虚拟实验室在营养与食品卫生实验教学中的应用

邹堂斌+宋刚+王长秀+翟璐+刘雨果

（广东医科大学公共卫生学院，广东 东莞 523808）

摘要：为探讨虚拟实验教学在《营养与食品卫生学》中的应用效果，将2013级食品安全专业学生分为两组：1、2班67人为实验组，在实验课前接受虚拟实验教学，并在学期结束时进行满意度问卷调查；3、4班学生72人为对照组，课前不进行虚拟实验教学。每次课程结束后所有学生进入网络题库完成相同的作业。实验组学生在作业完成情况以及学习自主能力、实验课效率等方面都优于对照组学生（P<0.05）。结果表明，虚拟实验教学有利于提高实验教学的效果与质量，有利于培养学生的实验兴趣和操作能力。

关键词：虚拟实验教学；营养与食品卫生学；预防医学

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）13-0277-02

预防医学是一门理论和实践相结合的应用型学科，实验教学是预防医学教学的重要环节，通过实验教学有助于培养学生应用所掌握的实验技术解决问题的能力。由于受传统观念“重理论，轻实践”的影响，有相当一部分学生在实验操作中主动性不强，造成学习效果不佳和实验资源的浪费[1]。如何提高教学质量，培养学生的专业技能知识和创新思维能力，是教学改革的一个重要课题。

虚拟实验室是在计算机多媒体技术、网络技术以及虚拟现实技术的基础上发展而来的，用户通过点击鼠标和拖曳操作，就能在虚拟环境中完成场景体验和交互[2，3]。为了了解虚拟实验教学与传统实验教学的效果差异，本课题选取营养与食品卫生学这一门预防医学的主干课程，将虚拟实验室引入到实验教学中，突破传统面对面统一教学模式的限制，通过教学资源共享，调动学生对科学研究的兴趣，也有助于培养学生科学思维和创新意识。

一、研究对象与方法

1.研究对象。以我校2013级食品安全专业本科学生为研究对象，其中1、2班67人为实验组，3、4班学生72人为对照组。

2.研究内容。虚拟实验室分为：《营养与食品卫生学》的三个实验教学项目、涉及到的基本实验操作技能、常用仪器三个大模块，通过文字表格、视频、图谱、Flash动画、电子讲稿和电子教材等多种表现形式，涵盖了危险有机溶剂的实验室安全操作，哥特里法抽提样品的碱水解法、油脂酸败測定等内容。

实验课开始前，实验组学生通过学号登录到虚拟实验室平台，可以通过电子文稿预习基本理论，观看动画放映的操作过程，同时还有场景模拟操作，使学生从视听和感觉上达到身临其境。实验组学生除了课前登录到虚拟实验室进行预习外，实验课的内容和授课教师均与对照组学生接受的相同。

3.研究方法。在三次实验教学完成后，对实验组学生进行虚拟实验教学方法效果的问卷调查，并设有访谈性的开放式问题，主要内容有对虚拟实验教学的意见和建议，与传统实验教学相比有何优势与不足等，以便掌握全面开展虚拟实验教学的可行性并总结经验。在参照文献[4，5]的基础上自行设计问卷，内容包括是否了解虚拟教学，对实施虚拟教学的认同和学习效果等方面的调查，每个条目分5个等级，计分方法为：完全认同=5、基本认同=4、不清楚=3、基本不认同=2、完全不认同=1。

另外，每次实验课结束后，两个测试组的学生登录到网上的虚拟题库，完成当次实验课相关的习题，并由实验教师给予评分。分别计算出两组的优秀率、良好率和合格率。得分保留作为后续统计分析的数据。

4.统计学分析。采用SPSS17.0软件进行数据统计分析处理，所有数据以均数±标准差（±S）表示，组间比较采用t检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

二、结果

1.学生对虚拟实验室教学的调查结果。课程结束后向实验组学生发放有关虚拟实验教学认同情况的调查问卷，共发放67份，回收67份，经逻辑筛选后，67份问卷作答均符合标准，有效回收率100%。

被调查的67名学生中有56名（83.6%）认同实验课前进行虚拟实验教学的模式。对于有关虚拟教学的效果认同度、加强对实验的兴趣、增强动手操作、提高实验技能等内容的认同度均达到87%以上。对相关数据进行统计学分析发现，虚拟实验教学在促进学生掌握知识、加强对实验兴趣、增强动手操作、增强分析和解决问题能力方面优于传统教学法。

2.访谈问题调查结果。学生对虚拟实验室的意见或建议主要为：有52.2%（35/67）的学生建议丰富虚拟实验室模块；有59.7%（40/67）的学生认为课前花费时间在虚拟实验室是值得的；有77.6%（52/67）的学生希望其他实验课也能开设虚拟实验教学。

3.课后练习结果。完成虚拟题库的三次测试成绩情况为：实验组每次的优秀率（90分以上）均达14.3%，良好率（80—90分）占27.4%，合格率为100%。对照组的优秀率平均为3.2%，良好率（80—90分）占19.7%，合格率为80%。在优秀率，良好率和合格率方面，实验组优于对照组，并对得分比较，差异有统计学意义（P<0.05）。

三、讨论

1.考试成绩评价。计算机技术的快速发展为学生的实验教学提供了良好的平台，为了提高实验教学质量，我们对营养与食品卫生学的实验课程进行改革，引入课前虚拟教学。经过我院老师早期的论证和测评，虚拟题库中各种题型的信度在0.46—0.70之间[6]，说明学生在每次虚拟题库中得到的成绩能较好地反映其所学知识的真实水平。因此，可以认为实验组学生考试成绩优于对照组与我们所实施的虚拟实验教学改革有一定的关系。通过多媒体及网络教学，学生在实验开始前已经对实验过程、原理和操作有了感性认识，这样既减少了实际操作时的资源浪费，又减轻了授课教师的工作量从而提高了实验教学质量。另外，形象生动的虚拟实验教学，也提高了学生的学习兴趣，开阔了视野并且激发自主学习的兴趣。

2.问卷调查结果评价。传统的实验教学只是让学生按部就班的操作，完成实验内容，缺少实验前的准备学习和锻炼，这样的教学方式在一定程度上忽略了学生在学习过程中的自主性、独立性，不利于学生的思考。如何“以学生为中心”激发学生兴趣，调动学生学习的积极性、自主性，一直是教学工作探讨的重要内容。本研究结果显示：学生认同实验课开展前通过虚拟实验室进行实验操作预习的模式，并且认为课前虚拟教学在加强实验兴趣、增强动手操作、提高实验技能等方面效果明显。虚拟实验室与实验教学相结合的教学模式有利于学生对实验原理、方法及操作的了解。另外，学生在预习中发现的疑问不解可以使他们带着探索问题的兴趣进行实验，既提高了学生实验操作的主动性，也提高了解决问题的实际能力。

3.虚拟实验室在实验课程中的作用。实验组学生在开展实验操作时，基本的操作技能和安全规范操作意识明显强与对照组。实验操作中经常用到大量的有机溶剂，很多有机溶剂易燃属于危险类化学品，但学生的危险防范意识单薄，并且出现有机溶剂大量浪费的情况。因此上实验课前，让学生通过虚拟实验室的操作平台，反复实践熟悉掌握一些基本的操作技能，这样在现实场景的实验操作时就能应对自如。

参考文献：

[1]黄开勇，杨莉，邹云锋.浅析预防医学专业实验教学改革[J].西北医学教育，2013，21（5）：967-968.

[2]韩琴，冷言冰，贾皓，等.3R原则与虚拟实验室在预防医学实验教学中的应用[J].实验技术与管理，2013，8（30）：152-154.

[3]刘筱蔼，李建华，等.技能实验学虚拟动物实验教学软件的设计与开发[J].中国医学教育技术，2010，24（3）：252-255.

[4]左群，等.预防医学专业学生关于问卷调查技术的相关态度及其影响因素[J].中华疾病控制杂志，2015，19（2）：177-179.

[5]Chung EK，Rhee，Baik YH，et al.The effect of team-based learning in medical ethics education[J].Med Teach，2009，31（11）：1013-1017.

[6]王绍才.改进考试管理，建立考试制度[J].医学教育，1991，2（1）：31-34.

基金项目：广东省高等教育教学改革项目（2015315）；广东医科大学教学改革项目（2JY15033）

作者简介：邹堂斌（1980-），男，四川自贡人，博士，副教授，研究方向：营养与食品卫生。

通讯作者：刘雨果（1983-），女（汉族），河南开封人，实验师，硕士研究生，研究方向：预防医学相关教学及科研。