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摘 要：结合北京师范大学生命科学学院人体解剖生理学实验教学平台建设，从网络教室与交互式学习平台、虚拟现实平台、多功能实验操作平台建设三个方面进行详细介绍。旨在将教育信息化教学、虚拟现实技术与网络互联技术有机整合到实体实验室建设中，为学生打造一个集生动化、立体化、功能化于一体的人体解剖生理学实验平台，从而搭建促进学生全方位发展的教学与创新相结合的实验教学平台，激发学生的学习积极性、主动性和创造性。
关键词：网络教室；网络互联；虚拟现实；多功能实验操作平台
我校人体解剖生理学实验平台服务于人体解剖学实验和人体及动物生理学实验两个教学模块[1]。在该实验平台建设上，需要综合考量3个问题：（1）空间的有限性，限制了实验室平台空间的扩展，要对有限的实验室空间进行合理布局以适应两个不同方面的实验教学需求。（2）资源配置，两门课程的关联性和独立性，需要在资源配置和管理上，做到协调一致，综合性地配置资源，高效地利用资源。（3）实验教学目标的达成以及对创新人才培养的需求，实验室平台建设要跟上时代的脚步，利用科技的最新成果，并将其转化成实验教学的一部分，从而让学生产生“乐学”的学习驱动力。
基于以上3点，我校构建的人体解剖生理学实验平台由网络教室与交互式学习平台、虚拟现实平台、多功能实验操作平台3个部分组成。
1 网络教室与交互式学习平台
信息技术日新月异，高校整体网络平台建设逐步完善，将以计算机为依托的网络教室和网络技术同目前的实验教学有机结合，构建网络实验教学平台是当前高校探索新的教育模式的重要手段。通过网络教室和网络互联为学生打造独立自主的学习环境，实现学生主动学习的过程[2]。在保留传统实验操作空间的情况下，将最先进的计算机配备到每个实验台，在Windows界面下，安装“网络教室”，实现小区域局域网的互联性[3]。在局域网前提下，利用国家加强教育信息化建设的契机，为整个平台空间开通了互联网服务，让学生在学习平台中不仅可以实现实验室平台内部的相互交流与资源共享，并且能利用互联网进行学习，实现学生自主学习。网络教室实现了实验教学生生、师生之间的互动与合作。借助教室应答系统[4]，师生在实验教学和实验过程中可以完成师生互动以及生生互动，从而实现交互式教学和一体化实验教学。
与此同时，我们在高教社的支持下，打造属于两门课程的4A网络平台，丰富课程内容。在学校的教学网络平台上开通了BB平台，充分利用学校为学生和教师提供的云服务，在实验课程共享、知识传递等环节发挥云盘的积极作用。
2 虚拟现实平台
所谓虚拟现实，是结合了计算机科学技术、多媒体技术、图像影像数字化技术、传感技术营造的三维虚拟空间，在虚拟现实中，将人体的视觉、听觉、触觉带入虚拟环境中，体验虚拟环境制造的真实感觉，它是现代仿真技术的延伸发展。利用虚拟现实技术，能跨越时间和空间，有效节约教学成本，促进学生自主学习[5]。在人体解剖生理学教学实验平台建设中，从人体解剖学和人体及动物生理学两个层面上引入了虚拟现实技术。
受学时、经费等因素制约，人体解剖学实验课已经从传统意义上的人体解剖逐渐演化成为看挂图、观模型、辨切片的教学模式[6]。随着现代生物技术的高速发展，人体解剖学在教学中处于劣势地位，究其原因，是没有将最新的发展和技术引入实验教学，学生提不起学习兴趣，因而需要打破陈旧的教学模式，开始新的教育信息技术革命，为该学科注入新的活力[7]。虚拟平台的应用，实现了挂图的数字化，图像、影像的自动化，人体解剖多维度切割电子模拟化，我们引进BBC的the human body，链接人体结构的动画、影像、Flash等，为学生呈现多样性的学习环境，耳目一新的学习内容，让学生从多维度积极主动地参与到课程学习中。
我们在人体及动物生理学实验课程中引入高仿模拟实验教学软件[8]。人体和动物生理学实验是以活体为研究对象的实验课程，在预定实验中，需要对动物活体实施手术或是获取活性组织标本、活性器官，此过程涉及动物麻醉、手术、气管插管、血管神经剥离等操作，实验难度大，操作精细复杂，实验中经常由于麻醉不到位、血管崩裂、出血等延长实验时间，甚至造成实验动物死亡，导致实验失败。实验失败带来两方面的不良后果：一是造成实验动物浪费，并且达不到教学目的和要求；二是学生产生挫败感，对生理实验产生畏惧心理。生理学模拟软件是在Windows界面下运行的高级仿真操作软件，它结合计算机和生物信号采集系统，将实验操作步骤、实验现象、实验数据、具有生理意义的示波曲线等，利用多媒体技术和仿真技术动态地模拟化。模拟软件的更新换代，使之在视觉上更具有立体感，在使用中更具可操作性。学生在模拟实验中完成对基本理论的验证，不仅节约了时间和成本，而且可以利用节约的时间和实验资源进行综合性和创新性实验。
3 多功能实验操作平台
人体解剖生理学课程的内容需要实验加以验证，实体实验更是实验教学中不可缺少的环节。多媒体互动交联以及虚拟模拟是实体实验的补充，是一种多样化的教学手段[9]。需要将实验教育的本质回归到实验中来。如果使实验教育本末倒置，学生创造性的培养将无从谈起[10]。
在实验台的装备上，我们采用移动式固定装置。根据实验对象的不同，可对装置进行随机性拼装，以满足不同实验动物的创伤性手术操作和人体无创性生理指标测定。
在人体解剖生理学实验教学平台上，我校引进了两套重要的生理采集系统以及相配套的实验软件和传感器，用于理论验证实验和综合创新实验中。一是澳大利亚ADInstruments公司生产的多通道信号采集系统及配套的PowerLab教学系统（简称Labtutor）；二是由成都仪器厂生产的多通道生理信号采集系统及配套的RM6240C系统软件（简称RM6240C）。两套仪器各有特色，相互结合，将人体解剖生理学实验教学平台打造成生理学创伤实验和人体无创实验的动态实验平台。两套系统均可在Windows系统中运行，互不干扰，相互补充，相得益彰。 Labtutor教学系统在原有英文界面基础上开发出中文界面，界面内容系统性较强，适合刚开始接触生理学实验的学生使用。系统从开始的仪器安装到动物的手术过程以及细节的描述都很到位，而且在实验方法上跟进国际上最新的实验技术流程。每个实验都给出了详细的理论背景和介绍，让初学者更容易接受和采纳，适合学生自主学习。在经典实验的内容上，为了突出生理学的特点，给出有代表性的图片，如在感觉生理学环节，采用19世纪70年代实用主义哲学思潮下法国画家路易斯·利奥波德·布瓦伊的五种感觉（the five senses）油画，形象地将人体的视、听、嗅、味、触觉展现在学生面前，让学生从视觉上产生冲击，并在人文素养方面得到升华。
RM6240C生理信号采集系统是相对综合全面的系统设备。新的软硬件在原有基础上将实体实验、模拟实验和高仿实验融为一体，适合深层次学习使用，可用于本科期间的实验教学、综合实验、创新实验以及更高级的科学研究。其配件、传感器等系统配置较全，而且价格适中，能够普遍应用于整个实验教学。其中在本科实验教学环节，RM6240C将实验内容详细地分为肌肉神经类、循环呼吸类、感觉生理学、泌尿系统、药理专用类等不同模式。实验内容沿袭了我国生理学实验的经典部分，内容设置、实验参数设定、实验项目等环节与目前国内传统教学相适应，在实验教学的课程设置方面受到学生和教师欢迎。但是对于初学者而言，界面的客观性太强，在开始接触人体解剖生理学实验的初期阶段，容易给学生造成复杂难学的错觉，需要有适应的过程。
从两种仪器设备的优缺点、实验教学经费、调动学生学习积极性等角度分析，我们有选择地将两种实验操作平台配置在实验室中，让不同层次的学生，找到适合自己水平的实验仪器操作平台。学习方式的多样性需求，要求在建设实验室平台时充分考虑学生的差异性，既要完成实验教学的教学目的，又能充分发展学生的个性，进而激发其创造性。
4 结束语
人体解剖生理学实验是一门传统的实验学科，在教学实验平台搭建过程中，往往受到原有模式的制约。传统意义上的平台建设只是在原有基础上的量的积累，达不到真正质的突破。随着生物学的发展，人体解剖生理学实验环节有被边缘化的趋势[7]，根本原因在于未能把最新的科学前沿进展以及人体解剖生理学技术层面的发展应用到教学过程中，从而给生物学学生该课程不重要的错觉。事实上，人体解剖生理学是生物学众多学科的基础。如果现代生物学研究，尤其是医学、人类健康等领域，没有扎实的人体解剖生理学作为基础知识，如何能够全面地认识问题、解决问题呢！在满堂灌的教学模式中，学生在学习过程中往往不能主动学习，只是片面接受课堂上教授的内容，很难形成该学科的系统联系。随着计算机技术、多媒体技术和网络互联的发展，高校将虚拟现实技术与交互教学模式引进人体解剖生理学实验室建设中，促进了学生主动学习、自主学习[8]，有利于学生在交流互动中不断思考、总结、交流，符合高校对高素质人才培养的需求。
参考文献
[1] 邴杰，孙颖郁，孙秀英.高校本科人体解剖生理学实验教学改革研究[J].中国现代教育装备，2012（3）：87-90.
[2] 江波，覃燕梅.基于开源软件WordPress构建高校信息素质教育门户[J].现代情报，2011，31（10）：124-126.
[3] 张楠.无盘网络技术应用多媒体网络教室建设[J].实验室研究与探索，2013（3）：117-119.
[4] 张萍，涂清云，周静.大学物理课堂互动教学模式的研究[J].中国大学教学，2011（7）：21-23.
[5] 韩莹，高兴亚，戚晓红.生理学虚拟实验室的建立与应用[J].医学教育，2006（4）：63-65.
[6] Kapil Sugand， Peter Abrahams. The Anatomy of Anatomy： A Review for Its Modernization[J].Anatomical Sciences Education，2010（3）：83-93.
[7] 柏树令.国外4所医学院校解剖学教育与教学改革现状[J].解剖学杂志，2005，28（4）：370.
[8] 陆源，厉旭云，叶治国.自主学习，自主实验，自主创新教学的研究[J].实验技术与管理，2012，29（6）：11-16.
[9] 雷德强，刘如恩，邓兴力.多功能实验动物操作平台[J].中国比较医学杂志，2009，19（7）：53-55.
[10] Kenneth J. Longmuir. Interactive computer-assisted instruction in acid-base physiology for mobile computer platforms[J].Advances in Physiology Education，2014，38（1）：34-41.
关键词：网络教室；网络互联；虚拟现实；多功能实验操作平台
我校人体解剖生理学实验平台服务于人体解剖学实验和人体及动物生理学实验两个教学模块[1]。在该实验平台建设上，需要综合考量3个问题：（1）空间的有限性，限制了实验室平台空间的扩展，要对有限的实验室空间进行合理布局以适应两个不同方面的实验教学需求。（2）资源配置，两门课程的关联性和独立性，需要在资源配置和管理上，做到协调一致，综合性地配置资源，高效地利用资源。（3）实验教学目标的达成以及对创新人才培养的需求，实验室平台建设要跟上时代的脚步，利用科技的最新成果，并将其转化成实验教学的一部分，从而让学生产生“乐学”的学习驱动力。
基于以上3点，我校构建的人体解剖生理学实验平台由网络教室与交互式学习平台、虚拟现实平台、多功能实验操作平台3个部分组成。
1 网络教室与交互式学习平台
信息技术日新月异，高校整体网络平台建设逐步完善，将以计算机为依托的网络教室和网络技术同目前的实验教学有机结合，构建网络实验教学平台是当前高校探索新的教育模式的重要手段。通过网络教室和网络互联为学生打造独立自主的学习环境，实现学生主动学习的过程[2]。在保留传统实验操作空间的情况下，将最先进的计算机配备到每个实验台，在Windows界面下，安装“网络教室”，实现小区域局域网的互联性[3]。在局域网前提下，利用国家加强教育信息化建设的契机，为整个平台空间开通了互联网服务，让学生在学习平台中不仅可以实现实验室平台内部的相互交流与资源共享，并且能利用互联网进行学习，实现学生自主学习。网络教室实现了实验教学生生、师生之间的互动与合作。借助教室应答系统[4]，师生在实验教学和实验过程中可以完成师生互动以及生生互动，从而实现交互式教学和一体化实验教学。
与此同时，我们在高教社的支持下，打造属于两门课程的4A网络平台，丰富课程内容。在学校的教学网络平台上开通了BB平台，充分利用学校为学生和教师提供的云服务，在实验课程共享、知识传递等环节发挥云盘的积极作用。
2 虚拟现实平台
所谓虚拟现实，是结合了计算机科学技术、多媒体技术、图像影像数字化技术、传感技术营造的三维虚拟空间，在虚拟现实中，将人体的视觉、听觉、触觉带入虚拟环境中，体验虚拟环境制造的真实感觉，它是现代仿真技术的延伸发展。利用虚拟现实技术，能跨越时间和空间，有效节约教学成本，促进学生自主学习[5]。在人体解剖生理学教学实验平台建设中，从人体解剖学和人体及动物生理学两个层面上引入了虚拟现实技术。
受学时、经费等因素制约，人体解剖学实验课已经从传统意义上的人体解剖逐渐演化成为看挂图、观模型、辨切片的教学模式[6]。随着现代生物技术的高速发展，人体解剖学在教学中处于劣势地位，究其原因，是没有将最新的发展和技术引入实验教学，学生提不起学习兴趣，因而需要打破陈旧的教学模式，开始新的教育信息技术革命，为该学科注入新的活力[7]。虚拟平台的应用，实现了挂图的数字化，图像、影像的自动化，人体解剖多维度切割电子模拟化，我们引进BBC的the human body，链接人体结构的动画、影像、Flash等，为学生呈现多样性的学习环境，耳目一新的学习内容，让学生从多维度积极主动地参与到课程学习中。
我们在人体及动物生理学实验课程中引入高仿模拟实验教学软件[8]。人体和动物生理学实验是以活体为研究对象的实验课程，在预定实验中，需要对动物活体实施手术或是获取活性组织标本、活性器官，此过程涉及动物麻醉、手术、气管插管、血管神经剥离等操作，实验难度大，操作精细复杂，实验中经常由于麻醉不到位、血管崩裂、出血等延长实验时间，甚至造成实验动物死亡，导致实验失败。实验失败带来两方面的不良后果：一是造成实验动物浪费，并且达不到教学目的和要求；二是学生产生挫败感，对生理实验产生畏惧心理。生理学模拟软件是在Windows界面下运行的高级仿真操作软件，它结合计算机和生物信号采集系统，将实验操作步骤、实验现象、实验数据、具有生理意义的示波曲线等，利用多媒体技术和仿真技术动态地模拟化。模拟软件的更新换代，使之在视觉上更具有立体感，在使用中更具可操作性。学生在模拟实验中完成对基本理论的验证，不仅节约了时间和成本，而且可以利用节约的时间和实验资源进行综合性和创新性实验。
3 多功能实验操作平台
人体解剖生理学课程的内容需要实验加以验证，实体实验更是实验教学中不可缺少的环节。多媒体互动交联以及虚拟模拟是实体实验的补充，是一种多样化的教学手段[9]。需要将实验教育的本质回归到实验中来。如果使实验教育本末倒置，学生创造性的培养将无从谈起[10]。
在实验台的装备上，我们采用移动式固定装置。根据实验对象的不同，可对装置进行随机性拼装，以满足不同实验动物的创伤性手术操作和人体无创性生理指标测定。
在人体解剖生理学实验教学平台上，我校引进了两套重要的生理采集系统以及相配套的实验软件和传感器，用于理论验证实验和综合创新实验中。一是澳大利亚ADInstruments公司生产的多通道信号采集系统及配套的PowerLab教学系统（简称Labtutor）；二是由成都仪器厂生产的多通道生理信号采集系统及配套的RM6240C系统软件（简称RM6240C）。两套仪器各有特色，相互结合，将人体解剖生理学实验教学平台打造成生理学创伤实验和人体无创实验的动态实验平台。两套系统均可在Windows系统中运行，互不干扰，相互补充，相得益彰。 Labtutor教学系统在原有英文界面基础上开发出中文界面，界面内容系统性较强，适合刚开始接触生理学实验的学生使用。系统从开始的仪器安装到动物的手术过程以及细节的描述都很到位，而且在实验方法上跟进国际上最新的实验技术流程。每个实验都给出了详细的理论背景和介绍，让初学者更容易接受和采纳，适合学生自主学习。在经典实验的内容上，为了突出生理学的特点，给出有代表性的图片，如在感觉生理学环节，采用19世纪70年代实用主义哲学思潮下法国画家路易斯·利奥波德·布瓦伊的五种感觉（the five senses）油画，形象地将人体的视、听、嗅、味、触觉展现在学生面前，让学生从视觉上产生冲击，并在人文素养方面得到升华。
RM6240C生理信号采集系统是相对综合全面的系统设备。新的软硬件在原有基础上将实体实验、模拟实验和高仿实验融为一体，适合深层次学习使用，可用于本科期间的实验教学、综合实验、创新实验以及更高级的科学研究。其配件、传感器等系统配置较全，而且价格适中，能够普遍应用于整个实验教学。其中在本科实验教学环节，RM6240C将实验内容详细地分为肌肉神经类、循环呼吸类、感觉生理学、泌尿系统、药理专用类等不同模式。实验内容沿袭了我国生理学实验的经典部分，内容设置、实验参数设定、实验项目等环节与目前国内传统教学相适应，在实验教学的课程设置方面受到学生和教师欢迎。但是对于初学者而言，界面的客观性太强，在开始接触人体解剖生理学实验的初期阶段，容易给学生造成复杂难学的错觉，需要有适应的过程。
从两种仪器设备的优缺点、实验教学经费、调动学生学习积极性等角度分析，我们有选择地将两种实验操作平台配置在实验室中，让不同层次的学生，找到适合自己水平的实验仪器操作平台。学习方式的多样性需求，要求在建设实验室平台时充分考虑学生的差异性，既要完成实验教学的教学目的，又能充分发展学生的个性，进而激发其创造性。
4 结束语
人体解剖生理学实验是一门传统的实验学科，在教学实验平台搭建过程中，往往受到原有模式的制约。传统意义上的平台建设只是在原有基础上的量的积累，达不到真正质的突破。随着生物学的发展，人体解剖生理学实验环节有被边缘化的趋势[7]，根本原因在于未能把最新的科学前沿进展以及人体解剖生理学技术层面的发展应用到教学过程中，从而给生物学学生该课程不重要的错觉。事实上，人体解剖生理学是生物学众多学科的基础。如果现代生物学研究，尤其是医学、人类健康等领域，没有扎实的人体解剖生理学作为基础知识，如何能够全面地认识问题、解决问题呢！在满堂灌的教学模式中，学生在学习过程中往往不能主动学习，只是片面接受课堂上教授的内容，很难形成该学科的系统联系。随着计算机技术、多媒体技术和网络互联的发展，高校将虚拟现实技术与交互教学模式引进人体解剖生理学实验室建设中，促进了学生主动学习、自主学习[8]，有利于学生在交流互动中不断思考、总结、交流，符合高校对高素质人才培养的需求。
参考文献
[1] 邴杰，孙颖郁，孙秀英.高校本科人体解剖生理学实验教学改革研究[J].中国现代教育装备，2012（3）：87-90.
[2] 江波，覃燕梅.基于开源软件WordPress构建高校信息素质教育门户[J].现代情报，2011，31（10）：124-126.
[3] 张楠.无盘网络技术应用多媒体网络教室建设[J].实验室研究与探索，2013（3）：117-119.
[4] 张萍，涂清云，周静.大学物理课堂互动教学模式的研究[J].中国大学教学，2011（7）：21-23.
[5] 韩莹，高兴亚，戚晓红.生理学虚拟实验室的建立与应用[J].医学教育，2006（4）：63-65.
[6] Kapil Sugand， Peter Abrahams. The Anatomy of Anatomy： A Review for Its Modernization[J].Anatomical Sciences Education，2010（3）：83-93.
[7] 柏树令.国外4所医学院校解剖学教育与教学改革现状[J].解剖学杂志，2005，28（4）：370.
[8] 陆源，厉旭云，叶治国.自主学习，自主实验，自主创新教学的研究[J].实验技术与管理，2012，29（6）：11-16.
[9] 雷德强，刘如恩，邓兴力.多功能实验动物操作平台[J].中国比较医学杂志，2009，19（7）：53-55.
[10] Kenneth J. Longmuir. Interactive computer-assisted instruction in acid-base physiology for mobile computer platforms[J].Advances in Physiology Education，2014，38（1）：34-41.