國家級虛擬仿真實驗教學(xué)項目是教育部推出的五類"金課"之一。在高校生理學(xué)實驗中,將耗時長、成本大、難度高、安全系數(shù)低以及尖端前沿的實驗內(nèi)容研制成虛擬仿真實驗,不僅拓展了實驗教學(xué)內(nèi)容的廣度和寬度,而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、實驗技能、科研能力和創(chuàng)新能力。本文介紹了作者在制作"學(xué)習(xí)記憶的生理基礎(chǔ)——海馬長時程增強現(xiàn)象"的虛擬仿真實驗軟件過程中,從選題、設(shè)計、制作到不足和修改建議所進(jìn)行的系統(tǒng)總結(jié)。希望在不斷完善該虛擬仿真實驗教學(xué)項目的同時,給同行們提供一些關(guān)于虛擬仿真實驗制作的借鑒經(jīng)驗。 

【文章來源】：高校生物學(xué)教學(xué)研究(電子版). 2020,10(04)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

海馬長時程增強現(xiàn)象的虛擬仿真實驗結(jié)構(gòu)

經(jīng)過和制作公司半年的溝通、磨合和制作,海馬長時程增強現(xiàn)象的虛擬仿真實驗軟件制作基本上達(dá)到了預(yù)期的效果。總體來說設(shè)備平臺模型制作比較順暢,后面實驗流程因為制作人員不熟悉生物知識,溝通起來花了不少時間和精力。本虛擬仿真實驗平臺主要包括腦片切片機(jī)(圖2)、冰盒、腦片孵育系統(tǒng)和電生理記錄平臺:刺激器、放大器、微操縱器、溫度控制器、蠕動泵、防震臺及屏蔽網(wǎng)、配有相關(guān)采集和分析軟件的計算機(jī)(圖3)等。腦片電生理記錄平臺仿真度能夠達(dá)到95%以上,設(shè)備的連接線也完全按照實際情況,這部分也是我們在本實驗軟件中最滿意的地方。實驗?zāi)K一——海馬學(xué)習(xí)記憶功能檢測(圖4):進(jìn)入超市場景,按照操作幫助進(jìn)行場景漫游,找到物體鼠標(biāo)左鍵點擊,直到三個物品全部找到;視圖的左上角提供小地圖引導(dǎo)界面,方便學(xué)習(xí)者操作。啟發(fā)和互動式操作模擬超市購物引入空間記憶的概念和海馬的空間記憶作用。通過學(xué)習(xí)者在虛擬的超市場景中購物,檢測自身海馬的學(xué)習(xí)記憶和空間定位能力,趣味性的引入學(xué)習(xí)記憶腦的高級功能與腦內(nèi)核團(tuán)海馬有關(guān)。實驗?zāi)K二——海馬與阿爾茲海默病(圖5):通過制作的視頻詮釋海馬與阿爾茲海默病發(fā)病的關(guān)系,學(xué)習(xí)和記憶及長時程增強的概念,并在考核模式中配合試題了解學(xué)習(xí)者的掌握程度。實驗?zāi)K三——海馬的立體結(jié)構(gòu)和三條通路(圖6):觀看并交互操作海馬的立體結(jié)構(gòu)和三條通路的視頻和動畫,了解海馬在鼠腦內(nèi)的立體結(jié)構(gòu)及三條通路,并在考核模式中完成相關(guān)試題了解學(xué)習(xí)者的掌握程度。實驗?zāi)K四——小鼠海馬長時程增強現(xiàn)象的記錄(共17步,圖7):進(jìn)入實驗場景后可見整個實驗室內(nèi)部布局,鼠標(biāo)右鍵旋轉(zhuǎn)視角可以看到實驗所需設(shè)備。模塊四長時程增強現(xiàn)象記錄,是本虛擬仿真實驗的核心內(nèi)容,主要通過交互式操作,使學(xué)習(xí)者掌握取腦、修整、切片和孵育的方法,SC-CA1通路興奮性突觸后電位記錄技術(shù),以及輸入輸出(I/O)曲線,雙脈沖易化(PPF)和LTP的記錄方法。實驗?zāi)K五——長時程增強現(xiàn)象的細(xì)胞分子機(jī)制(圖8):通過觀看已出版的LTP機(jī)制的視頻,并在考核模式中完成測試題,使學(xué)習(xí)者掌握長時程增強現(xiàn)象的細(xì)胞分子機(jī)制。圖3 腦片電生理記錄虛擬仿真記錄系統(tǒng)

實驗?zāi)K三——海馬的立體結(jié)構(gòu)和三條通路

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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