1虛擬仿真概述

虛擬仿真(VR)即虛擬現(xiàn)實(shí)，是一種采用計算機(jī)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生如同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。盡管該環(huán)境并不真實(shí)存在，但它作為一個逼真的三維環(huán)境仿佛就在我們周圍。由于用戶對計算機(jī)環(huán)境的虛擬物體產(chǎn)生了類似于對現(xiàn)實(shí)物體的存在意識或幻覺，用戶在計算機(jī)所創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中處于一種全身心投入的感覺狀態(tài)。

2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

2．1國內(nèi)研究現(xiàn)狀

盡管國內(nèi)虛擬仿真技術(shù)起步較晚，但是隨著信息技術(shù)在社會各領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，信息化教學(xué)已成為信息技術(shù)和信息資源與教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)形態(tài)，以計算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為特征的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室開始逐步滲透到教學(xué)領(lǐng)域。虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)及某些醫(yī)學(xué)手術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域得到不同程度的應(yīng)用和研究。在護(hù)理學(xué)教學(xué)中，作為實(shí)踐性很強(qiáng)的綜合性應(yīng)用學(xué)科－護(hù)理學(xué)基礎(chǔ)，其護(hù)理專業(yè)實(shí)踐教學(xué)約占該課程總學(xué)時的一半，也是培養(yǎng)護(hù)生臨床實(shí)踐能力的主要途徑之一。然而傳統(tǒng)的由教師演示－學(xué)生練習(xí)－教師指導(dǎo)的護(hù)理實(shí)踐教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足學(xué)生的需要，非常有必要對護(hù)理實(shí)訓(xùn)教學(xué)進(jìn)行改革和創(chuàng)新。隨著虛擬仿真技術(shù)在一些實(shí)踐性要求高的專業(yè)中的大量應(yīng)用及研究，國內(nèi)某些醫(yī)學(xué)院校的護(hù)理學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)也不同程度地開展了仿真技術(shù)在護(hù)理實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用與研究，如高仿真模擬人技術(shù)早已投入護(hù)理專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中，并被應(yīng)用在《內(nèi)科護(hù)理》教學(xué)中并收到良好的效果，還有以主要訓(xùn)練護(hù)生的單項(xiàng)護(hù)理操作技能為目的的專項(xiàng)護(hù)理技能訓(xùn)練，如手臂模型可以模擬人類真實(shí)的血管，穿刺過程中有落空感和模擬真實(shí)血液流出，高級電腦心肺復(fù)蘇模型可以進(jìn)行心肺復(fù)蘇的模擬訓(xùn)練，大小與真人相仿，在操作時可有語音提示和報警聲來顯示其操作的正確性。虛擬仿真技術(shù)還可以使用在一些不宜在真人身上實(shí)練(如鼻飼法、導(dǎo)尿術(shù)等)的護(hù)理實(shí)訓(xùn)課的應(yīng)用。2007年大連大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院以“探索出適合中等職業(yè)技術(shù)教育的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，提高中等職業(yè)教育運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)手段水平”為目的開展的“護(hù)理技術(shù)模擬教學(xué)系統(tǒng)”項(xiàng)目的研發(fā)卓有成效，該研發(fā)項(xiàng)目提出了包括13個模塊，每個模塊由教學(xué)演示、模擬操作、考核測評三大部分構(gòu)成的護(hù)理技術(shù)計算機(jī)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件系統(tǒng)，該教學(xué)軟件系統(tǒng)的研發(fā)為虛擬仿真技術(shù)在護(hù)理實(shí)訓(xùn)練習(xí)中的開展和推廣應(yīng)用提供了參考。2009年貴州遵義醫(yī)學(xué)院護(hù)理系進(jìn)行了護(hù)理學(xué)基礎(chǔ)虛擬實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)，是一次將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于基礎(chǔ)護(hù)理實(shí)踐教學(xué)的一種有效嘗試，可推廣應(yīng)用于國內(nèi)各護(hù)理院校和各大醫(yī)院的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和繼續(xù)教育培訓(xùn)與考核，有著較廣闊的應(yīng)用前景。重慶市衛(wèi)生學(xué)校已經(jīng)開展并建成仿真急救護(hù)理實(shí)訓(xùn)室，為其他護(hù)理院校提供了可借鑒的急救實(shí)訓(xùn)基地模式和實(shí)訓(xùn)方法。同時，虛擬仿真技術(shù)在職業(yè)技能培訓(xùn)中發(fā)揮的作用越來越大，也正被廣大的職業(yè)教育工作者所接受。目前高職院校招生人數(shù)逐年增加，學(xué)校實(shí)驗(yàn)室及傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足師生的需要，尋找一種行之有效的技術(shù)手段來緩解傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式所帶來的壓力，是許多高職院校的當(dāng)務(wù)之急，將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于護(hù)理實(shí)踐教學(xué)是解決以上問題的關(guān)鍵，更是培養(yǎng)最優(yōu)秀的護(hù)理畢業(yè)生的必由之路。

2．2國外研究現(xiàn)狀

摘要隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，加工過程仿真技術(shù)越來越受到業(yè)界的重視。本文研究了加工過程仿真技術(shù)在演示金屬切削加工過程中的應(yīng)用，旨在通過這種方式加強(qiáng)學(xué)生對于金屬切削加工過程的理解，同時讓學(xué)生了解加工過程仿真技術(shù)在實(shí)際過程中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，在學(xué)習(xí)好理論的基礎(chǔ)上學(xué)會應(yīng)用加工過程仿真技術(shù)進(jìn)行分析，營造一種積極向上的課堂氛圍，達(dá)到理想的授課效果。

關(guān)鍵詞金屬切削加工有限元Deform教學(xué)改革

0引言

金屬切削加工技術(shù)仍然是機(jī)械制造行業(yè)的主要加工方法。它通過刀具和工件的相互作用去除工件表面的多余材料，以獲得理想的加工形狀、加工精度和表面質(zhì)量的工件。因此，金屬切削加工技術(shù)在本科生的教學(xué)工作中占有重要的地位，機(jī)械類本科生都開設(shè)有關(guān)于數(shù)控機(jī)床、機(jī)械加工制造技術(shù)等相關(guān)課程。隨著技術(shù)的發(fā)展，越來越多的數(shù)控仿真軟件的出現(xiàn)使本科生在數(shù)控機(jī)床操作水平上有了很大的提升，但是對金屬切削過程中涉及的理論并沒有很大改觀。現(xiàn)在許多專家學(xué)者都對金屬切削過程進(jìn)行了研究，但是由于切削過程的復(fù)雜性，還沒有統(tǒng)一的理論來解釋加工過程中的各種物理現(xiàn)象，這對本科生對加工過程的理解造成了一定的困難。而加工過程仿真技術(shù)的出現(xiàn)為這一問題帶來了轉(zhuǎn)機(jī)，本文主要研究加工過程仿真技術(shù)在演示切削加工過程方面對于本科生教學(xué)工作的幫助。

1有限元仿真技術(shù)

有限單元法（FiniteElementMethod,FEM）是一種以計算機(jī)為手段，通過離散化將研究對象變換成一個與原結(jié)構(gòu)近似的數(shù)學(xué)模型，再經(jīng)過一系列規(guī)范化的步驟以求解應(yīng)力，應(yīng)變和位移等參數(shù)的數(shù)值計算方法。它是一種通用的近似計算方法，也是解決工程實(shí)際問題的強(qiáng)有力的數(shù)值計算工具。目前，有限元法在航空，航天，機(jī)械，汽車，鐵路，船舶，交通，建筑，電子，地質(zhì)礦產(chǎn)，水利水電，石油化工，生物醫(yī)學(xué)以及科學(xué)研究領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用，并越來越受到業(yè)界的高度重視?，F(xiàn)在較為流行的有限元分析軟件有ANSYS、ABAQUS、Deform和AdvantEdge等，這些軟件對研究金屬切削過程中的溫度、切屑形狀、刀具應(yīng)力等提供了良好的前后處理和求解環(huán)境。各個有限元軟在單元、建模、材料模型和自適應(yīng)網(wǎng)格能力等方面具有各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢。因此為了有效地模擬切削過程中所關(guān)心的方面和問題，需要綜合考慮分析問題的難易程度和仿真結(jié)果表現(xiàn)形式等多方面的因素，合理地選擇有限元分析軟件。

摘要：雖然中醫(yī)學(xué)所構(gòu)建的龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)難以在簡單系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證，但現(xiàn)代計算機(jī)仿真技術(shù)為中醫(yī)學(xué)提供了復(fù)雜系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室。而面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計與中醫(yī)學(xué)相似的思維方式使之成為可能。運(yùn)用這一技術(shù)可以作出諸如中醫(yī)學(xué)意義上的生理、病證、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，不僅可以對中醫(yī)學(xué)概念、理論、方法的客觀性、有效性、實(shí)用性進(jìn)行證實(shí)，而且有前瞻性和預(yù)測性。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)仿真；復(fù)雜系統(tǒng)；中醫(yī)學(xué)；面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計

1計算機(jī)仿真技術(shù)提供了適合中醫(yī)學(xué)理論的實(shí)驗(yàn)室

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動著整個人類社會的發(fā)展，計算機(jī)的出現(xiàn)，使人類社會由工業(yè)社會向后工業(yè)社會——信息社會過渡。我國著名的科學(xué)家錢學(xué)森說：“我們所設(shè)計的信息體系簡直可以包括全部人類千百年來創(chuàng)造的、而且還在不斷創(chuàng)造的精神財富。而這全部精神財富可以由我們每個人隨手調(diào)用和享受。這不但是從舊的腦力勞動中解放出來，而且是獲得一個偉大的世界，從來未有的高度文化的世界?！藢⒆兊酶鼮槁斆鳎祟惖那斑M(jìn)步伐更將加快。”這位大科學(xué)家以前所未有的高度論述了由計算機(jī)引起的這場技術(shù)革命。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一種嶄新的學(xué)科——仿真學(xué)誕生了，從新藥品的仿真測試到行星和星系的創(chuàng)生模型，以及計算機(jī)化培養(yǎng)皿中生長的數(shù)字生命形式，這是一種新的方法，不是基于直接的觀察和實(shí)驗(yàn)，而是基于從真實(shí)空間向虛擬空間的映射。雖然這項(xiàng)工作仍處于起歩階段，但已足以讓每一顆好奇的心欣喜若狂。在這樣一個偉大的時代，古老的中醫(yī)學(xué)面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。怎樣將計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)融入中醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，是一個值得深思和大膽嘗試的問題。值得慶幸的是，計算機(jī)仿真是建立在復(fù)雜系統(tǒng)理論基礎(chǔ)上的，而中醫(yī)學(xué)理論所描述的正是這樣一個復(fù)雜系統(tǒng)。

當(dāng)伽俐略第一次拿起望遠(yuǎn)鏡仰望太空時，他為人類創(chuàng)造了科學(xué)方法，即用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)關(guān)于世界如何成其為世界的種種假說。于是有了擁有試管、曲頸瓶和本生燈的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，用來探測物質(zhì)內(nèi)核的價值連城的粒子加速器，以及在任何生物實(shí)驗(yàn)室都能看到的解剖青蛙和用顯微鏡觀察植物細(xì)胞。然而，這些都是僅適用于簡單系統(tǒng)中物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的實(shí)驗(yàn)室。現(xiàn)論物理學(xué)家薛定諤（ErwinSchrodinger）在《生命是什么？》一書中寫道：“只要我們涉及活物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，我們就必須面對這樣一個事實(shí)：它是以不能還原成通常的物理學(xué)定律的方式起作用的。原因不在于某種‘新的力’或某種類似的東西支配著活的機(jī)體中的一個個原子，而是其結(jié)構(gòu)不同于任何我們已從試驗(yàn)室研究中認(rèn)識的東西?！盵1]也正因如此，尤其是對于與西醫(yī)學(xué)思維方式大相徑庭的中醫(yī)學(xué)理論，實(shí)驗(yàn)室研究一直是一籌莫展，經(jīng)絡(luò)實(shí)質(zhì)的研究無功而返，各種“證”的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計令人啼笑皆非，中藥的研究幾乎與中醫(yī)理論毫不相干……中醫(yī)學(xué)所構(gòu)建的龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)難以在簡單系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證，這是不難理解的。計算機(jī)仿真學(xué)的出現(xiàn)真值得每一位中醫(yī)界的同仁為此干上一杯，因?yàn)檫@一方法的出現(xiàn)能使中醫(yī)學(xué)多年的“科學(xué)夢”成為現(xiàn)實(shí)！雖然計算機(jī)仿真學(xué)正在起步，而這對中醫(yī)學(xué)來說卻是難得的機(jī)遇，不僅可以揭開其古老而神秘的面紗，而且有望為中醫(yī)學(xué)打開一扇新的大門，開拓更為廣闊的發(fā)展空間。

而將計算機(jī)仿真技術(shù)運(yùn)用于中醫(yī)學(xué)，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，下面將面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計作一簡要介紹。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)仿真；復(fù)雜系統(tǒng)；中醫(yī)學(xué)；面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計

1計算機(jī)仿真技術(shù)提供了適合中醫(yī)學(xué)理論的實(shí)驗(yàn)室

科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，推動著整個人類社會的發(fā)展，計算機(jī)的出現(xiàn)，使人類社會由工業(yè)社會向后工業(yè)社會——信息社會過渡。我國著名的科學(xué)家錢學(xué)森說：“我們所設(shè)計的信息體系簡直可以包括全部人類千百年來創(chuàng)造的、而且還在不斷創(chuàng)造的精神財富。而這全部精神財富可以由我們每個人隨手調(diào)用和享受。這不但是從舊的腦力勞動中解放出來，而且是獲得一個偉大的世界，從來未有的高度文化的世界?！藢⒆兊酶鼮槁斆?，人類的前進(jìn)步伐更將加快?！边@位大科學(xué)家以前所未有的高度論述了由計算機(jī)引起的這場技術(shù)革命。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一種嶄新的學(xué)科——仿真學(xué)誕生了，從新藥品的仿真測試到行星和星系的創(chuàng)生模型，以及計算機(jī)化培養(yǎng)皿中生長的數(shù)字生命形式，這是一種新的方法，不是基于直接的觀察和實(shí)驗(yàn)，而是基于從真實(shí)空間向虛擬空間的映射。雖然這項(xiàng)工作仍處于起歩階段，但已足以讓每一顆好奇的心欣喜若狂。在這樣一個偉大的時代，古老的中醫(yī)學(xué)面臨著前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。怎樣將計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)融入中醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，是一個值得深思和大膽嘗試的問題。值得慶幸的是，計算機(jī)仿真是建立在復(fù)雜系統(tǒng)理論基礎(chǔ)上的，而中醫(yī)學(xué)理論所描述的正是這樣一個復(fù)雜系統(tǒng)。

當(dāng)伽俐略第一次拿起望遠(yuǎn)鏡仰望太空時，他為人類創(chuàng)造了科學(xué)方法，即用實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)關(guān)于世界如何成其為世界的種種假說。于是有了擁有試管、曲頸瓶和本生燈的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室，用來探測物質(zhì)內(nèi)核的價值連城的粒子加速器，以及在任何生物實(shí)驗(yàn)室都能看到的解剖青蛙和用顯微鏡觀察植物細(xì)胞。然而，這些都是僅適用于簡單系統(tǒng)中物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的實(shí)驗(yàn)室?，F(xiàn)論物理學(xué)家薛定諤（ErwinSchrodinger）在《生命是什么？》一書中寫道：“只要我們涉及活物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，我們就必須面對這樣一個事實(shí)：它是以不能還原成通常的物理學(xué)定律的方式起作用的。原因不在于某種‘新的力’或某種類似的東西支配著活的機(jī)體中的一個個原子，而是其結(jié)構(gòu)不同于任何我們已從試驗(yàn)室研究中認(rèn)識的東西?！盵1]也正因如此，尤其是對于與西醫(yī)學(xué)思維方式大相徑庭的中醫(yī)學(xué)理論，實(shí)驗(yàn)室研究一直是一籌莫展，經(jīng)絡(luò)實(shí)質(zhì)的研究無功而返，各種“證”的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計令人啼笑皆非，中藥的研究幾乎與中醫(yī)理論毫不相干……中醫(yī)學(xué)所構(gòu)建的龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)難以在簡單系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室中得到驗(yàn)證，這是不難理解的。計算機(jī)仿真學(xué)的出現(xiàn)真值得每一位中醫(yī)界的同仁為此干上一杯，因?yàn)檫@一方法的出現(xiàn)能使中醫(yī)學(xué)多年的“科學(xué)夢”成為現(xiàn)實(shí)！雖然計算機(jī)仿真學(xué)正在起步，而這對中醫(yī)學(xué)來說卻是難得的機(jī)遇，不僅可以揭開其古老而神秘的面紗，而且有望為中醫(yī)學(xué)打開一扇新的大門，開拓更為廣闊的發(fā)展空間。

而將計算機(jī)仿真技術(shù)運(yùn)用于中醫(yī)學(xué)，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，下面將面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計作一簡要介紹。

2面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計（OOP）概述

摘要：病毒肺炎疫情期間，在教育部“停課不停教、停課不停學(xué)”要求下，各高校積極開展線上理論課程教學(xué)，實(shí)驗(yàn)課程該如何開展，引發(fā)思考。從課前、課中、課后三個角度介入，以“線上＋線下”的方式，探索疫情下護(hù)理學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程多元化的教學(xué)方式，將有效提高教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)資源共享。

關(guān)鍵詞：疫情;護(hù)理學(xué)基礎(chǔ);實(shí)驗(yàn)課程;線上教學(xué)

2020年至今，隨著病毒肺炎疫情的不斷變化，全國高校積極響應(yīng)，全面落實(shí)教育部“停課不停教、停課不停學(xué)”的要求，制定方案并開展線上教學(xué)工作?，F(xiàn)階段，我國信息技術(shù)的發(fā)展以及對教育領(lǐng)域的大力投入已經(jīng)能充分滿足理論課程的線上教學(xué)，但實(shí)踐性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課程在疫情期間開展存在一定難度。筆者將從課前、課中、課后三個角度介入，以“線上＋線下”的方式對護(hù)理學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)進(jìn)行研究。

一、疫情下護(hù)理學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)開展困境

《護(hù)理學(xué)基礎(chǔ)》是護(hù)理專業(yè)課程培養(yǎng)體系中的核心課程之一，是該專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)臨床護(hù)理基本理論知識、基本操作技能的必修課程①。學(xué)習(xí)本課程旨在培養(yǎng)具有良好職業(yè)素質(zhì)和職業(yè)能力的高技能型護(hù)理專業(yè)人才。這門課程的學(xué)習(xí)需要理論聯(lián)系實(shí)際，操作性要求高，重在培養(yǎng)學(xué)生的臨床實(shí)踐能力，為以后的護(hù)理臨床見習(xí)及就業(yè)奠定基礎(chǔ)。護(hù)理學(xué)理論課程利用騰訊會議、釘釘?shù)榷喾N線上教學(xué)平臺基本可以保證教學(xué)進(jìn)度及教學(xué)質(zhì)量，但是實(shí)驗(yàn)課程與理論課程不同，涉及各種用物的準(zhǔn)備、使用和學(xué)生實(shí)際操作能力的訓(xùn)練等。傳統(tǒng)的護(hù)理學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)方法是教師示教、學(xué)生分組練習(xí)、教師糾錯指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)考核、教師評價總結(jié)，但在疫情期間學(xué)校延期開學(xué)、學(xué)生停課在家，傳統(tǒng)的教學(xué)方式顯然是不能正常開展的。若等到疫情結(jié)束再開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一方面學(xué)生會遺忘理論知識，理論和實(shí)際操作不能很好地結(jié)合；另一方面開學(xué)后還有后續(xù)的教學(xué)計劃要開展，疫情期間未修的實(shí)驗(yàn)課太多，開學(xué)后在很短的時間內(nèi)補(bǔ)修實(shí)驗(yàn)課會導(dǎo)致學(xué)習(xí)效果大大降低。此外，對于要參與臨床見習(xí)的學(xué)生來說，開學(xué)后沒有時間補(bǔ)修實(shí)驗(yàn)課。因此，疫情期間護(hù)理實(shí)驗(yàn)教學(xué)該如何既保證進(jìn)度又保證質(zhì)量的開展顯得尤為重要。

二、構(gòu)建線上護(hù)理學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)