生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐與探索

（菏澤醫(yī)學(xué)?？茖W(xué)校，山東 菏澤 274000）

生理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)性很強(qiáng)的學(xué)科，生理學(xué)實(shí)驗(yàn)是生理學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的一個(gè)重要手段。由于本課程是醫(yī)學(xué)生初次接觸的機(jī)能實(shí)踐操作課，實(shí)驗(yàn)操作較形態(tài)學(xué)課程復(fù)雜，需要一定的操作技能，加上實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限，很多學(xué)生因?yàn)椴僮鞑皇炀毝鴮?dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，全班學(xué)生實(shí)驗(yàn)都以失敗告終的也時(shí)常發(fā)生。另外，由于各種原因如擴(kuò)招后學(xué)生數(shù)量增加，師資力量、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相對(duì)不足以及實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)緊張[1]，不能保證每個(gè)學(xué)生都有動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，因而在一定程度上影響學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。傳統(tǒng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維有一定的局限性。隨著計(jì)算機(jī)，多媒體，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)作為一門新興的實(shí)驗(yàn)技術(shù)迅速崛起[2]。因此，針對(duì)以上問(wèn)題，我們選擇了2010級(jí)全日制?？谱o(hù)理系學(xué)生開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并進(jìn)行了教學(xué)效果的調(diào)查研究?，F(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 研究對(duì)象 隨機(jī)抽取2009級(jí)護(hù)理系學(xué)生120名與進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的2010級(jí)護(hù)理系學(xué)生120名，2009級(jí)為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)組，2010級(jí)為虛擬實(shí)驗(yàn)組。兩組學(xué)生在入學(xué)成績(jī)及學(xué)習(xí)《生理學(xué)實(shí)驗(yàn)》前其他課程學(xué)習(xí)成績(jī)沒(méi)有明顯差異。

1.2 教學(xué)方法 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，即學(xué)生按照課堂上教師的講解進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)和操作。虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)是一種新興的計(jì)算機(jī)技術(shù)，利用計(jì)算機(jī)硬件和軟件集成，提供一種實(shí)時(shí)、三維的虛擬環(huán)境。使用者可以進(jìn)入該虛擬環(huán)境，通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)和與該世界溝通，并可借助交互軟件和特殊的傳感設(shè)備進(jìn)行交互操作[3]。虛擬實(shí)驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)仿真軟件來(lái)模擬實(shí)驗(yàn)的環(huán)境及過(guò)程，讓學(xué)生通過(guò)計(jì)算機(jī)操作來(lái)做實(shí)驗(yàn)，來(lái)加強(qiáng)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。該軟件分為兩大部分：常規(guī)學(xué)生實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[4]。常規(guī)學(xué)生實(shí)驗(yàn)部分：學(xué)生在上實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，并登錄虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)了解原理和方法，模擬操作實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)部分：由學(xué)生自行選擇實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、觀察指標(biāo)、實(shí)驗(yàn)藥物然后開(kāi)展相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性。在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上再進(jìn)行傳統(tǒng)生理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1.3 教學(xué)效果評(píng)價(jià) 設(shè)計(jì)問(wèn)卷調(diào)查，反饋學(xué)生對(duì)實(shí)行虛擬實(shí)驗(yàn)的意見(jiàn)；進(jìn)行實(shí)驗(yàn)考試，兩年試題在題目難易度相當(dāng)，通過(guò)分析比較實(shí)行虛擬實(shí)驗(yàn)前后學(xué)生實(shí)驗(yàn)考試的成績(jī)，判斷虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的影響。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 學(xué)生考試成績(jī)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，組間數(shù)據(jù)進(jìn)行t檢驗(yàn)及χ2檢驗(yàn)。

2 結(jié)果

2.1 學(xué)生對(duì)開(kāi)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)滿意度的分析 問(wèn)卷就120名學(xué)生對(duì)利用課余時(shí)間開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)是否滿意的情況進(jìn)行調(diào)查，滿意的占77.50%（93人），不滿意的占22.50%（37人）。調(diào)查結(jié)果表明，學(xué)生對(duì)開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)是非常滿意的。

2.2 學(xué)生對(duì)基本知識(shí)點(diǎn)和基本操作技能的掌握情況分析 問(wèn)卷就120名學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容（兔呼吸運(yùn)動(dòng)的調(diào)節(jié)）進(jìn)行了調(diào)查，開(kāi)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)前對(duì)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容明白者29人，占24.17%，不太明白者74人，占61.67%，不明白者17人，占14.16%。開(kāi)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)后對(duì)本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容明白者91人，占75.83%，不太明白者22人，占18.33%，不明白者7人，占5.84%。2.3學(xué)生實(shí)驗(yàn)考試成績(jī)分析 見(jiàn)表1。

表1 成績(jī)分析（%，±s)

表1 成績(jī)分析（%，±s)

注：*P＜0.05

考試分?jǐn)?shù) 2009級(jí) 2010級(jí)＜60分 23.33 4.17*61～79分 47.5 36.67*80～100分 29.17 59.16*平均分 63.24±12.13 81.31±11.67

3 討論

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般以活體動(dòng)物為研究對(duì)象，通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)人為地創(chuàng)造一定的條件，從而觀察其生理活動(dòng)或認(rèn)識(shí)某種生理過(guò)程。在實(shí)驗(yàn)課教師講，學(xué)生跟著做，遇到問(wèn)題找教師解決，抑制了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。生理學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)醫(yī)學(xué)生來(lái)說(shuō)是難度較大的操作技能，成功率低，浪費(fèi)大量動(dòng)物。再者所有學(xué)生都做同一實(shí)驗(yàn)，不能滿足不同層次學(xué)生的需求。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，開(kāi)設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)。生理實(shí)驗(yàn)所用動(dòng)物價(jià)格較昂貴，儀器損耗也較大，開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生可以通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)反復(fù)練習(xí)，既達(dá)到了學(xué)習(xí)的目的，又節(jié)省了開(kāi)支，減少了儀器損耗。一套軟件可供多個(gè)年級(jí)、不同專業(yè)、不同層次的學(xué)生使用，節(jié)省了開(kāi)支。2）提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的成功率。在實(shí)驗(yàn)課之前，學(xué)生登錄虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，做到心中有數(shù)，減少了盲目操作。每個(gè)實(shí)驗(yàn)操作仿真，充分應(yīng)用多媒體豐富直觀的表達(dá)形式，將仿真動(dòng)畫，實(shí)驗(yàn)錄像以及操作說(shuō)明有機(jī)結(jié)合，既表達(dá)整體，也表達(dá)細(xì)節(jié)，便于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的充分了解和掌握。3）有利于教學(xué)條件的改善。開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可隨時(shí)根據(jù)自己的需要進(jìn)行不同的實(shí)驗(yàn)，克服了動(dòng)手操作機(jī)會(huì)少的現(xiàn)象，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。4）有利于激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。學(xué)生可以自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，打破傳統(tǒng)教學(xué)的弊端。5）提高教師開(kāi)發(fā)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的能力。軟件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)部分由本校教師自主研發(fā)，為滿足學(xué)生需要，教師就必須不斷開(kāi)發(fā)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。教師可以將自己的實(shí)驗(yàn)圖片，實(shí)驗(yàn)錄像，實(shí)驗(yàn)原理和操作文字加入到系統(tǒng)中，從而擴(kuò)充系統(tǒng)的實(shí)用性。

虛擬實(shí)驗(yàn)也有缺點(diǎn)：生理學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)，要求學(xué)生有一定的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和動(dòng)手能力，虛擬實(shí)驗(yàn)又利于鍛煉學(xué)生的動(dòng)手操作能力。虛擬實(shí)驗(yàn)中的干擾因素相對(duì)于真實(shí)實(shí)驗(yàn)較少，不利于學(xué)生對(duì)干擾因素的分析，不利于培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度[5]。

通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，方便了學(xué)生自主學(xué)習(xí)，改進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段；但是，虛擬實(shí)驗(yàn)不能完全替代真實(shí)實(shí)驗(yàn)，只是對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的一種延伸和強(qiáng)化。因此，在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)虛實(shí)結(jié)合。

[1]林桂平，向秋玲，王淑珍，等.虛擬實(shí)驗(yàn)及其在生理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.醫(yī)學(xué)教育探索，2007，6（10）：948-949.

[2]張剛，羅小華，賀利芳.構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008，27（3）：57-58.

[3]王金榮，呂小定，趙巍.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與醫(yī)學(xué)教育［J］.中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，1998，12（3），138-140.

[4]韓瑩，高興亞，戚曉紅，等生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立與應(yīng)用［J］.醫(yī)學(xué)教育，2005，8（4）：63-65.

[5]徐靜，孫藝平，王冬梅.虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)在機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)中之比較［J］.醫(yī)學(xué)與哲學(xué)（人文社會(huì)醫(yī)學(xué)版），2009，30（6）:75-76.