何优化课堂教学设计，从而提高教学效率。

三、运用于中学生自主学习中，有利于培养自主探究能力

中学生课后通过做习题巩固所学内容时，会遇到一些情况复杂的物理场景，尤其是对在电场、磁场或者电磁场中运动的粒子的复杂轨迹的分析，可以在仿真物理实验室中建立相应的物理模型，对软件自动生成的运动轨迹进行分析，结果一目了然，帮助学生理清分析思路。在没有老师辅导的情况下，学生也可以利用仿真模型再现习题中的物理情景，加深印象，进一步分析问题，细化知识点。对课本中的实验与探究部分的预习，更是可以通过仿真实验进行自主探究，加深对物理现象的印象，便于对物理定理或规律的理解。这样，不仅帮助学生较容易地掌握基础知识和基本技能，还使学生学会自主探究，对物理学科产生积极情感，逐步形成努力求知，乐于在探索中获取新知的心里素质，培养不断探索的科学精神。这也是中学物理新课程改革中所倡导的。

仿真物理实验室作为目前中学物理学科实现信息技术与学科教学整合的技术软件，能够提高教学效果，帮助培养学生的自主探讨能力、创新能力和分析能力，但是在应用于实际教学中，一定要明确它是一种创设真实情景的工具，在教师教与学生学的过程中，都应将它作为一种辅助性工具，不可盲目地运用，更不可将仿真实验取代传统实验，应该将两者辩证地统一起来，提高学生的科学分化素质和实验技能。总之，合理地将仿真物理实验室运用到中学物理教学中才能充分发挥它的力量和魅力，使其有效地服务于教学过程。

参考文献

[1] 邵泽义，秦晓文.圆周运动的模拟实验——利用“仿真物理实验室”突破学生认知障碍[J].教学仪器与实验（月刊），2003（3）：26.

[2] 刘玫.金数龙仿真物理实验室介绍[J].物理教学探讨，2004， 22 （225）：44.

[3] 傅梁镇，陈德华.《仿真物理实验室》在物理教学中的应用[J].实验技术，2004（12）：21.

[4] 石鸥，刘丽群.课程改革中的若干问题[M].1版.广东教育出版社，2004.

[5] 余文森，谌启标.高中新课程（教师读本）[M].1版.福建教育出版社，2004.

仿真物理实验室范文第3篇

关键词：土工虚拟仿真实验室;继续教育;实践教学

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）20-0224-03

虚拟现实技术发展迅速，在大众化教育及军事、医学、航空等的教育方面都得到了广泛应用。自从1989年，美国费吉尼亚大学（University of Virginia）的William wolf教授提出虚拟实验室（Virtual laboratory）概念以来，虚拟实验室的研究在发达国家十分普遍[1]。美国北卡罗来那大学的LAAP物理试验室和Howard Hughes医学院开发的Biointeractive系列软件[2]。国内对网络虚拟仿真试验室的研究虽然起步比较晚，但是也出现了一些非常优秀的虚拟仿真试验室。如：中科院上海有机化学研究所虚拟化学试验室Chemlab套装软件、大连理工大学analab的化学虚拟试验室系列、中国科技大学的大学物理仿真试验、中学电路虚拟实验室、生物虚拟实验室、南京大学物理实验室[3]。文章选择土工试验作为研究对象，通过利用目前比较成熟的WEB技术、多媒体技术、虚拟仿真技术构建一个基于网络的土工虚拟仿真试验室，实现了试验相关知识的辅助学习、试验过程的模拟仿真操作、试验记录表的提交、试验后的教师批改评语、学生查看成绩等网络化的虚拟试验教学和管理功能。

一、土工虚拟仿真试验室的系统设计

土工虚拟仿真试验室的系统设计包括试验室平台搭建和虚拟仿真试验开发。

1.土工虚拟仿真试验室平台搭建。平台采用的是基于Web的B/S架构，客户机上只要用一个浏览器（Internet Explore、Firefox、Chrome）就可以了。该模式最大的优点在于，用户可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件，只要有一台能上网的电脑就能使用。服务器端采用PHP+MYSQL技术，在浏览器端采用Ext 2.0javascript库进行开发，使用ajax技术使浏览器端与服务器端通信。

搭建由学生、教师、管理员三界面组成的网络试验平台，包含试验演示系统、试验仿真操作系统、试验结果记录系统、试验结果评阅系统、成绩反馈系统、后台管理系统等，如图1所示。

2.虚拟仿真试验开发。开发11个高交互、高仿真的土工虚拟仿真试验：土的含水率试验（烘干法）、土的密度试验（环刀法）、土的比重试验（比重瓶法）、击实试验、颗粒分析试验（筛析法）、颗粒分析试验（密度计法）、直接剪切试验（快剪法）、土的压缩试验、变水头渗透试验、浅层平板载荷试验、十字板剪切试验。

试验系统采用Flash作为开发工具。开发出和实体仪器形似并具备其对应实体的所有特性或功能的虚拟仪器;具备真实土样一切物理性质的虚拟土样。试验的仿真模拟操作：学习者可以自主选择仪器和土样，在虚拟界面上进行试验，如图2、图3和图4。

二、土工虚拟仿真试验室的过程设计

在传统课程以及真实试验教学中，教师都会按照一定的教学过程来实施教学活动，在虚拟仿真试验系统中，为学习者的学习活动设计了以下几个部分。

1.用户登录。在虚拟试验室中，学习者必须是通过用户界面与虚拟试验进行交互。构建了和谐友好、方便操作、逼近物理原型的试验环境。如图5～图9。

2.试验过程模拟。虚拟试验过程模拟与仿真阶段，学习者通过鼠标选择工具栏的工具和土样，拖曳到试验操作界面中，按照自己的步骤进行虚拟仿真试验，虚拟仪器会显示出试验数据。将试验数据记录在试验记录表中，并处理试验数据，得出试验结果。提交试验记录表。试验过程中不设置错误提醒，即使过程错误虚拟试验也能进行下去，如操作者发现操作试验过程错误，可重新操作。这种过程模拟更接近真实操作过程，学生不是被牵着鼻子。进行探究式学习，有助于提高学生的自主学习能力，发现问题、解决问题的能力。

3.试验评价。教师登录到虚拟试验室中，可以查看学生提交的试验报表，给出分数和评语。学生在我的成绩中可以看见成绩和评语。通过虚拟试验，学习者可以分析虚拟试验的进程、描述自己的感觉和反应，以判断自己对概念的掌握程度以及分析问题、解决问题能力的提高程度。同时，把虚拟情境与真实世界相比较，把虚拟试验和实际应用相联系，使得学习者在虚拟试验中掌握的概念和解决问题的方法迁移到真实试验环境之中。

三、结论

1.突破了空间和时间的限制，实现了继续教育实践教学的开放性。对于在职在岗的绝大部分继续教育学生而言，相对集中安排进行的试验实训直接与他们的工作时间发生了冲突而使工学矛盾更为尖锐。利用基于网络的土工虚拟仿真试验室，学生只需一台可以上网的电脑，就可随时随地进行虚拟仿真试验。

2.节约现实教学资源，共享教学资源。土工虚拟仿真试验室投入少、收益大，实现了实践教学内容的重复实践。在虚拟仿真试验室学生能完成在线试验记录、试验结果提交、成绩查询;教师能完成试验报告的批阅。实践教学手段与组织管理方式的现代化，缓解了实践教学中学生人数多与指导教师人数少的矛盾。

3.解决了继续教育网络学习无法动手操作、达不到实践教学效果的问题。继续教育网络试验多数拘泥于文字和图片的表现，或者偶尔配以简单动画、视音频的辅助。真正基于网络的实时操作性的试验寥若晨星，多数网络试验都是演示性质的，学生多是通过浏览网页或者观看多媒体教学来了解试验过程，不能达到预定的试验目的，对学生理解所学知识的帮助也不够理想。学生利用土工虚拟仿真试验室，通过操作虚拟仪器进行试验，并得到了试验原始数据，学生可以输入试验界面上的试验记录表中，通过公式计算即可得到试验结果，也可输入试验记录表内。试验结束后，学生对试验结果进行存盘提交。教师可以进行评阅，对试验做出评判。通过动手试验，培养了学生选择试验仪器、独立操作、观察现象、正确测量、试验数据处理与误差分析等方面的能力，以及分析和解决问题的能力，增强了实践教学效果。

参考文献：

[1]郭桂苹，南岳松.虚拟实验教学研究现状及问题分析[J].实验室科学，2010，（05）.

仿真物理实验室范文第4篇

1 成本方面

1. 1 实验人员及耗材传统实验室中学生操作的多数实验需要大量耗材，例如各种试剂、材料以及仪器设备的更新维护等; 而医学虚拟仿真实验室一旦建立，学生在实验课上可以反复虚拟操作实验内容，耗材极少，也不需要配备大量的实验教学人员。另外，一旦有了新的医学进展，只需升级和补充计算机服务器中的虚拟实验内容，这样既可以节省办学经费，又能起到节约资源、保护生态环境的作用。

1. 2 高端贵重仪器的使用医学技术的发展日新月异，很多高端贵重仪器已在临床使用，但这些高端贵重仪器在传统实验室中常常因为经费、教学条件等的限制无法使用，仅靠授课教师讲述和教材描述，学生很难理解; 但在虚拟仿真实验室中却不一样，学生不仅可以见识到这些高、精、尖仪器，还可对这些仪器进行反复的虚拟操作、练习，既弥补了教学仪器的不足，节约了教育资源，又提高了学生的临床技能基本功，为日后进入临床实习打下基础。

2 效益方面

2. 1 内容丰富虚拟仿真实验室中可以存储大量的实验内容，学生可根据自身掌握情况随时观看。例如组织学和病理学中许多组织切片和图像，在传统实验室中因为受时间等限制观察不到，另外，一旦下课，实验内容也无法再现。但在虚拟仿真实验室中学生可看到的教学素材多，课后还可随时在网络上复习、巩固实验内容，打破了时间与空间的限制，能提高学生的学习效率，增强学习效果。

2. 2 资源共享随着现代社会文明程度的不断提高，寄生虫实验课中的许多寄生虫在传统实验室中已很少能见到，但在医学虚拟仿真实验室中不仅可以看到，并且能够实现高校、企业、医院等多方资源共享，这样既拓宽了学生的知识面，也有利于高校、医务人员进行科学研究，还能使企业从中获益。

2. 3 智能化这是虚拟仿真实验室独有的功能，虚拟仿真实验室中可进行人机对话、人机互动。医学虚拟仿真实验室中的虚拟病人，可以让医学生在医院实习前，体验作为一名医生如何对患者进行各种检查、诊断与治疗，怎样争做一个合格的医生。虚拟病人会对学生的虚拟操作进行量化的判断与及时反馈，这样既满足了学生作为医生的体验，锻炼了学生的临床思维能力，使学生在进入临床实习前有了必要的感性认识，而且，不会因学生的失误造成患者的伤害，更不会产生医患纠纷。目前，这种虚拟病人、虚拟手术的开展在国际上已很流行。但这种虚拟仿真实验的缺点也是明显的，毕竟不是身临其境，学生操作的只是处理病患问题的流程，无法体验接触真实患者的感受，解决临床实际问题的能力弱化。

3 能力培养

3. 1 学生动手操作能力和科学思维能力的培养在开始学习的过程中，对于喜爱计算机的年轻学生来说，无疑会对医学虚拟仿真实验室产生浓厚的兴趣。但虚拟仿真实验室中所有的实验内容都已经程序化，实验结果和结论都已固定，学生不需要动脑，整个实验过程便可呈现，如此单调、模式化的实验内容，加之缺乏实验临场感受，可变性小，很容易让学生失去兴趣，不利于学生科学思维和实践能力的培养; 而在传统实验室中学生亲身经历整个实验过程，记忆深刻，除了能锻炼学生的实际操作能力和科学思维能力，更能激起学生不断探索的欲望。

3. 2 学生科研思路和创新能力的培养虚拟仿真实验室中的实验大多是验证性实验，学生体会不到灵活运用所学知识进行创造性改变的效果; 而在传统实验室中学生除了可以进行一些验证性实验外，还可自行设计一些新颖性、趣味性的实验，例如机能学实验中，学生可以对动物机体的功能与代谢做进一步深入或探讨性研究，这对学生科研思路、创新精神及能力的培养非常必要。

3. 3 团结协作能力的培养传统实验室中一项实验的完成，通常需要一个小团队的共同参与合作，但虚拟仿真实验室中常常一个人就可完成整个实验过程，这种教学模式限制了学生的思想交流与相互借鉴。

3. 4 学生自主学习能力的培养大多医学虚拟仿真实验室中带有考核系统，可以随时检测学生对实验课程的掌握情况，这对学生是个很好的督促，这也是以学生为主导教学模式所需要的，有利于培养学生的自主学习能力，这是传统实验室无法比拟的。

4 实验内容方面

4. 1 动态的实验内容例如医学细胞生物学中动物细胞有丝分裂的过程，传统实验室上课时学生看到的都是静止的切片，学生仅能通过教师的讲解或者教材的描述，想象一下细胞分裂的过程，但在医学虚拟仿真实验室中学生可以清楚看到从间期到末期整个细胞分裂过程，这样的学习内容更加形象、生动。

4. 2 动物实验医学不同于其他学科，许多的实验内容需要进行动物性实验，毕竟动物实验比其他体外实验更接近于人体微环境。但伴随着社会文明程度的不断进步，在传统实验室中利用真正的动物进行实验，会涉及动物权益、生命伦理等诸多问题。另外，动物实验有时也会不成功，观察不到预期的实验结果，而在虚拟仿真实验室中很少会遇到此类问题。

4. 3 实验内容增多很多在传统实验室中因危险因素无法展现给学生看的实验内容，在虚拟仿真实验室中却可以大量呈现。例如病原生物学实验课中需要学习的霍乱弧菌、出血热病毒等，对人体危害极大，实验过程中一旦出现纰漏，其结果难以控制，因此传统实验室中无法开展实施。但在虚拟仿真实验室中就可以规避这种潜在的风险，可以让学生认识、了解这些危险病毒，既能开阔学生的视野，又能丰富学校的教学资源。

5 实验方法

5. 1 综合性实验方法的开展为顺应医学教学模式与发展规律，以临床疾病为中心的综合性实验越来越受到重视，但在传统实验室中受实验条件、师资水平等多因素的限制开展困难，而在医学虚拟仿真实验室中进行跨学科合作与整合，却比较容易实施，这对于丰富实验教学内容、提高实验教学水平意义重大。例如肝脏疾病，它的病变与治疗过程，涉及组织学、病理学、病原生物学、生理学、诊断学、药理学等多个学科的实验内容，在医学虚拟仿真实验室中就可以将众多学科进行系统、科学的整合，以疾病为中心，系统学习其发病机制、演变、转归、治疗等，同时还可以穿插利用一些先进的教学模式，像PBL、CBL、引导式教学等方式引起学生的学习兴趣和积极性，为以后工作中临床疾病的诊断与治疗打下基础。

仿真物理实验室范文第5篇

关键词：肿瘤放射治疗学；医学仿真实验室；教学效果

Abstract：The tumor radiation therapy is an important part of cancer therapeutics， as the continuous development of radiation therapy equipment， radiation therapy technology， the society for therapeutic radiology from theory to practice， great changes have taken place.Radiotherapy virtual simulation experiment teaching is more vivid and intuitive passing radiotherapy knowledge to the students， improve the teaching effect， for students to build a bridge from theory to practice， to improve students' autonomous learning and comprehensive analysis and problem solving skills.

Key words：Tumor radiation therapy； Medical simulation laboratory； Teaching effect

肿瘤放射治疗是一门理论与实践联系非常紧密的学科，以肿瘤基础医学、放射生物学、放射物理学、解剖学、医学影像学为基础，既要重视理论知识的掌握，又要勤于实践[1]。我校作为高等医学院校，集临床、教学、科研于一体，为医学生的基础及临床学习提供了优越条件，但是实际的临床工作非常繁重，学生人数众多，制约了学生临床工作的实践。建立开放式、共享性医学实验教学平台，是实现医学教学资源集约化的主要途径[2]。医学仿真实验室的建设是肿瘤放射治疗实验教学的一种新的教学体系，可极大地推动实验教学改革与实验教学信息化建设，有效提高实验教学效果。据此，本文结合我校肿瘤放射治疗的虚拟仿真实验室建设及实践做一探讨。

1医学实验教学的现状

目前医学实验教学模式大多仍然遵从传统的医学实验教学模式，现有的教学模式都是教师先讲解实验原理和步骤，学生再一步一步照做，学生被动接受很少能够主动思考，无法培养学生学习的主观能动性与创造性，也不会激起学生的浓厚兴趣，更不会深刻理解掌握教学内容[3]。对于基础实验教学，因实验资源紧张、实验精密仪器昂贵等生均实验设备拥有量低，采用示范教学的方法，不利于学生培养。对于临床的实验教学，基于临床的特殊性，学生更多的是在听和看老师的临床操作，只有很少的一部分学生可以参与到临床实践中来，且几乎没有独立思考及主动完成的机会，因为临床的操作是不允许丝毫的差错，这就造成了理论与实际的的脱节。

2医学仿真实验室的现状

虚拟仿真实验室（The virtual/simu lationlaboratory，VL），主要指在各种计算机系统中通过采用多种虚拟仿真技术实现不同的虚拟实验环境，使得实验者能够在接近真实的实验环境中，完成预定的实验项目[4]。目前国内外倡导开放性教学的理念，2008年Dave Cormier教授首先提出了大型开放式网络课程（Massive open online course，MOOC）的概念[5，6]，因其覆盖学生面广，推动自主学习，学习资源非常丰富的特点被大为推广。医学虚拟仿真实验室的建设，以学生为主导，先进行虚拟实验操作后再进入实际操作，不但能提高实验效果，还可节约资源，具有安全、开放、共享的特点，目前各医学院校的仿真实验室主要有机能学虚拟仿真实验室、形态学虚拟仿真实验室、人体解剖学虚拟仿真实验室、分子生物与免疫学虚拟仿真实验室、临床诊断学虚拟仿真实验室等[7]，但放射治疗仿真实验室欠缺。

3肿瘤放射治疗仿真实验室的建设

3.1软件硬件设施 红蜘蛛多媒体网络教学软件，教学电子白板，仿真实验室三维放射治疗计划系统（TreatmentPlanningsystem，TPS），教师用机一台（带云储存功能），仿真实验室三维放射治疗计划系统学生用机若干台。

3.2建设的目标 利用交互式全仿真的放疗实验教学平台，选用医生工作站软件模块进行肿瘤靶区勾画和相应的正常组织勾画，选用计划设计制作模块进行放疗计划制作、优化、评估。利用教师机、红蜘蛛教学软件播放模式演示肿瘤放射治疗计划制作、优化、评估过程及相关技术细节通过本放射治疗仿真实验平台，学生获得上机训练机会，学生自己动手，亲自勾画各个部位靶区以及正常组织器官，进一步熟悉各个部位的解剖结构，进一步了解GTV（Gross Tumor Volume）、CTV（Clinical Target Volume）、PTV（Planning Target Volume）等放疗中有关的概念和知识[8]。熟悉计划的制作、评估、优化等过程，提高了学生的动手能力。放射治疗仿真实验教学平台为同学们今后阅读影像图片、开展放疗工作等有很大的引导作用。通过此平台应用，积累教学、培训经验，形成完整的教学内容、教学方法体系。

4肿瘤放射治疗仿真实验室的实践

4.1实验原理、实验内容及方法的讲解 首先通过讲授及演示的方式对实验的原理、实验内容及流程进行讲解。

4.2放射治疗靶区的勾画 学生自行从学生用机导入预先存入的CT定位扫描图像，依次对肿瘤靶区（GTV、CTV、PTV）及正常组织器官进行命名并勾画。

4.3放射治疗计划的制作 根据当次实验的内容如三维适形放疗（Three Dimensional Conformal Radiation Therapy，3DCRT）或调强放射治疗（Intensity-modulated radiation therapyIMRT）的不同[9，10]，制作不同的放疗计划，如进行等中心点选择，射野方向选择，射野权重以及挡铅调整等。

4.4评估 学生利用仿真三维计划系统提供的等剂量曲线，DVH工具，可以方便直观地发现所作计划的优劣，不断地调整优化计划。带教老师提供此例病人计划的达标的物理评价标准，既是学生计划设计的目标，也是老师最后对学生计划制作完成验收的评分标准。

医学虚拟仿真实验室的建设，顺应了传统的医学教学改革的需要，充分实现了"教师指导，学生主动学习"的新模式，提高了学生学习的积极性和提高了学生的临床实践能力。特别是放射治疗仿真实验教学平台为学生阅读影像图片、开展放疗工作等有很大的引导作用。通过此平台应用，积累教学、培训经验，形成完整的教学内容、教学方法体系。对提高实验教学质量具有重要意义。

参考文献：

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