虛擬仿真結(jié)合志愿者幫扶在機(jī)能教學(xué)中的應(yīng)用

熊艷 曹飛 曾勇華 金華 張永宏

[摘 要] 為了探討虛擬仿真結(jié)合志愿者幫扶在機(jī)能教學(xué)中的應(yīng)用，為生理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供科學(xué)依據(jù)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)組采用虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合志愿者幫扶教學(xué)模式，對(duì)照組接受傳統(tǒng)教學(xué)模式。與對(duì)照組相比，實(shí)驗(yàn)組能顯著提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成功率，縮短動(dòng)物手術(shù)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)成績(jī)得分（P<0.05）;實(shí)驗(yàn)組學(xué)生對(duì)多項(xiàng)教學(xué)效果的認(rèn)可程度、對(duì)教學(xué)方式的滿意度均顯著高于對(duì)照組（P<0.05）。同時(shí)志愿者的技術(shù)操作水平與理論水平100%提升。虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合志愿者幫扶模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，能顯著提高生理學(xué)實(shí)驗(yàn)（機(jī)能學(xué)）的教學(xué)效果。

[關(guān)鍵詞] 虛擬實(shí)驗(yàn);志愿者幫扶;“影響尿液的生成因素”實(shí)驗(yàn)教學(xué)

[中圖分類號(hào)] G642.41 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1674-9324（2022）10-0157-04 [收稿日期] 2021-07-01

生理學(xué)是一門理論性、實(shí)踐性均很強(qiáng)的學(xué)科，因此機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)生理學(xué)教學(xué)有著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在消耗大量的教學(xué)資源、實(shí)驗(yàn)時(shí)間固定、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)無(wú)法保障等問(wèn)題。近年來(lái)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，虛擬實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)更加生動(dòng)，且不受時(shí)間限制。本課題組將虛擬實(shí)驗(yàn)與志愿者幫扶結(jié)合，應(yīng)用于生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，探討虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合志愿者幫扶教學(xué)模式的教學(xué)效果。

一、對(duì)象與方法

（一）對(duì)象

選取2021年1月—2021年8月在南昌大學(xué)撫州醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)2018級(jí)學(xué)生為授課對(duì)象共60人，采用計(jì)算機(jī)隨機(jī)分配原則分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組各30例，其中實(shí)驗(yàn)組中男生12例，女生18例，年齡19～22歲（均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差歲），均采用虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合志愿者幫扶教學(xué)法;對(duì)照組中男生12例，女生18例，年齡19～22歲（均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差歲），均采用常規(guī)的教學(xué)模式。兩組學(xué)生在性別、年齡比較上差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）。

（二）方法

兩組學(xué)生所學(xué)習(xí)的“影響尿液生成因素”教學(xué)內(nèi)容由相同的授課教師采用不同的教學(xué)方式展開(kāi)教學(xué)。對(duì)照組學(xué)生采用經(jīng)典教學(xué)模式：帶教老師講授教學(xué)內(nèi)容后，直接進(jìn)行實(shí)體實(shí)驗(yàn);實(shí)驗(yàn)組學(xué)生采用虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合志愿者幫扶教學(xué)模式：帶教老師講授教學(xué)內(nèi)容后，進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，然后結(jié)合志愿者幫扶開(kāi)展實(shí)體實(shí)驗(yàn)。課程結(jié)束后，學(xué)生完成相關(guān)知識(shí)的測(cè)試，實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書(shū)寫(xiě)，以及問(wèn)卷調(diào)查并給出評(píng)分。

1.傳統(tǒng)教學(xué)模式。在實(shí)體實(shí)驗(yàn)前，帶教老師對(duì)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)理論知識(shí)，實(shí)驗(yàn)原理，實(shí)驗(yàn)操作步驟進(jìn)行詳細(xì)的講解。學(xué)生根據(jù)帶教老師講解進(jìn)行實(shí)體實(shí)驗(yàn)：動(dòng)物手術(shù)操作，包括麻醉，氣管插管，分離迷走神經(jīng)和頸總動(dòng)脈，頸總動(dòng)脈插管，輸尿管插管等手術(shù)操作，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目觀察（靜注20ml生理鹽水，觀察尿量的變化;刺激一側(cè)迷走，使血壓降至50mmHg左右，維持30s，觀察尿量的變化;靜注0.01%去甲腎上腺素0.5ml，觀察尿量變化;靜注呋塞米按照體重5mg/kg，觀察尿量變化等），獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

2.虛擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合志愿者幫扶教學(xué)模式。利用成都泰盟公司開(kāi)發(fā)的VBL-100型軟件構(gòu)建生理學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。學(xué)生通過(guò)該平臺(tái)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)相關(guān)理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)操作步驟，并在志愿者的幫扶下自行進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)操作，并完成同上實(shí)體實(shí)驗(yàn)操作。

（三）教學(xué)效果評(píng)價(jià)指標(biāo)

采用動(dòng)物手術(shù)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)成功率、成績(jī)分析法和問(wèn)卷調(diào)查法，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。手術(shù)時(shí)間：從開(kāi)始麻醉到完成膀胱導(dǎo)尿的總時(shí)間;實(shí)驗(yàn)成功率：每組實(shí)驗(yàn)成功學(xué)生數(shù)/每組學(xué)生總?cè)藬?shù)*100%;教學(xué)滿意度：（每組滿意+基本滿意學(xué)生數(shù)）/每組學(xué)生總?cè)藬?shù)*100%。

（四）統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS20.1統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和分析，數(shù)值型數(shù)據(jù)組間差異采用t檢驗(yàn)方法分析，計(jì)數(shù)型數(shù)據(jù)組間差異采用卡方檢驗(yàn)方法或非參數(shù)檢驗(yàn)方法分析。

二、結(jié)果

（一）實(shí)驗(yàn)操作效果分析

實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的動(dòng)物手術(shù)時(shí)間顯著低于對(duì)照組，實(shí)驗(yàn)成績(jī)得分顯著高于對(duì)照組（P<0.05）;實(shí)驗(yàn)結(jié)果成功情況顯著高于對(duì)照組（P<0.05）。

（二）教學(xué)效果的主觀性評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)組學(xué)生對(duì)多項(xiàng)教學(xué)效果的認(rèn)可程度顯著高于對(duì)照組（P<0.05）;在“有更多機(jī)會(huì)學(xué)習(xí)討論不同的案例”一項(xiàng)的比較中，兩組學(xué)生的認(rèn)可程度無(wú)顯著差異（P>0.05）（見(jiàn)表2）。

（三）學(xué)生對(duì)教學(xué)滿意度評(píng)估

實(shí)驗(yàn)組學(xué)生對(duì)教學(xué)模式的滿意度明顯高于對(duì)照組，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。詳見(jiàn)表3。

三、討論

（一）傳統(tǒng)教學(xué)模式呈現(xiàn)出的缺陷及其影響

傳統(tǒng)教學(xué)模式中帶教老師的講解相對(duì)抽象，在示教演示環(huán)節(jié)，部分學(xué)生由于視野有限無(wú)法清晰看到演示過(guò)程，致使學(xué)生參與度低，實(shí)驗(yàn)積極性下降[3]。

在實(shí)體實(shí)驗(yàn)中，由于學(xué)生首次參與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，往往表現(xiàn)得畏首畏尾，一旦出現(xiàn)非預(yù)期情況如操作不當(dāng)造成出血，更是手忙腳亂，進(jìn)而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。本文探討的“影響尿液生成因素”實(shí)驗(yàn)中做輸尿管插管是一個(gè)較為困難的實(shí)驗(yàn)操作步驟，對(duì)于沒(méi)有實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生來(lái)說(shuō)很難快速準(zhǔn)確的完成。與此同時(shí)，很多的學(xué)生由于對(duì)家兔解剖結(jié)構(gòu)的模糊，尋找輸尿管出現(xiàn)錯(cuò)誤，引起在動(dòng)物手術(shù)操作過(guò)程中，出現(xiàn)部分操作對(duì)動(dòng)物的損傷較大，最終導(dǎo)致應(yīng)激性無(wú)尿，直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的觀察。傳統(tǒng)的教學(xué)模式中大部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不理想，導(dǎo)致學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了較強(qiáng)的挫敗感，對(duì)以后的實(shí)驗(yàn)積極性也大大降低，在一定的程度上，直接影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

（二）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)及取得的效果

虛擬實(shí)驗(yàn)恰恰彌補(bǔ)了這些缺點(diǎn)，有效解決了示教環(huán)節(jié)中視野受限的問(wèn)題。在虛擬實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)上學(xué)生可以反復(fù)觀看視頻，反復(fù)操作練習(xí)，遇到難點(diǎn)問(wèn)題可針對(duì)性學(xué)習(xí)[3]。

首先，虛擬實(shí)驗(yàn)通過(guò)虛擬視頻的方式有效表達(dá)了一些理論知識(shí)中難以理解的專業(yè)術(shù)語(yǔ)和專業(yè)名詞，進(jìn)一步協(xié)助學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的掌握;其次，虛擬實(shí)驗(yàn)用模擬實(shí)驗(yàn)的方式還原真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，讓學(xué)生更加直觀的了解實(shí)驗(yàn)過(guò)程，對(duì)動(dòng)物的基本解剖結(jié)構(gòu)有著更加清晰的認(rèn)識(shí)。通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅增加了對(duì)手術(shù)的信心，而且在動(dòng)物手術(shù)過(guò)程中，減少了對(duì)實(shí)驗(yàn)家兔不必要的損傷，加快了手術(shù)的進(jìn)程，提高了手術(shù)效率和實(shí)驗(yàn)的成功率。

生理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富，既包含了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的基礎(chǔ)操作教學(xué)（常用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的捉拿和固定、給藥方法、去毛和處死方法），又有針對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)和泌尿系統(tǒng)（尿液生成的影響因素）的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，相比傳統(tǒng)的教學(xué)模式，其內(nèi)容所涉及的器官系統(tǒng)更為廣泛[1]。在一個(gè)仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源共享和確保實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的安全性，滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，在一定程度上節(jié)約實(shí)驗(yàn)動(dòng)物等教學(xué)成本，開(kāi)展虛擬教學(xué)也彌補(bǔ)教學(xué)資源的不足[2]。同時(shí)實(shí)行志愿者幫扶教學(xué)，有效解決實(shí)驗(yàn)課時(shí)的限制，提升實(shí)體實(shí)驗(yàn)的成功概率。

（三）開(kāi)展校園志愿者服務(wù)的優(yōu)勢(shì)及其影響

在學(xué)生志愿者的指導(dǎo)下，參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生對(duì)虛擬系統(tǒng)有著更加全面的了解。實(shí)際操作時(shí)在學(xué)生志愿者的幫扶指導(dǎo)下，實(shí)驗(yàn)的成功性和準(zhǔn)確性也得到了大幅的提高，學(xué)生能得到合理的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)以后的實(shí)驗(yàn)充滿了信心。同時(shí)大大減輕了老師的工作負(fù)擔(dān)，促進(jìn)學(xué)生對(duì)于動(dòng)手操作的渴望。學(xué)生志愿者對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作的理解在學(xué)生群體中可以起到榜樣作用，促使參加實(shí)驗(yàn)的學(xué)生向優(yōu)秀學(xué)生志愿者學(xué)習(xí)，為成為下一個(gè)優(yōu)秀學(xué)生志愿者而做出相應(yīng)的努力，在一定的程度上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，為學(xué)生建立“人人為我，我為人人”正確的志愿服務(wù)精神起到促進(jìn)作用。與此同時(shí)，學(xué)生志愿者在講解實(shí)驗(yàn)、指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，不斷學(xué)習(xí)，查漏補(bǔ)缺，不斷優(yōu)化自身，為未來(lái)學(xué)習(xí)增加強(qiáng)大的動(dòng)力。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)志愿者是我們?cè)谶x擇志愿者活動(dòng)項(xiàng)目中，通過(guò)反復(fù)推敲、仔細(xì)論證、層層篩查、優(yōu)中取優(yōu)的方式最終選擇出最合理的項(xiàng)目，充分發(fā)揮了競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的效用[6]。同時(shí)參與者不斷追求，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新性，教學(xué)經(jīng)費(fèi)的利用率達(dá)到合理配置。同時(shí)增強(qiáng)學(xué)生的主體意識(shí)，參與性持續(xù)增強(qiáng)，進(jìn)而將活動(dòng)中學(xué)生的主體地位淋漓盡致地展現(xiàn)出來(lái)。如果不開(kāi)展學(xué)生志愿者活動(dòng)，那么學(xué)生缺少志愿服務(wù)理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，不能滿足自我價(jià)值實(shí)現(xiàn)需求，能力培訓(xùn)欠缺，不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)[6]。參加多樣化的服務(wù)項(xiàng)目也能滿足志愿者的心理需求，他們說(shuō)“在實(shí)驗(yàn)室服務(wù)期間，我感覺(jué)我是被需要的，因?yàn)楸恍枰?，幸福感油然而生，感覺(jué)自己是有價(jià)值的”，這就是開(kāi)展志愿服務(wù)的目的，一定程度上達(dá)到了學(xué)生的心理需求。大學(xué)生的心理需求可以概括為求知、奉獻(xiàn)、榮譽(yù)、歸屬等，而這些都可以在志愿服務(wù)過(guò)程中獲得。志愿服務(wù)經(jīng)歷能豐富個(gè)體社會(huì)心理，對(duì)于培育大學(xué)生的社會(huì)信任有著不可替代的作用[4]。而在我院校園志愿服務(wù)已經(jīng)取得良好效果，作為實(shí)驗(yàn)室志愿者負(fù)責(zé)人，實(shí)驗(yàn)室志愿者服務(wù)與高校教育相結(jié)合的研究取得良好的教學(xué)效果，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，這是一種提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和培養(yǎng)大學(xué)生綜合素質(zhì)的有效途徑[5]。

本研究生理學(xué)實(shí)驗(yàn)“影響尿液生成的因素”虛擬仿真結(jié)合志愿者幫扶在實(shí)體實(shí)驗(yàn)中的聯(lián)合教學(xué)模式，從整體上提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的掌控能力，課堂氣氛活躍，激發(fā)學(xué)生對(duì)排泄系統(tǒng)的學(xué)習(xí)興趣，提升創(chuàng)新思維和實(shí)際解決問(wèn)題的能力，增進(jìn)團(tuán)隊(duì)溝通協(xié)作。實(shí)驗(yàn)教學(xué)靈活多樣，有趣生動(dòng)，學(xué)生滿意度高，為不斷提升和改善生理機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法提供了一條有效的途徑。

（課題組成員：曹飛、廖海榮、花誰(shuí)珍、王梅香）

參考文獻(xiàn)

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Application of Virtual Simulation and Volunteer Assistance in Function Enginery Teaching

XIONG Yan1， CAO Fei1， ZENG Yong-hua1， JIN Hua2， ZHANG Yong-hong1

（1.Fuzhou Medical College of Nanchang University， Nanchang， Jiangxi 344000， China; 2. The First Affiliated Hospital of Anhui University of Chinese Medicine， Hefei， Anhui 230022， China）

Abstract： In order to provide the basis for the application of the virtual teaching mode in the experiment group and the reform of the virtual teaching mode in the experiment group， in the experimental group， we use the virtual experiment combined with volunteer help teaching mode， and in the control group we use the traditional teaching mode. Compared with the control group， the experimental group can significantly improve the experimental success rate of students， shorten the animal operation time and improve the experimental score （P < 0.05）. The recognition of multiple teaching effects and the satisfaction of teaching methods in the experimental group are significantly higher than those in the control group （P < 0.05）. At the same time， the technical operation level and theoretical level of volunteers are 100% improved. Compared with the traditional teaching mode， the virtual experiment combined with volunteer assistance mode can significantly improve the teaching effect of physiological experiment.

Key words： virtual experiment; volunteer assistance; experimental teaching of “factors affecting the formation of urine”