醫(yī)學機能實驗學中開展虛擬仿真實驗教學的調查及分析

齊曉娟，李光偉，盧長柱，沈云虹，朱坤杰

(齊齊哈爾醫(yī)學院基礎醫(yī)學院，黑龍江 齊齊哈爾 161006)

醫(yī)學機能實驗學是將生理學、藥理學、病理生理學等基礎醫(yī)學三大機能學科的實驗內容進行有機結合形成的一門自成體系，獨立開課、單獨考核的基礎醫(yī)學綜合性實踐課程，是一門基礎階段以動物為虛擬患者的“臨床前實習課”。本課程以實驗教學(約占總學時的90%)為主，大量用到實驗動物，涉及多種實驗操作技能，在增加理論知識的直觀性，加強學生對理論知識的理解和掌握[1-2]的同時，可提高學生實踐技能、分析解決問題的綜合能力。但由于目前傳統(tǒng)的教學資源有限、教學模式單一[3]，活體動物實驗的直接切入對學生最初的實踐過程是一個挑戰(zhàn)，也使動物實驗的效率降低。為此我校機能實驗教學中心引入虛擬仿真教學過程，學生在進行活體動物實驗前即完成計算機上的虛擬操作，使學生在虛擬的環(huán)境下體驗動物操作的仿真意境，增強學生對醫(yī)學機能實驗學課程的興趣，提高機能實驗課教學效果。目前已經(jīng)在本科醫(yī)學機能實驗學課程教學中應用近4年，涉及的專業(yè)包括臨床醫(yī)學專業(yè)、口腔專業(yè)、精神衛(wèi)生專業(yè)、藥學、護理、公共衛(wèi)生等專業(yè)應用，隨機抽取不同專業(yè)在校本科生進行問卷調查，結果顯示學生對虛擬仿真實驗的教學效果反應良好。

一、對象與方法

(一) 對象。

已完成第三學期部分虛擬實驗內容，并于第六學期繼續(xù)進行虛擬實驗的2015級臨床醫(yī)學專業(yè)、口腔專業(yè)、精神衛(wèi)生專業(yè)、藥學專業(yè)的202名本科學生。

(二) 研究方法。

1.調查問卷。調查采用問卷星形式進行網(wǎng)上問卷調查的方法進行，主要調查機能虛擬實驗的形式、內容、方法、效果、感受及滿意度。共發(fā)放問卷202份，收回202份。

2.統(tǒng)計方法。采用百分比法對所有納入研究的變量進行統(tǒng)計分析。

二、結 果

本調查共發(fā)放問卷202份，收回202份，其中有效問卷202份，回收率100%，有效率100%。認為虛擬實驗可提高機能實驗課學習興趣的占76.24%。認為虛擬實驗可促進學生學習的占93.56%。6.44%的學生認為虛擬實驗不能替代真實實驗，不能實現(xiàn)會操作的最終目標。學生們普遍贊成采用虛擬實驗上課(占92.57%)，最希望機能實驗課采用實際操作加虛擬仿真、視頻等多媒體有機結合的方式(占70.3%)進行授課。

對各專業(yè)學生關于機能虛擬仿真實驗教學模式進行了12個問題30個條目問卷調查顯示，98.51%的學生了解虛擬實驗，67.33%的學生上過虛擬實驗，95.54%的學生愿意第一時間嘗試學習虛擬實驗，76.73%的學生喜歡虛擬實驗和傳統(tǒng)實驗相結合的學習模式。認為虛擬實驗學習更有效的占34.65%，虛擬實驗和傳統(tǒng)學習差不多的36.14%。有48.52%的學生不希望機能實驗課完全取消虛擬實驗教學的形式，85.14%的學生認為虛擬實驗對機能實驗課的學習有幫助或非常有幫助。41.09%的學生希望虛擬實驗和傳統(tǒng)課堂同步，直接作為教學手段在課上使用，55.94%的學生希望虛擬實驗可以作為輔助教學手段，供學生課下鞏固學習使用。

認為虛擬實驗可以提高實踐能力(占78.22%)、自主解決問題能力(占65.35%)、智力水平(占45.54%)、決策能力(占44.55%)、創(chuàng)新能力(占40.59%)、批判性思維能力(占32.18%)，虛擬實驗還可以用于實驗預習(占77.72%)、實驗復習(占76.73%)、課堂教學(占67.82%)、真實環(huán)境不允許的情況(占67.33)以及科研實驗(占41.58%)等相關方面。

學生希望虛擬實驗軟件應有配置實驗過程講解及字幕(占73.76%)、答疑(占55.45%)、在線討論(占51.98%)、設置闖關(占44.55%)、競賽模式(占42.57%)、反饋學習記錄(占42.57%)等功能。

另外調查問卷還涉及到了有關虛擬實驗效果的8個方面：(1)完成虛擬實驗后學生能清楚地掌握實驗原理(占55.45%)；(2)虛擬實驗能幫助清楚地掌握實驗步驟(占69.31%)；(3)虛擬實驗中，能與其他同學進行合作(占52.48%)；(4)實際操作中遇到困難，能回憶虛擬實驗以解決問題(占58.91%)；(5)完成虛擬仿真實驗后，能獨立完成動物實驗(占34.16%)；(6)完成虛擬實驗后，能在課堂上迅速熟悉實驗器材和實驗操作(占46.53%)；(7)能在實際實驗課堂上解決虛擬實驗中產(chǎn)生的問題(占33.17%)；(8)通過對虛擬實驗平臺的使用，對實驗課更有興趣(占35.1%)。

三、討 論

(一) 加強了學生對動物實驗的基本操作能力。

機能實驗大多是借助于實驗動物進行操作的實驗，當教師在講解實驗步驟時，缺乏形象感，示教時，由于學生人數(shù)較多，實驗標本的視野范圍相對較小，無法讓每位學生都觀看清楚。通過醫(yī)學機能虛擬仿真教學軟件，學生可以先觀看實驗錄像，然后通過模擬實驗來加深對實驗操作的理解和領會。如家兔的麻醉及動脈插管、蛙類及小鼠手術等基本操作，步驟非常細致、清晰，如忘記步驟，軟件有提示，并且可以反復回放，大大加強了學生對動物實驗的基本操作能力，使學生獲得了非常深刻的印象，提高了傳統(tǒng)實驗的成功率。

(二) 提高了學生的學習興趣。

虛擬實驗系統(tǒng)設計生動有趣，直觀性強，仿真度高，并且當操作錯誤時有提示，避免了傳統(tǒng)實驗操作過程中因實驗方法或操作錯誤失誤帶來的實驗結果的錯誤。學生可以對虛擬實驗進行反復操作，加深對正確實驗方法的記憶，使學生的學習興趣足、效率高、教學效果好。

(三) 虛擬實驗和傳統(tǒng)實驗結合，可提高實驗效果。

通常在傳統(tǒng)實驗課之前，學生先通過虛擬實驗中的實驗錄像及模擬實驗可以熟悉并掌握關鍵實驗步驟，這樣在真正做傳統(tǒng)實驗時就能對實驗步驟清晰明了，做到心中有數(shù)，大大地提高了實驗成功率。

(四) 節(jié)省教學資源，增加學生參與實驗的機會，同時培養(yǎng)了學生的自主學習能力。

由于虛擬實驗平臺可反復進行實驗操作，大大節(jié)約了實驗成本，增加了學生參與實驗的機會，并且有些實驗中涉及的有毒有害藥品，學生在虛擬實驗中可以反復操作，不清楚的可以回放錄像，增加了實驗的安全性和成功率，培養(yǎng)了學生主動學習、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

(五) 虛擬仿真系統(tǒng)在教學應用中的不足及彌補措施。

虛擬實驗不能完全替代傳統(tǒng)的機能實驗，學生無法完全體會真實實驗的復雜性，不能真正達到鍛煉實驗操作技能的目的，通過虛擬實驗和真實實驗相結合的教學方式，可幫助學生加深對實驗操作要點的理解和掌握[4]。畢竟虛擬實驗是學生通過計算機完成的，缺乏傳統(tǒng)實驗中同學之間的溝通和協(xié)作。采取虛擬實驗在先，傳統(tǒng)實驗在后，虛實互補，可以彌補虛擬實驗的不足，有效的提高學生的實驗動手操作能力。

總之，機能虛擬仿真實驗是一種新型的教學手段，可提高學生的學習興趣，有益于鍛煉學生的實驗技能及自主分析及解決問題的能力。虛擬實驗與傳統(tǒng)實驗有機結合，可有效的提高機能實驗教學質量。