虚拟软件的设计开发与应用探讨

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1、虚拟软件的设计开发与应用探讨仲伟珍夏蕴秋郭沈波陶尚敏陈雪红韩彦强谢靖王春波（青岛大学医学院266071）【摘要】目的探讨虚拟实验在机能学实验中的应用。方法将动物实验“离体子宫平滑肌的牛.理特性及其影响因素”改为虚拟实验，然后将其应用于木科生的机能学实验中，通过学生一段实验的使用，考察学生对此实验软件设计与开发的反应情况。结果学生对此软件反应良好。结论在机能学教学实验中，可以幵发与利用虚拟软件。【关键词】虚拟机能实验软件开发培养动手能力、设计能力和创新能力是实验教学的重要目标。但是目前学牛.主要根据实验指导书进行验证性实验，实验操

2、作训练不足，创新能力难以提升。机能学实验室承担力生理学、药理学、病理生理学的实验教学任务，一直以动物为实验基础，每次实验都离不开动物，从几元钱一只的小白鼠一直到几十元的家兔，每次的实验用量也从几只到几十只，实验经费耗费太大。实验过程中也给动物造成巨大的痛苦，剥夺动物的生存权力。国际动物保护组织侣导实行“3R”原则（替代Replacement、优化Refinement、减少Reduction），遵循这一原则，针对传统实验教学中存在的教学方法单一，知识学习和实验动手操作相互分离，学生缺乏学习主动性和创造性等问题，我们提出了虚拟实验教

3、学系统的解决方案［1］。虚拟实验是一种运用虚拟现实技术模拟真实实验的计算机教学软件。它釆用多媒体技术在计算机上建立虚拟实验环境，提供可操作的虚拟实验仪器，使学牛.在网上通过接近真实的人机交互界面完成实验，提供实验教学、虚拟教学的一体化管理。实验仿真平台为学生自由搭建实验模型提供了可能。学生既可通过实验仿真平台动手操作，又可自主设计实验，有利于培养学生设计能力和创新意识。“离体子宫平滑肌的生理特性及其影响因素”实验是探讨小鼠子宫平滑肌的生理特性及各种药物对它的影响，本实验要求条件高，实验结果受仪器和环境影响比较大，容易出现结果不理

4、想，为了让学生能顺利的观察到理想的实验结果，又不至于浪费实验动物和材料，我们决定将此实验开发成虚拟软件。一、首先总结整理“小白鼠子宫平滑肌的生理特性及影响因素”整个的动物实验过程。二、收集实验素材：实验0的（观察小白鼠离体子宫的生理特性及其影响因素）实验原理（各种药物的简介及对平滑肌的作用及原理，）实验器材（恒温浴槽、张力换能器、BL-420生物机能实验系统的图片、说明及使用方法）实验动物（小白鼠，图片及简介）实验方法（利用BI-420生物机能实验系统将离体子宫的各种反应通过电脑反映出来）实验步骤（小白鼠的提前预处理，小白鼠的处

5、死，打开腹腔、找到子宫、截取子宫、剔除附着的筋膜，将一段子宫连接到通气勾上、通氧、营养液、37°C.待子宫收缩节律后，以此滴加各种药物，观察各种药物对子宫的舒缩变化的影响。）实验结果（观察各种条件下子宫的节律性收缩、舒张、强制性收缩等情况。通过子宫的舒缩变化，分析各种药物对平滑肌的影响，并分析其原理）。对实验动物、器材、操作过程拍照，便于学生学习观看分析。三、根据实验内容利用3DSMax7、AdobePhotoshop、Flash等编写程序，制作动画，对声音、背景、色调进行调整，开发出具冇一定功能的交互式网络动画，最终完成此实验

6、的虚拟软件。四、在虚拟实验室安装运行此虚拟软件，并将其应用到学生实验中，学生可以自己在虚拟条件下模拟操作整个的实验过程，使学生能在没冇实际操作的前提下先了解学4整个的实验过程，包括实验B的，实验原理，实验仪器的使用，实验药物的作用原理与应用，实验方法，整个的实验过程，出现的实验现象，实验结果及讨论，注意事项等，对此实验冇个整体概念，这样以后再做此类动物实验吋，可以做到心中有数，操作起来得心应手，减少盲B性及失误性，更容易做出实验结果，学生对此实验的印象会大大加深，有利于以后的科研工作［2】。为此，我们应用到学生实验后，学期末我们

7、都会让学生做一个反馈，学生普遍反映：通过虚拟实验，学生更容易掌握本实验的一些原理、重点、难点及注意事项，在实际操作中更加得心应手，该软件的开发具有很好的利用价值［3］。虚拟软件的开发可以使学生在较短的吋间内完成从生理一病理一药理一临床的整个实验过程，解决了动物实验吋间长，耗资大，操作复杂的缺点，为学生提供良好的学d复d环境。软件实用性强，既解决实验经费高，耗吋长的问题。设计并研发具有自主知识产权的软件，具有很高的推广开发的价值。将虚拟实验应用于基础医学实验教学是一种新型的教学模式。虚拟实验可以促进学生学用结合，实验的安排更加灵活

8、方便且不受时间空间限制。虚拟实验可减少实验设备的维护强度，缓解当前实验设备不足，实现理论教学和实践教学的有机融合。将虚拟实验合理地运用于传统实验中，实现优势互补，激发学生自主学W的兴趣，提高实验教学质量［4】。开发虚拟实验，通过建立虚拟实验室，在实践教学中冇益于