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临床医学教育中虚拟仿真技术的应用论文
虚拟仿真技术就是采用以计算机技术为核心的现代高科技(包括计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术以及高度并行的实时计算机技术,同时它还包括人的行为学研究等多项关键技术)生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,通过对视觉,听觉的模拟再现来使人产生处于实景当中的感觉。计算机日益强大的处理能力使得在线医学教育、病人数据库、手术仿真、远程会诊、医疗专家系统等成为现实。随着虚拟仿真技术的快速发展,其在医学方面被越来越广泛地应用,如虚拟内窥镜、虚拟手术、虚拟静脉注射、虚拟康复训练以及各种用于医学实践教学的模拟虚仿真训练系统,利用这些计算机虚拟仿真技术进行医学临床教学、新生培训、技能测试、技术学习、手术计划等诸多方面的医学辅助教学,可以使学生全身心投入到虚拟环境中,与环境中各种对象相互融合,更加深入地学习所学课程。学生还可以通过使用具有交互性的模拟医疗设备实现虚拟仿真环境的操作,从而进行实践练习。目前,应用虚拟仿真技术的医学教育领域有很多,下面这要从基础医学、临床医学和远程医学教育几个方面阐述。
1虚拟仿真技术在基础医学教育中的应用
基础医学教育中的教学方式一般分为理论授课和实验操作两部分。其中理论教学的方式是课堂讲授加传统医学插图,学生大多感觉学习过程枯燥、不好理解、不好记忆。而利用虚拟仿真技术可以在虚拟的环境下,将人体各器官的解剖、生理学、病理学的数学模型存在数据库中,利用计算机显示屏上有意识地显示某些细节,学生可以将病人的各种病变部位分开或合在一起观察病变情况,同时可以利用此技术培养学生的人体解剖理论的认知能力。举例来说,目前解剖教学上应用的虚拟仿真人体解剖图的数字化的解剖图谱,利用这一图谱,学习者在虚拟的环境中可以自由地选择、观察、移动虚拟对象,并且虚拟的组织器官还能及时给予学习者感官上的反馈,这样就更容易理解和掌握解剖结构。比较典型的应用实例就是利用“虚拟人”数字化数据集进行三维重建,即“人体数字化解剖学”研究,创立虚拟仿真解剖学,同时提供CT、MRI及PET等方面的断层图像,进行一系列医学临床、教学及研究的虚拟模拟。具体步骤就是利用一台人体虚拟解剖电脑,教师可以讲授人体各部分结构的解剖知识,学生也可以在虚拟的组织和器官间的模拟操作感受触觉反馈,使学生更快地掌握手术要领和技术。学生在课堂上能以三维的形式看到人体数千个解剖结构的形状、位置及器官间的相互空间关系等,学习兴趣和效果显著提高。
2虚拟仿真技术在临床医学教育中的应用
在临床医学教育中,临床实践是重要的教学方式,临床实践是对医学学生动手能力培养的重要环节,加强实践技能训练已成为医学教育改革的重点。虚拟仿真技术引入医学临床实践教学是非常行之有效的教学方式。虚拟仿真技术在临床医学教育中最显著的应用是虚拟手术教学,即通过虚拟临床手术技术让学生在手术之前学习新的手术方法和流程,练习所制定的手术计划,在虚拟仿真手术之后,也能让学生温习或重复全部手术过程,并且能够对学生的临床技能进行一个客观的评定。现今医学院校的学生和教师都不能只是局限于书本的知识,必须不断地学习和提高自己的'临床技能,而在实践中常会遇到教育资源有限的问题,解决这一问题行之有效的手段就是利用虚拟仿真技术模拟复制手术场景,让学生不断在虚拟现实场景中进行实践训练。这种应用虚拟仿真技术的临床实践教育方式不仅可以让教师在教学中演示不同策略的手术流程,教授学生应对各种突发情况、避免手术失误、降低手术风险、减少病人损伤、提高手术成功率,而且同时还节约了教育资源,具有零风险、可反复操作等优势,学生可利用它完成手术的各个操作步骤,并对操作的过程和结果进行分析和总结,达到更多地积累临床实践技巧和经验的目的。虚拟仿真技术应用于医学临床实践教学能使学生有更多接触临床的经验,可以提高学生临床技能操作的能力、临床综合诊断思维能力,还可以激发学生的学习热情和潜力,使他们能够运用课堂上所学的临床理论知识较快地掌握临床诊疗实践规律,还有利于学生职业道德和行为规范的养成。
3虚拟仿真技术在远程医学教育中的应用
在远程医学教学中,经常会由于教学设备、试验场地或教学经费等方面的原因,使得一些应该开设的教学内容无法进行。利用虚拟仿真技术可以弥补这些方面的不足,学生足不出户便可以学习各种各样的知识,获得与现场学习一样的效果,从而加深对教学内容的理解。以往对于一些医学实验,在远程医学教学过程中一般采用电视录像的方式来取代实验课程,学生无法直接参与实验,利用虚拟仿真技术进行虚拟远程医学实验,则可以增加学生动手学习的机会。虚拟仿真技术应用于远程医学教育的基础是基于远程医疗的分支网真医学,即远程呈现医学,它把专家的知识通过通讯网络传输到需要的远程位置,在远程医疗应用领域发挥其独特的优势。网真医学是虚拟仿真技术的一个全新领域,它结合了高清视频、音频和交互式组件(计算机软件和硬件),在网络上创建独特的“面对面”体验的新型技术。使用者可以进入某个共享网络空间的图形环境,以远程控制操作或观察为目的的进行人机通信和交互,用这个方法帮助医生有效地进行手术和诊疗。网真医学应用与远程教育可以确保医学生以更有效的方式进行培训,例如记录操作过程、让学生探讨操作细节并拥有沉浸于运作房间的感觉。医学学生可以进入虚拟的手术是或实验室,在虚拟环境下激励一个完整的操作过程,教师也可以将操作中常见问题反馈给学生,从而提高每个人对某个问题的训练。利用虚拟仿真技术可以创建大量的三维人体组织结构,用于医学教学。随着网络技术的飞速发展,把创建的三维医学教学资源应用与远程医学教育,可以使学习者随时随地的学习,是资源得到充分利用。虚拟仿真技术应用于远程医学教育可以将生动的动态三维场景展现给学习者,提高了教学的质量和效果。
4虚拟仿真技术在医学教育中应用的意义
医学教育注重的是直观、形象、生动,传统的医学教学往往不够生动,难以具体化,难以直接展示人体的结构,疾病发生及发展过程等教学内容,同时又存在着医学教学成本大,不可重复执行的问题,这些弊端对学生更好的掌握医学知识极为不利。为了改善原有医学教学模式中存在的这些问题,使虚拟仿真技术应用于医学教学中的教学模式意义重大,该教学模式不仅调动了学生的学习兴趣,而且将抽象的内容具体化、形象化,给学生留下深刻的记忆,也给教师在教学中提供方便,从而达到提高教学水平和科研水平的目的。
参考文献:
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临床医学教育论文
1以问题为基础的教学
(Problem-basedLearning,简称PBL)该教学方法最早起源于20世纪50年代,先后在60多所医科院校中推广并改进。这是一种以培养学生独立学习,根据问题探索式学习以达到解决问题的教学方法。上世纪80年代,我国医学院校开始试行、推广PBL教学。四川大学于上世纪80年代开始对PBL教学方法进行研究并与国外院校交流学习,于开始试行PBL教学。而选择PBL在临床内科学的教学,应重点考虑以下配置:
1.1病例设计方面
吸取国内、外的先进经验,应用一些水平较高,难度适中,实用性较强的病例,分批分层次地渗透到教学的过程中。
1.2教师素质高
要求教师不但要掌握所培训教材的全部内容,又要不断学习最前沿知识,还要有丰富的教学以及实践经验,并能将理论与实践融会贯通,更要有良好的组织管理能力。讨论后及时进行总结,点明要点。
1.3教学资源方面
要有丰富的教学资源(教材、图书馆、网络等)做后盾。
1.4教学效果的评价
目前,我国医学院校对于PBL教学方法的教学效果评价体系仍不完善,也没有统一的执行标准,因此我们应该结合我们自身的实际情况,制定出适合我们自己的评价体系。
2启发式教学
(ModelsofHeuristicTeaching,简称MHT)维特罗克(M.C.Wittrock)在《启发式教学模式》(ModelsofHeuristicTeaching)———文中曾指出:启发式教学模式提出了倡导者关于问题解决法和学习策略———包括学习和记忆知识方法的教学。该教学方式基本阐述了教学过程中的多效能的等方面,与PBL教学方式不同的'是这些效能超出了对学习针对性知识及答案的范围,进而包括怎样学习、怎样发现和解决问题、怎样发展、使用学习计划等老师与学生互动式的教学方法。启发式教学是把学生认为学习的主体,发挥学生的积极主动性和创造性。使用这种方法的学生,在今后离开校园与教师后有利个人继续教育及深造,在终生学习中培养良好的学习习惯。
3病例式教学
(Case—basedlearning/Study,简称CBL/CBS)目前,我国的医学教育较为普遍采用的“三段式教学基本法”:基础医学、临床医学、临床实践。该模式的缺点是学生在校学习期间与临床实践是基本脱节的。如何能在课堂有限的时间内,教给学生最多的理论知识和最实际的知识运用,成为我们面对的主要问题之一。病例式教学在很大程度上缓解我们目前所面对问题的压力。指教师根据所授课的学习目的不同,以病例为基本教学素材,将学生从基本理论的知识层面升华到医学实践的真实情境中,其间不断的师生之间、生生之间的互动,通过模拟及发现等讨论问题方式的加入,能有效提高学生对复杂临床现场的判断力和行动能力等综合素质。
4循证医学教育
(Evidencebasedmedicaleduca-tion,简称EBME)20世纪90年代提出的循证医学教育,是以问题为基础的教学法在信息时代深入,符合医学教育的发展趋势,对医学生素质的全面提高将起到极大的作用。该教育方式则是以病人的问题作为出发点,以学生讨论为中心,让学生围绕问题进行思考、推理、分析,老师以引导的方式作用整个过程,为充分调动学生积极性,老师不直接回答学生的问题。培养学生合作精神、多学科间的交流、培养批判性思维的意识和提高主动学习的能力。
5结语
总之,在改进医学教学的同时,也要将提高学生能力素质考虑在内。新时代医学教育要求我们要与时俱进地改变传统的满堂灌等不良的教学方式,在教与学的过程中充分运用以上各种已探知的教学方法和成熟手段,调动学生的学习积极性。有理、有据、有节的培养学生临床思维,以提高解决实际问题的能力,使学生在校期间形成完整的医学知识体系。随着,我国随着教育体制的不断改革与完善,新的教学方法将会有更好的发展及普及空间。
虚拟仿真技术在物理实验教学应用论文
【摘要】本文主要从目前大学物理实验教学现状出发,探讨了虚拟仿真实验教学模式的特点与优势,简单介绍了仿真实验在大学物理实验教学中的应用问题,进而培养创新型人才具有重要的参考价值。
【关键词】大学物理实验;虚拟仿真实验;应用问题
1.引言
大学物理实验是一门面向理工科学生开设的基础课程,在培养学生动手能力和科学研究方面发挥着重要的作用。但由于实验仪器复杂、精密、昂贵等原因往往不能允许学生自行设计实验参数、反复调整仪器,不利于学生自行设计实验参数、反复调整仪器、剖析仪器性能和结构、理解实验的设计思想和方法。而仿真实验的引入能突破课堂实验教学时空条件的限制与约束,相对于传统实验教学能更加容易揭示物理现象与其他重要的内在规律,能给学生提供独立创新的实验平台,充分发挥学生的积极主动性。实际教学中,由于实验室和师资力量等限制,很难提供给学生大面积实验预习的环境,使学生无法对实验环境建立直观认识;由于教学时间和手段限制,教师也无法有效的对学生的预习情况进行有效检查。这样导致实验教学中长期存在“走过场”,严重影响了教学质量的提高。目前,我校已购买科大奥锐科技有限公司开发的实验预习和自动评判系统和大学物理仿真实验教学平台,有效地弥补了传统实验教学中存在的不足。
2.大学物理实验教学现状
学生基础薄弱,动手能力差,并且大学物理实验理论性较强。另外,实验仪器陈旧,内容笼统,多数仪器经过多年的使用过于老旧,易受损。实验项目也大都趋向于验证性的实验,缺少设计性和综合性的实验项目,与先进的科学技术和实际应用脱轨,对培养学生的科学素养和动手能力作用甚微,导致学生学习的积极性和主动性下降。目前,专职实验教师稀缺,这就导致了实验仪器设备维护,实验教学效果欠佳。
3.仿真实验在大学物理实验教学中的应用
3.1仿真实验的主要优势。
(1)自由性高。学生可根据实验方案选择合适的仪器自主完成实验,激发各层次学生学习兴趣。
(2)互动性强。仿真实验具有高度的开放性,学生可以随时进行访问站,完成系统当中现有的验证性实验,也可自行设计实验。通过系统模拟出真实的实验环境,有助于学生创造力和想象力的开发。
(3)效率高。虚拟仿真大大提高了工作效率,学生可以通过实验平台进行预习,实验操作等,教师通过系统能够查询学生完成实验项目情况,有利于实验教学的良好有序进行。
3.2实验预习和自动评判系统。预习是物理实验教学的.重要环节,通过预习环节,学生实验中才有目的、有指导地进行操作和观察,独立思考,利用掌握的知识对现象进行合理分析讨论,解决实验问题。学生通过物理实验预习和实验报告自动判卷系统用户截面上通过学号登录,下载升级实验预习大厅软件进行考试。根据教学要求自动形成预习安排,学生在线预习、模拟操作、完成对实验原理、仪器原理的理解,做到课前胸有成竹。系统自动记录学生预习情况,通过专家系统自动评判,教师通过系统了解学生的预习情况,针对性的调整教学要点。另外,每个学生实验操作的初始状态和测量值都是随机产生,所对应答案各不相同,从根本上避免了考试中实验操作的作弊现象。同场考试可调用多分卷子,可安排学生对应不同的试卷,有效避免书面试题的作弊现象,从而对实验教学质量的提高具有重要的作用。
3.3大学物理仿真实验平台。大学物理仿真实验平台的引入,很大程度上加强了虚拟实验的模型设计,建设与理论考试相结合的在线实验预习环境,从根本上解决了实验仪器状况及师资力量不足的问题。仿真实验代替了学生按书本抄袭实验步骤、实验原理的过程。促使学生在做真实实验前了解实验过程和仪器操作,能够完成一完整的学习链过程,提高实验教学质量,同时很大程度上减少教师批改预习的工作量,使课堂教学实现自主学习、有利于实验教学的良好有序进行。
4.结语
仿真实验的引入能够有效地解决目前实验教学中存在的约束和弊端,它具有良好的设计性、研究性、为学生提供了网络自主学习的实验平台,为提高物理实验教学质量具有重要的应用价值。
虚拟仿真技术在数控加工中的应用论文
1虚拟仿真数控机床的建模
依据企业现有的三坐标数控镗铣床用CATIA软件进行机床部件的三维实体造型建模,如主轴、床身、导轨、刀库等;接着以STL格式输入到VERI-CUT软件系统中进行组装,组装时应把握其装配约束关系(即几何约束关系、运动约束关系和排斥约束关系)设定机床坐标系、部件坐标系和它们之间的关系,然后根据机床的拓扑关系进行装配。虚拟仿真数控机床建模完成后,要设置各运动部件的运动参数,如工作行程范围、刀具补偿等,其中主轴中心到主轴端面的距离和主轴线的偏移距离参数较为重要,应正确设置,以免影响仿真结果的正确性。
2虚拟仿真数控镗铣床应用研究
通过虚拟仿真数控机床的建立,除对机床的运动进行论证和虚拟设计好所应用的机床夹具外,主要是对数控加工过程进行仿真论证,以解决刀具运动轨迹错误、刀具干扰选择错误等问题,同时,利用虚拟仿真技术可以进行加工过程的优化,以充分利用机床和提高生产率。
2.1验证数控加工过程的错误
进行仿真验证时,通过系统应用等软件将零件的加工信息转换为STL格式输入到仿真加工系统生成数控加工程序,最后进行仿真加工,验证程序轨迹是否存在错误。在实际工作中,由于输入数据有误造成仿真加工时零件形状错误与输入图形信息不符,如刀具未进行补偿、未抬刀、啃刀等,此时可返回原图形信息输入模拟数据,进行检验校正干涉碰撞错误,这是数控加工经常产生的错误之一。验证时观察刀具对非加工部件,如对工作台、夹具等的干涉、碰撞及对工件非加工表面的碰撞,也可对经常发生的干涉现象进行专门的`验证。
2.2优化数控加工程序
应用VERICUT软件时,其带有在知识库基础上建立的优化模块,根据所加工小样的类型选择加工机床参数、应用刀具参数、金属切削数据库等知识进行加工过程的优化,其优化内容主要为粗加工、精加工及高速切削加工时的优化。
2.2.1粗加工优化
为提高生产效率、达到尽快去除粗加工余量的目的,根据已给出的进给量对刀具走刀路径上应去除的金属材料进行速度优化,实现粗加工安全、稳定、高效率。
2.2.2精加工优化
切削力的变化是影响加工尺寸精度和表面粗糙度的主要因素,为此在刀具切入、切出时应调节进给率,使其切削力产生较小的变化,减少振动,从而提高加工质量、延长刀具的使用寿命。值得注意的是,在用球状铣刀加工倾斜面或曲面时进给量会有较大影响,加以适当调节则可使切削平滑、顺利地进行。
2.2.3高速切削加工优化
在工件刀具不产生振动的前提下,高速切削是切削加工的发展方向,通过高速切削不仅可提高生产效率,同时会降低工件的表面粗糙度值。减少切削力的优化方法主要是控制进给量,保持较为稳定的切削力和切屑去除率,通过实际应用对球状铣刀加大进给率,提高主轴转速进行精加工的效果较好。当然也可采用优化切削速度,即对主轴转速进行精加工优化,达到提高表面质量的目的。
3应用特点
利用虚拟仿真技术对数控加工进行仿真试验,通过一段时间应用获得较为显著的效益,主要表现在以下几方面。
3.1提高生产效率
通过仿真切削加工的优化,提高了加工过程的合理性,针对不同加工对象优化切削速度和进给量,使其达到最优切削状态,减少刀具的非正常损坏,从而减少辅助时间,提高加工效率。
3.2提高加工质量
据统计,飞机制造业新机研制过程中加工废品的30%是由于工人操作不当造成,60%是由于数控程序错误造成,10%是其他原因而形成;为此,利用该仿真系统可模拟加工过程,提高了数控编程的正确性,可以大大减少废品的产生。
3.3减少数控机床事故
数控加工时,刀具的碰撞、干涉会导致较大的损失,采用虚拟仿真技术可以避免并减少机床和刀具在加工时不必要的损失。缩短新产品的研制周期新产品研发时,加工出合格的关键零、部件是其中重要环节之一。传统方法试制单一零件耗时费力,容易出现废品,而通过虚拟仿真技术则可基本上验证了所编数控程序的正确性和可靠性,为新品试制节省了大量时间,降低了新品试制的成本和研发周期。
4结语
随着自动化制造技术的不断发展,数控加工已成为机械加工的主流加工手段之一,数控机床的应用已日益普及,在数控加工中开发和应用虚拟仿真技术,提高了价值昂贵的数控机床利用率,减少了机床故障及辅助时间,提高了产品零件的加工质量,并有利于企业员工的继续教育和培训。而这些经实践证明已取得显著经济效益,笔者希望通过该文的介绍能对国内从事数控加工技术的同行有所裨益。
虚拟仿真技术的发展和应用对医学实验教学产生了很大的影响,特别是对传统的医学实验教学方式和实验模式进行了很大的改进。传统的医学实验教学中,缺少实验的设备和实验的客体,学生的实际操作能力得不到有效的锻炼,所以,对学生的学习和操作能力培养不到位[2]。虚拟仿真技术的应用为学生进行实验操作提供了一定的基础,也实现了对学生的有效培养。目前虚拟仿真技术在医学实验教学中的优势主要体现在以下四个方面。
2.1虚拟仿真技术改善了医学实验教学设备
在医学实验教学中,对设备的要求比较高,主要包括一些实验用的动物或者尸体、实验用到的仪器和设备以及相关的实验经费等,都对实验教学的有效进行产生了一定的影响。随着社会的发展,解剖学在目前获得了很大的发展,也是医学教学中最基础和最重要的课程,所以,一定的实验设备在教学中是非常关键的,对教学的`有效性影响也很大。目前,虚拟仿真技术的广泛应用和发展,很好的解决了医学实验教学中的这些问题,不但丰富了实验教学设备,学生可以利用虚拟的“尸体”进行操作和实践,也很好的锻炼了学生的实践动手操作能力。
2.2虚拟仿真技术能够提高学生的兴趣
虚拟仿真技术能够为学生提供相关的实验环境,创造一定的基础性实验条件,同时,还能够实现学生在虚拟的空间环境中和客体进行有效的交流,提高学生对相关内容的认识和理解。虚拟仿真技术在医学试验教学中的应用,能够将声音、图像和相关的多媒体演示功能进行结合,丰富实验教学过程和教学内容,充分的提高了学生的兴趣[3]。同时,将具体的教学内容变得形象和生动,而且有一定的视觉冲击力,方便了学生的理解和掌握,因此,提高了实验教学的效率和质量。比如,在进行细胞膜的教学时,可以利用虚拟仿真技术建立细胞结构,动态化的展示,可以让学生更好的观察和学习。
2.3虚拟仿真技术突破了时间和空间上的限制
虚拟仿真技术的应用,对传统的医学实验教学产生了很大改变,打破了时间和空间上的限制,学生可以通过虚拟仿真技术对动物的内部结构进行有效的观察,以及实现动态化的观察[4]。比如要了解一些药物的成分和产生的身体反应,在传统的教学中,通过一定的讲述过程是无法实现有效教学的,学生也难以理解。因此,虚拟仿真技术的应用,实现了这些过程的快速进行和变化,同时,将这些反应过程和变化情况能够清晰的表现出来,帮助学生进行学习和理解。
2.4虚拟仿真技术避免了在具体实验中的危险情况
医学实验过程存在一定的危险性,会对人体的健康产生一定的危害,比如一些感染性的疾病等。所以,随着虚拟仿真技术在实验教学中的应用,避免了学生和实验对象的直接接触,而是通过虚拟的方式产生实验的客体,所以,不需要考虑实验过程中产生一些危险性的因素,因此,对相关的实验进行有很大的帮助。除此之外,虚拟仿真技术也很好的帮助学生积累了临床经验,有效的锻炼了学生的实际操作能力,有利于学生的综合水平提高和发展。结语随着虚拟仿真技术的发展和应用,改善了医学实验教学,虚拟仿真技术的应用,加深了学生对于医学知识的认识和理解,提高了医学实验教学的质量和效率。另外,虚拟仿真技术打破了时间和空间上的限制,完善了实验教学的设备,并有效的避免了在试验中的不安全因素,对医学实验教学具有重要的意义。
参考文献
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随着科学技术的迅速发展,医学实验教学方面出现了许多的新技术和应用,对医学教学产生了很大的影响。其中虚拟仿真技术是目前比较先进的技术应用,且获得了广泛的应用和发展,特别是对计算机技术和多媒体技术的应用,提高了医学实验的教学质量,创新了医学实验教学的模式。虚拟实验教学是一种在计算机技术基础上发展起来的情景模拟技术,能够让用户体验到一种身临其境的感觉,实现和具体的情景接触,产生一定的体验,为实际的操作提供一定的基础。
1虚拟仿真技术的概述
虚拟仿真技术是在计算机技术的基础上发展起来的新兴的科学技术,是指利用多媒体技术的结合,创造形成一个有视觉、听觉和触觉的虚拟现实环境,让用户体验到一种身临其境的感觉。在这个虚拟的环境中,用户能够感受到空间中客体的存在,也可以和虚拟空间中的客体进行相关的互动,这项技术的应用,主要是加快用户对相关知识的认识效率。虚拟仿真技术涉及的方面比较多,主要包括计算机技术、多媒体技术、网络技术和人工智能技术等,另外,还有计算机的图像处理和模式的识别等,是现代仿真技术的有效发展和外延[1]。虚拟仿真技术的主要特点就是,让用户获得真实的体验,和虚构的客体进行交互,并产生一定的想象。在虚拟的空间中,实验人员可以进行和现实世界中同样的活动和实验,而且受到的外界影响因素比较小,实验产生的效果也更好一些。特别是在医学教学中的应用,能够有效的提高学生的实践能力和创新能力,因此,虚拟仿真技术的应用具有重要的意义。
虚拟仿真技术在物理实验教学的应用论文
以信息技术为工具,使课程内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生的互动方式实现全新的变革,优化教学过程中的各个要素和环节,这是数字化教学与课程融合的要求。将信息技术有效融入物理教学过程来营造一种新型的教学环境,可实现既能发挥教师主导作用又能充分体现学生主体地位的“自主、探究、合作”教与学,让学生的主动性、积极性、创造性较充分地发挥出来,使创新精神和实践能力的培养真正落到实处。笔者在探索数字化教学与物理课程融合过程中,发现了许多非常适合新时期物理实验教学的软件应用。本文主要以NB物理实验为例,阐述教学软件与物理实验教学融合的策略。
一、虚拟实验与物理课程融合的缘由
NB物理实验全称“NOBOOK虚拟仿真实验”(基于HTML5技术),支持多终端跨平台访问——电子白板、台式机、一体机、平板电脑等终端均可使用,适应Windows、IOS、Android等平台。不仅支持教师任意组装实验、不受实验步骤的限制,而且所有实验操作均可呈现准确的实验数据以及逼真的实验现象。NB物理实验分为NB电学实验、电磁学实验、力学实验、光学实验、热学实验和声学实验6个独立的APP。教师在课堂教学中可以打开相应的APP,通过投屏展示实验的操作过程,可较为直观地看到实验的一些现象。在学生终端上可安装这些软件,可以让学生根据自己的需要,自主设计实验方案、自主选择实验器材、自主搭配和组装实验仪器,并记录实验数据。该应用软件可帮助学生发现实验设计中的问题,以便在真实的实验环境下,减少实验过程中对仪器的损坏。学生在家里,也可随时通过软件进行相关的实验操作,并做数据分析。NB物理实验与物理课程融合的优势及条件如下:(1)NB物理实验是一种全新的网络技术与多媒体技术一体化的虚拟实验系统,它载有适用多系统的软件与APP、多类型的虚拟实验器材、多样化的'自主操控平台及多终端互动的教学平台,在真实实验的基础上可实现信息技术与物理实验教学的融合,在延续传统的同时弥补了其不足;(2)NB物理实验利用虚拟仪器做实验,用户可以自行设置各种参数,以获得理想的效果;(3)虚拟仪器的应用突破了现有实验条件的限制,排除了各种干扰因素对实验的影响(它与数字化实验系统的融合值得深入研究);(4)我国许多地区的教室多为多媒体教室,大都能配备大尺寸多媒体一体机,无线网络全覆盖,有些学校还拥有移动智能手机终端设备,这些都为NB物理实验进入课堂提供了条件。
二、基于数字化实验系统的物理实验融合应用
NB物理实验等数字化实验系统为我们提供了一个新的实验探究平台。应用此平台能让学生从数据读取、公式运算和图像描绘等烦琐的劳动中解脱出来,让学生有充足的时间和精力对物理现象进行多角度的感知和多视角的探究。同时,我们要认识到数字化实验系统与物理课程的有效融合需要先进的教育思想介入,它的合理应用本身就要求同步变革传统教育观念、教育思想与教育模式,代之以尊重人的主动性、首创性、反思性、合作性的全新的教育观念、教育思想与教育模式。笔者认为,NB物理实验优越性的充分发挥应基于新的实验教学理念。物理课堂是物理教学的主阵地,任何教学方式的改进都应该首先能够服务于课堂教学,数字化教学与物理课程的融合也不例外。高中阶段所有实验按内容可分为由教师演示的演示实验、由学生验证或测量数据的操作性实验和以探究潜在物理规律的探究性实验三类。
(一)NB物理实验对演示实验的融合
在物理实验中最常见、最普通的实验就是演示实验。物理教师在讲解概念的时候,因班级人数较多,空间相对较大等客观因素,导致很多学生对物理现象观察不清晰,影响学习。虚拟实验则能很好地解决这个问题。以光学实验为例,由于白天教室实验用光线可辨识度低,光学演示实验往往达不到预期效果。虚拟实验中实验光路图都能被实时展现在一体机屏幕上,实验效果直观。这样,大大地提高了学生对光学规律的理解能力。例如,利用NB光学实验进行光学折射定律与全反射规律的演示操作时,教师可添加装水的玻璃水槽用于观察同一光束在不同材料中的偏折情况,让学生清晰地观察到折射角度不同,从而使他们加深对光的折射现象的理解。
(二)NB物理实验对操作实验的融合
操作实验是为了培养学生的动手能力和理论联系实际的能力,一般在操作实验中不主张用虚拟实验代替真实实验。在高中物理教学中,很多电学实验都是操作实验。电学实验仪器数量较多且容易因错误操作造成损坏。所以在教学中要让学生借助虚拟实验观察实验过程,掌握正确的操作方法,避免在实验中出现过失。在实验中要把真实实验与虚拟实验结合,这样既解决了真实实验的困难,又弥补了虚拟实验的不足。另外,电学实验中仪器众多,只能允许学生在实验室进行短暂的电路连接等练习,造成学生的操作能力得不到有效提高。在真实实验的基础上,学生可通过NB物理实验不断练习,同样可以加深对该实验的理解。教师布置虚拟实验题目,让学生利用NB物理实验APP进行仿真实验,并将实验过程形成的NB文件发送给教师。教师通过电脑接收运行学生实验,检查掌握程度。具体操作如下。①选择需要的实验仪器,合理布局。②根据电路图,进行导线的连接练习,连接好后闭合开关。如果电路连接正确,平台中会显示电流方向(这样可加深学生对电路的理解)。③滑动滑动变阻器滑片改变阻值,读取数据,并点击“记录”,调出表格做记录。完成数据记录后,在表格下点击显示图像,在图像上点击鼠标右键选择连线,形成伏安特性曲线。
(三)NB物理实验对探究实验的融合
探究实验的目的就是培养学生透过现象看本质的能力和发现问题的意识,所以实验情境是很重要的。但在真实试验中,许多事物的现象会受外界因素影响,导致实验误差过大而影响实验效果,这就需要借助虚拟实验。虚拟实验在某种意义上也能起到学习引导作用,让学生更加容易发现物理规律,从而激发学习的兴趣。由于虚拟实验器材的添加不受现实条件限制,学生可根据实验需要同时进行多项实验,大大提升了探究的效率。以“探究影响导体电阻大小的因素”实验为例,该实验需要学生从控制变量的方法入手,探究导体的取材、导线长度、导线横截面积等对电阻的影响。对一般实验室来说,实验仪器有限,教师只能安排分组探究,这势必导致有些学生只能旁观。笔者的解决方案:学生在移动端利用NB电学实验进行虚拟探究,完成仪器的选择并连接电路,继续实验。为了提高探究效率,可再配上相同实验套件,同时进行控制变量实验。
三、总结与反思
NB物理实验作为一种新型实验工具,可以从多个角度与物理实验教学融合拓展。结合具体实验引导学生多角度、全方位地认识物理规律不仅有助于学生掌握实验仪器的使用规律和物理学的研究方法,还能形成线上线下的教学互动,逐渐形成新的教学思想方法,促使其推而广之,将上述思想方法应用于其他学科的学习以及日常的生产、生活之中。在教学活动中,为了达到预期目的,教学主体总是要采用一定的手段作用于对象。教学手段是教学活动不可缺少的组成部分。数字化实验技术为物理教学提供了先进的实验练习手段,但它本身并不代表先进的教学思想。先进的教育技术手段与先进的教学思想有机融合才能实现技术与课程的充分融合。因此,教师在教学活动中不能单纯注重教学手段,还要重视教学思想,重视教学过程和学生学习过程。基于NB物理实验的物理实验的融合拓展体现着先进的教学思想变革,同时还有待更多的一线教师从更多的角度去研究。
呼吸内科临床医学教育论文
一、前言
现代临床医学是一门具有社会性、实践性及理论性等特性的现代科学。临床医学是学生主动接触医学实践,并把呼吸内科的理论知识与临床实践相结合的过程,是学医学生成长为一名合格的临床医生必须要经过的过程,也是高等医学院校教学的重要组成部分。
在临床教学中,学生要把以前学习的理论运知识运用到医学实践中去,其目的主要培养学生的临床动手操作技能、逻辑思维能力以及临床实践意识等等。在这个过程中学生通过接触到患者,那自己平时所学的知识进行实践,使得自己的理论知识在医学实践中的得到进一步的巩固,这为学生以后走上工作岗位从事临床工作奠定坚实的基础。
在临床医学里面呼吸内科做为医学院主干课程《内科学》重要的一部分,其一直是医学院学生进行临床学习的主要科目之一。笔者在呼吸内科临床教学中有着多年的教学经验,在其教学过程中不断的总结新型的教学方法,并取得了一定的教学成果。
二、呼吸内科临床教学现状
随着现代科学技术的不断发展,医学领域的发展也有了较大的进步。当前我国公共卫生医疗有了较大的改善,这就直接影响了医学教育改革,尤其是对医学临床教学提出了新的要求。在目前新的形势影响下,其呼吸内科的临床教学也艺术面临着新的难题和挑战,其主要表现在以下几个方面。
(一)由于种种原因,使得学生对呼吸病学兴趣不高
由于临床医学课的选择决定学生毕业之后工作的方向。因此,很多的学生比较热衷与部分热门学科,经过我们粗略调查显示,大部分的学生表倾向于内分泌科、外科医师、心血管内科等,这样就直接影响到了学生学习的兴趣,这样就直接影响到了我们临床教学的效果。再加上部分学校课程安排具有不合理性,这就使得学生的临床学习对于某些病例没有一个较全面的了解,最终让我们的临床教学变成“讲课”。
(二)任课教师安排不科学,导致教学质量下降
医学临床教学具有很强的实践经验性,其临床教学经验主要是教师在长期的医疗实践中积累的,由于高校的不断扩招,使得部分高校师资力量不足,就让一些经验不足的年轻教师带临床教学课,这就不得不让我们担心其教学质量。
三、新时期下创新呼吸内科临床教学措施
医学临床教学是现代医学教育中最重要的环节,其是医学学生从理论医学转向实践医学、有医学学生向医生转变的主要阶段。就当前的呼吸内科临床教学而言,为了适应现代医学的要求,就必须要创新教学模式,不断改革教学方式,以此来提升呼吸内科临床教学的教学效果。
(一)充分利用有利资源,弥补病例缺少缺陷
由于部分医学院基础教学设施落后,尤其是在医学病例缺失的情况下,可以充分以往典型的呼吸功能检查报告单、胸片、多媒体、病案等教学设施与教具,运用这些教学工具可以让呼吸内科临床教学更加形象和生动,运用现成的教学素材教学模式就是采用的“情景再现”教学法,这样就可以让学生真实的感受到医学实践的工作情境。
在呼吸内科临床教学中,首先可以安排学生阅读呼吸临床典型病案,并在见习之前教师将本次见习的内容和重点创新复习一次,这样会让学生在学习临床病例时能够抓住重点,也为学生进行深入学习做好铺垫。教师在病例资料中尽量要整理到完整的医学案例(如:临床症状的特点、患者体征、患者呼吸功能、CT、胸片等相关资料),并同时给学生留下与病例相关的思考题。
临床医学中呼吸内科疾病有着多种典型体征和症状(如:紫绀、湿罗音、喘息、哮鸣音、各种性状的呼吸道分泌物、桶状胸等),这些教师可以利用病人拍照、扫描以及互联网下载等方式,将大量的关于呼吸内科病例资料或者影像资料做成PPT课件,在临床教学过程中就可以结合实例给学生讲授呼吸临床知识,通过这样形象的教学方式可以增加临床教学的真实性,从而进一步提高临床教学的效果,同时还可以激发学生学习的兴趣。
(二)创新临床教学模式,提高临床教学效率
在呼吸内科临床教学中,在学生见习之前对呼吸学理论进行讲解是很有必要的(尤其是没有上过大课的学生),通过理论讲解可以在临床教学中引导学生的思维方向。
一般参与临床课程学习的学生还不具备临床思维能力,但是他们对于临床实践具有很强的期待,更有甚者是想让自己能够马上运用所学知识来医治病人,所以在我们的临床教学中对学生进行临床思维的培养是很受学生重视的。在临床教学中我们发现如果将我们临床教学程序与临床医生医治患者的思维方法和工作程序相结合,也就是采用了“启发式”教学就可以满足学生的好奇心。
启发式教学其实就是要我们的临床教学能够尽量贴近临床实际,这种教学模式也是教师和学生最喜欢的临床教学授课方式。在启发式教学模式中,教师运用自己的实践经验去启发学生进行主动的思考,并且实时针对典型病例提出一系列的思考问题,从而激发了学生的'临床思维,让学生在思考问题的过程中逐渐的进入到正确的临床思维里面,以此来提升呼吸内科临床教学的质量。
(三)注重医德培养,提升人文素质
目前,我国医疗法律制度不断的完善,再加之病人的自我保护意识越来越强,因而在日常工作中医疗纠纷事件频频发生。因此,在我们的医学临床教学中,对学生进行必要的医德培养也是很重要的,对于医德的培养不仅仅局限与我们呼吸内科临床教学,它应该覆盖所有的医学专业的临床教学。
临床教学的教师不仅仅是要把精湛的医疗技术传授给学生,更重要是让学生树立崇高的医德。在临床教学中要实时的提醒学生以爱护、关心、体贴病人为己任,把爱岗敬业精神理念融入到临床教学中,同时还需要让学生熟悉医生职业道德规范与相应的职责以及医疗操作技能检查的规章制度等内容,要让学生真切的感受到病人不仅需要物理上的医疗,更需要精神上的呵护,同时还教会学生在临床实践中如何和病人进行和谐沟通的技巧,争取做到善于与病人进行沟通交流。
有关临床医学教育艺术研究论文
医术,分为医疗技术和医疗艺术。相对而言,医疗技术属于硬件,易学易掌握,我国目前的医疗技术在不少方面已属世界一流。医疗艺术属于软件,表现在医护人员这个整体和谐地游刃于多元复杂的社会里,以最有利、有效的方式为民众解除痛苦,提高民众健康。这是医疗的灵魂。与美国相比,一个非常突出的差异是我国目前医患关系非常紧张:医生负荷过重,患者怨声载道;一些医生被称为“白衣狼”,遭患者或家属殴打。
这绝不是某个医生的问题,而是系统出了毛病。解决系统的毛病,要从改进每个部件着手。从医护人员的角度看,除了提高科学的观念、理念和态度之外,提高医疗艺术是关键。西方高等医学学府的医疗艺术教育从入学第一天始,持续一生。教学内容根据实践中不断出现的问题而不停地加以改进。医学院学生、住院医师在医疗教学内容的选择中扮演重要角色。这里结合几个亲身体验的案例,探讨医疗艺术方面的一些探索。
第一,建立并保持健康的医患关系。美国医学生上的第一堂临床课是:如何与患者建立并保持健康的医患关系。这种教育贯穿医生的一生。健康的医患关系包括医患平等、医患伦理、医患界限、有效的交流和遵守健康保险流通与责任法案规章制度等。比如,若向患者收取超过10美金的礼品,必须上报;因为额外收取礼品会负面影响医患关系。
第二,医生不分年资和地位,一起从沉痛的教训中学习提高医疗艺术。不久前,我所在的杜克大学医学院附院大内科每周一次的大查房,探讨的题目是:针对本科收治的一位患者在治疗过程中,医护人员与其家属就临终管理发生的冲突,探讨如何更有效地与患者和家属交流。参加讨论的约200人中有行医40多年的老教授、专科主任、住院医师,还有上临床课的医学生们。大家平等相待、畅所欲言。这种医疗艺术的临床继续教育,约占医学院科级讲座的35%。
第三,从患者需要出发,拟订最有效、最经济的检测项目和处方。临床教学中的一个重要部分,是使受训的人员必须学会如何在众多的同类药品和检测手段中选出适合于某一位患者的药品和检查项目。在医学院附院做住院医师的头几年,我们也得到药品公司销售人员提供的工作餐和零星小件办公用品。这可能造成医生选择药品时的不合理的倾向性,并可导致药品成本增加和价格上涨,以及由此带给患者的'损害。随着医学界对于药品公司这种行为导致的负面后果的认识,美国几家著名的医学院附属医院快速反应,很快杜绝了药品公司销售人员为医护人员提供“方便”的行为。
第四,尽量减少不必要的医疗措施,杜绝医疗资源浪费。如,我的一位患者发现肾肿瘤(肾脏已切除),但肿瘤细胞转移到肝脏和胰腺。家属强烈要求化疗或其它非西医主流的治疗。肿瘤专家在做了详细的检查和文献调查后,给出的结论是除了一种还在实验期的药物外,没有任何的治疗可以改善其病程或延长寿命。这种处于实验期的药物可能减低癌肿的生长,但会带来很多副作用,造成患者的临终生活质量差,而且没有延长寿命的保障。因此建议保守治疗。根据这些信息,患者决定将他的癌症“交给上帝管理”,自己欣慰地用有限时间去完成最后一本书的写作。
第五,简短的交谈,可以解决“疑难”病症。一名汶川地震后身体大面积挤压伤的18岁女孩,皮肤和皮下软组织伤后3个半月仍不愈合。医生们给她用了远超过她机体承受力的止痛和镇静药物,但每次伤口换敷料时女孩都痛得哭叫不止。当时,我在杜克大学赴四川医疗队,会诊时我问女孩:想要说些什么?和孩子谈了约15分钟,她的疼痛奇妙地消失了。接下来换敷料,没有再用任何止痛药和镇静剂。此后医生继续用这种交流方法和我建议的一种抗焦虑药,半月后再电话随访时,女孩告诉我她的情况好多了,伤口愈合加快。
摘要:
美国的医学教育是成功医学教育典范,值得我们研究学习。本文通过对中美临床医学教育的比较,分析了医学教育历史、入学条件、课程教学方式和培养目标等方面的异同,总结了几点值得我国临床医学教育借鉴的成功经验。
1中国和美国医学教育的差异
1.1医学院校医学史
我国的中医文化源远流长,自文献记载距今有多年历史,而西医发展不到2。我国最早的西医学校创始于1866年,名为博济医学堂(现中山大学医学院)。50年间,相继成立了几所医学院校。19成立国立北京医学专门学校(现北京大学医学部)。19创办湘雅医学专门学校(现中南大学湘雅医学院)。19创办私立北平协和医学院(现北京协和医学院—清华大学医学部)。1927年成立国立中央大学医学院(现复旦大学上海医学院)。自改革开放后,各大医学院校如雨后春笋般在全国各个省份成立。西医起源也有2000多年的历史,1722年美国第一家军队医院在路易斯安那州成立,美国医学教育也有250年历史,1765年第一所宾夕法尼亚大学医学院校成立,19,教育学家弗莱克斯勒展开了一场教育革新。经过百年发展,现已成为世界医学教育典范。
1.2入学条件
在美国,想成为医学院的学生困难,竞争也非常激烈。美国医学院入学条件与中国有很大的区别,在考进医学院之前首先需要获得学士学位,并以很高的成绩通过MCAT考试。但是,医学院不以这个成绩为唯一录取条件,本科时期的成绩需门门优秀,个人简介、推荐信、工作经验、社区服务经历等等都被考虑[1]。而中国的医学院入学条件只需两个条件,即高中毕业和高考成绩,只要高考成绩达到相关学院的录取分数线就可以成为医学院的学生,对于部分高考成绩不理想但想学医的同学来说,他们也可以选择高职高专来实现他们的医学梦。
1.3医学教育学制
培养一个美国医师需要很长的时间,首先普通本科四年,再进入医学院校完成四年学习,最后是住院医师培训和专科医师培训。医学生从医学院毕业后有资格参加执业医师考试,获取普通医师执照。想成为一名专科医师,还需要不少于八年的专科医生培训。也就是说,在美国想要成为一名专科医生至少需要12年。在中国,高等医学教育的学制种类较多。1988年,我国开始实施7年制高等医学教育,将学制进一步规范为3、5、7、8年制。[2]本科生毕业后一年可参加执业医师资格证考试,如果不继续深造,5年学习就可以培养一名医生。
1.4课程学习
1.4.1教材美国的医学教材相比中国的教材厚很多,我们不是说书越厚越好,厚书是内容和逻辑的结合,是为了知其然知其所以然,更好的让学生理解,更偏向过程与结果,体现故事性。而中国的医学教材与美国相比较薄,只偏向结果,让学生只知其然不知所以然。更注重的是记忆而不是理解。
1.4.2课程一方面,美国课程更重视实验教学,他们认为单纯的实验教学比理论教学更重要,通常可以在实验课上见到顶尖老师、教授的身影。中国医学院校的实验课与理论课比例正好相反,①实验课大部分都是资历较轻的老师授课;②实验课课时数少于理论课;③实验课课时费也低于理论课。一方面,美国医学课程更加注重医学人文教育,每学年都开设有人文医学系列课程,如医患关系、医学社会学等。从多学科多角度,让学生掌握与病人沟通的.技巧,为将来成为一名有担当有正确价值观的医生打下良好的基础。另一方面,美国医学教育的课程设置非常注重课程的交叉与融合,基础课程与实践实习课程相综合,将一、二学年的基础学科教学同临床联系起来,并在三、四学年的临床见习、实习中继续强化基础学科教育。
1.5培养目标
美国的医学人才培养分两部分,一是培养临床医生,4年的医学博士全面学习疾病的诊断与治疗,目标就是成为一名合格的医生。学习过程中,他们不需要做科研工作,也不用完成科研论文;二是对医学科学研究感兴趣的学生,他们可以选择继续攻读科研类博士。美国允许学生在修完两年医学博士课程,转修科研类课程,完成学位论文后,可以继续完成医学博士课程[3]。而中国的培养目标相对一致,硕士、博士、各级医生在做好临床工作的同时,还需要兼顾科学研究。
2美国医学教育对中国医学教育的启示
2.1加强人文素质教育
全面发展的高素质医学人才,不仅是专业上的卓越,更需要有道德,有底蕴。开设更多的人文医学类课程,加强医学生医德医风教育,注重培养医学生和患者之间的交流技巧。目前我国医患关系恶劣,频繁出现的恶性伤医杀医事件,一方面与我们的病人有关系,另一方面与我们医患关系教育的缺失也有关系。如果我们在医学生学习专业课程时,将如何与患者沟通交流贯穿其中,更加强调的不仅仅是分数,而是明确医生应当承担的社会责任,这样我们的医学生进入工作岗位后,也会更加游刃有余,成为一名高素质、有医德的好医生。
2.2加大翻转课堂教学理念
培养学生思维能力、提高教学效率,加强现代化的教学手段,如慕课教学、PBL教学、CBL教学等。我国目前如火如荼开展的医学教育改革,在教学方法与美国相差不大,但是在使用频度和力度上有较大程度的差异。课堂讨论在大课课时中所占的比重较低,独立的小组讨论和病例研讨的开展得较为薄弱。大班教学较多,学生为主导的机会相对较少。因此,应该向美国学习,加重现代化教学方式,开展更多的小组讨论式教学,给予学生更多的“头脑风暴”,为学生自主、独立、创造性的学习提供良好的教学环境。美国与中国临床医学教育有很大的差异,我们在认识差距的同时,还应该多借鉴美国临床医学教育的理念,进一步提高我国医学生的教育质量,争取培养出更多品行兼优、优秀卓越的复合型医学人才。
参考文献:
[1]图门吉日嘎勒.美国医学教育历史与现状的考察研究[J].内蒙古民族大学学报,,23(3):354-359.
[2]谈在祥.中美高等医学教育比较及启示[J].医学教育探索,2008,7(9):999-1001.
[3]StudentsHandbook[Z].UniversityofCalifornia,Irvine,CollegeofMedicine,:27-46
作者:于欢 胡威 单位:遵义医学院 遵义医学院附属医院胸部肿瘤科
关于PBL教学模式在临床医学教育中的应用
[摘要]文章首先针对PBL教学模式进行了简要的剖析,而后指出这种教学模式的具体实施方法以及各种注意事项,最后对这种教学模式中可能出现的问题做出了必要的预警。
[关键字]PBL;教学;临床;应用
从临床医学教育的角度看,学生所学的知识是否正确和牢固,直接影响着医学实践的成功与否,以及病人的康复状况,也从一个侧面检验着医学教育的质量和医疗活动的水平。因此,如何有效提升医学教育的整体水平和学生对于必要知识的掌握和操作能力就成为医学院中的首要任务。而在这个过程中,PBL教学模式发挥着重要的作用。
一、 PBL教学模式概述
PBL(Problem- based learning)教学模式,即基于问题或者说是项目的教学模式,首次提出于1969年,由当时美国医学教育者Barrows教授提出。这种强调主动学习的启发式教学方法,对于提升学生学习的主动性、培养学生分析以及解决问题的综合能力等方面,都有着积极地意义。
在实际的教学过程中,如果想要实施PBL教学模式,通常需要将学生划分成为若干个讨论小组,每个小组的人数通常在 3~5人之间。小组过小会导致学生讨论积极性受挫,而小组人数过多则会使一部分人难以充分参加到讨论过程中来。在确定了小组之后,需要结合具体的教学要求,为学生准备5个左右的问题,借以作为学生在学习过程中的'讨论方向以及思考方向指引。这些问题需要尽可能清晰明确地表述给学生,并且对于问题的内容应当详加斟酌。好的问题应当与教学过程相契合,并且由浅入深,既要有所争议,值得讨论,又不能延伸太远,避免离题或者太过深入使得学生反而迷失了方向。而后教师应当引导学生对问题加以讨论,并且可以就讨论结果展开组间交流,最后由教师对各个组的讨论结果进行必要的评价和指导,指出不足之处,提出改进意见。
二、 PBL教学模式的设计、评价与改进
PBL教学模式在实施的过程中,首先需要进行必要的课前设计,对整个教学过程做出必要的规划。例如在以家兔为实验对象的清创术教学实践过程中,可以提出的问题包括:清创术的主要步骤、清创术中每个步骤的目的、清创术中的无菌术有哪些、清创术中可能发生的意外状况等。
在教师对有关教学环节进行了必要的问题设计之后,就可以进入实际的教学过程中。需要将上述环节中设计好的问题以及思考线索布置给学生,并且引导学生围绕问题展开讨论,力图实现对该课程内容有一个更深层面的认识,同时鼓励学生的发散性思维。
这个环节中,一方面需要从小组的层面上,得到一个统一意见和结论;另一个方面,对于在讨论过程中出现的新的疑问,身为教师应当根据具体的问题和出现的情况,对问题进行分析整理,帮助或者指导学生对出现的问题进行解决,最终找到合适的解决方案。
跟下来需要进行必要的总结工作。在这个阶段,需要做的工作包括以下两点:第一还是让学生进行主动的思考,对其在操作实验的操作过程中,对实际的状况和出现的问题进行妥善的描述,并做出客观的评价,对于问题提出必要的解决方案;第二则是让学生自己对此次实验做出评价,对于优点和不足应当正视,并且针对自己的表现情况总结实验的重点和难点,这也是反映学生实际学习状况的一个重要环节,需要注意,诚实的直面不足才是最重要的。
从目前针对PBL教学模式的教学实验数据中不难发现,PBL教学法对于提升学生的操作能力、思维能力、观察能力、创新能力以及分析解决问题等方面的能力。从学生学习的整体情况来看,对于以客观性试题为主的理论测试,PBL教学模式相比以前常用的LBL(Lecture based learning)教学模式而言,并没有显著的改进,但是在对学生的综合能力进行考察的时候,发现PBL教学模式下学生的整体水平有相对显著的上升。综合能力主要由学生在医疗实践中的具体表现来判定,包括病史询问病史、体格检查、病情诊断和处理等方面,对于这一类的考核内容,通过PBL教学模式影响的学生,整体水平明显高于LBL教学模式下的学生。
计算机仿真技术课程教学中的应用论文
摘要:在研究生的计算机仿真技术课程教学中,针对机械工程类研究生的专业方向、课程体系的设置以及工科研究生自身特点,为培养研究生的自主学习能力、创新能力以及增强其工程应用意识,通过在计算机仿真技术课程教学的经验积累,逐步探索出以项目驱动为主要教学方法,通过实践应用,取得良好的教学效果。
关键词:项目教学法;计算机仿真;创新;实践
一、前言
研究生教学有其突出的特点,他们中多数人理论基础扎实,获取书本知识能力强。但同时也存在创新意识和创新能力不足、工程应用背景不够的缺点。本人通过十多年研究生教学的实践,结合本学院研究生专业方向、课程内容针对性强等特点,对如何在研究生教学改革中突出培养学生的自学能力、创新能力,增强学生的创新意识与工程应用能力等问题进行了一些改革创新。
二、课程定位及课程特点
随着现代工业的发展,科学研究的深入与计算机软、硬件的发展,计算机仿真技术已成为分析、综合各类系统,特别是大系统的一种有效研究方法和有力的研究工具,计算机仿真技术已经广泛应用在各技术领域、各学科内容和各工程部门。仿真技术已经在国防军事、国民经济、社会生活的众多领域发挥了重要的作用,国内外众多学者认为,仿真技术“正在成为与理论、实验并列的第三种认识和改造客观世界以及科学研究的手段”,因此仿真技术被认为是“使能”技术。计算机仿真技术是仿真科学与技术涉及到的有关具体仿真技术中最为基础的部分,具有综合性、多学科交叉等特点。为了拓宽机械工程专业基础,提高培养对象的整体素质,更好地适应社会对机械工程专业人才的需求,高校工科专业的研究生应掌握一定的计算机仿真知识与技能。计算机仿真技术课程是我校机械工程学院面向所有研究生各专业方向的研究生开设的一门专业基础课程,考虑专业应用需求并结合教学实践情况,课程目的是通过本课程的学习,要求学生掌握计算机仿真技术方面的基本理论,基本知识和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能力,为今后分析、综合各类工程系统或非工程系统提供一种有力的工具,以便能灵活应用所学的计算机仿真技术为本专业工作服务。一方面,基于仿真技术课程的内容方法较多,实践性强的特点;另一方面,授课对象专业方向较多、授课学时有限等特点,如何解决在有限的教学课时内讲授内容繁多的仿真内容、对计算机仿真技术课程进行教学方法和手段的改革探索和实践,以达到计算机仿真技术教学目标。
三、教学内容的设置和教学方法的选择
课程开设初期,由于只是机械电子工程专业方向的同学选修,所以所讲内容基本针对该专业方向进行设置。随着选修人数的不断增加,以及选修学生所属专业方向的扩大,专业方向包括:机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、机械工程(专业学位)等,基本涵盖了机械工程学院的所有专业方向。计算机仿真技术课程涉及多个交叉学科,紧密相关的课程包括数值计算方法、计算机编程、计算机图形学、高等数学、自动控制原理、现代控制理论、优化设计等课程。如何讲出本课程的特点,并充分结合相关课程内容,必须在教学内容的选排上下功夫。项目教学法是一种以任务驱动、以项目为基本教学单元,将理论教学和实践教学有机融合在一起,强调综合能力的培养在研究生教育中的重要性,突出学生在整个教学过程中的主体地位。因此,为了满足各个专业方向学生的要求,使他们能够掌握一门工程分析技术,为后续的学术论文和硕士学位论文的撰写提供计算、分析和仿真手段,本人在讲授该门课程的过程中,逐年对教学内容、教学手段和教学考核方法等不断进行调整和完善。
1、采取项目专题方式进行教学内容的讲授,调整授课内容,采用专题教学方法使课程主题内容分明,有利于将仿真方法讲深、讲透。
2、扩展所授课程内容涵盖的范围,包括数值计算、优化设计、图形可视化、控制系统特性仿真、控制系统设计以及与外部软件的接口等内容,以满足各专业方向学生的需求。
3、增加与课程相结合的实验教学内容。计算机仿真技术本来是实践性很强的综合性技术,仿真技术本身是在对控制系统分析的过程中不断完善和发展起来的。因此并结合各个专业研究生的.不同研究方向,灵活设计若干个专题实验,使学生学以致用,培养学生将该门课程应用于实际工程的能力。
4、采用多个工程应用实例进行教学,从系统应用、数学建模、仿真建模、模型求解以及特性分析等,使学生从生产实际认知的研究对象,提升到理论高度的学习,应用所学的各科理论知识和技术手段,进行数学建模、仿真建模的建立,并对模型求解以及特性进行分析,获得直观结果,提高学生学习兴趣,最终解决实际工程问题,培养学生解决工程实例问题的能力。
5、结合学科前沿,进行课堂讨论。研究生在初步掌握了对系统的模型、仿真算法设计、仿真及结果分析这一流程后,为强化计算机仿真在实际工程的应用概念,在此基础上,以项目形式,开展课程学科前沿以及将该门课程与现代技术融合等专题讨论。
6、增加实验环节,培养研究生工程实际应用能力。利用各种平台,扩充计算机仿真技术资料,提供最新的仿真案例,结合教学团队的科研课题,设计实验项目,培养研究生工程实际应用能力。
四、项目教学法的教学效果
基于项目教学法计算机仿真技术课程的教学方法改革与实践,满足机械工程学院各个专业方向研究生的需求,教学方法和手段的完善,使研究生自主学习能力、创新能力和工程应用能力等得到了进一步的提高。计算机仿真技术作为工科研究生的必备研究手段和技术,使学生掌握一门工程分析技术,为后续的课题研究、学术论文和学位论文的撰写提供计算、分析和仿真手段。近五年的每年30—40人研究生选课,工程硕士每年20人左右选课,课程得到了各专业方向研究生的普遍认同。本人指导的研究生,发表与该课程相关的学术论文近20篇,撰写的硕士论文均用到计算机仿真技术。
五、结束语
根据工科研究生自身特点、研究方向以及课程体系设置等情况,本文以计算机仿真技术课程教学为例,基于项目教学法为主要方法,对课程的特点、教学内容设置、教学方法实施等方面进行了总结,达到本门课程的教学目的,满足研究生的培养要求和培养目标。
【摘要】本文主要针对计算机仿真技术的发展进行研究,探讨了计算机仿真技术在物流服务中的应用。随着计算机技术与物流行业的发展,自动化物流系统中对计算机仿真技术的应用逐渐增多,在计算机仿真技术的支持下,物流行业也呈现出快速发展的趋势。而当前针对自动化物流系统的研究还不多,本文也针对自动化物流系统中对计算机仿真技术的应用进行实践与探索,为自动物流系统的发展提供支持。
【关键词】物流服务;计算机仿真技术;应用
随着科学技术的发展,自动化技术在物流行业中的应用增多,提高了工作效率的同时,自动化系统也越来越复杂。对于管理者而言,需要在生产过程中谨慎考虑每一个决策。在对B2B、C2C服务模式的特性与共性研究基础上,对物流服务评价指标体系进行设计,通过确定物流服务质量评价维度,在不同模式下,对电子商务物流服务质量评价指标体系进行构建。在这一背景下,计算机仿真技术的出现满足了物流服务的需求,管理者也将计算机仿真技术用于自动化物流系统中,提高了管理质量及服务质量。
1计算机仿真技术与自动化物流系统概述
计算机仿真技术在计算机技术的发展背景下也呈现出快速发展的趋势。计算机仿真技术是对研究对象应用数学模型进行模式,实现对研究对象了解的目的。对于计算机仿真技术而言,包含的学科内容比较多,如控制、多媒体及计算机技术等,属于多领域、跨专业的综合性学科。现阶段,人们也越来越多的会应用到计算机仿真技术,其发展潜力非常大。尤其是在一些研究对象对人体有危害或自身存在危险性中,通过计算机仿真技术都能解决。如核电站、宇宙飞船等研究。在物流行业的发展中,提高物流服务质量是行业发展的基础,而自动化物流系统的应用,能够促使物流服务质量的提升。自动化物流系统属于复杂的系统工程,在物流各个作业环节中集合了光、机、电等技术,实现了全过程自动化作业。该系统属于综合性计算机集成化物流管理系统,包含自动化高架立体库、自动引导车及往复式穿梭车、自动化输送、逻辑控制等系统。