机能学虚拟仿真实验教学系统在生理学实验教学中的应用研究

马 艳

（青海卫生职业技术学院，青海 西宁 810000）

当今社会医学科学的迅猛发展，使医学教育面临严峻的挑战。医学人才能力、素质的培养必然要依靠知识的传授和必要的实践，这就要求实验教学进行改革。传统实验教学方式和手段存在诸多问题，难以适应现代教育的发展，引入新的教学手段迫在眉睫。虚拟仿真实验教学系统作为一种新型实验教学工具，应用于生理学实验教学中，能够满足高职教育改革的要求，取得满意的教学效果。

1 概述

虚拟仿真实验教学系统是对传统医学教学的有益补充，也是医学教育改革有力的推动力量，不仅节省教育资金，还能提高实验教学水平。虚拟仿真实验无需实验动物和实验仪器，利用计算机模拟医学实验的操作过程，是伴随着科技发展应运而生的先进教学手段。将虚拟仿真实验教学系统应用于生理学实验教学，能消除传统教学抽象难懂、枯燥乏味的弊端，直观演示实验操作过程，图文并茂，配有录像，激发学生的学习兴趣，从而提高实验教学质量。虚拟实验虽有诸多优点，但因其缺乏实验中的“真实感”，并不能完全代替真实实验。真实实验与虚拟实验都是生理学实验教学中不可缺少的组成部分，在教学过程中需将两者有机结合起来，有效提高生理学实验教学效果。

2 对象与方法

2.1 对象

选择我院三年制临床医学专业2018级两个平行班，每班50人左右，其中1班设为实验组，2班设为对照组，两班学生均为高中起点。

2.2 方法

2.2.1 实验教学方法 在生理学实验教学中针对以下实验项目进行实验：（1）家兔动脉血压的调节，3学时；（2）家兔呼吸运动的调节，3学时；（3）影响家兔尿生成的因素，3学时。

实验组：运用虚实结合法进行动物实验教学，学生利用课余时间在机能学虚拟仿真实验室中或手机职教云平台上，登录虚拟仿真实验教学系统进行操作，完成实验项目。教师对实验操作要点及注意事项进行强调，学生结合实验指导反复观看虚拟实验原理、目的、步骤及操作过程，以达到课前预习的目的。然后教师利用1学时时间讲解实验，边讲解边让学生回忆虚拟实验操作过程，学生利用2学时时间完成真实动物实验，实验过程全程录像。

对照组：运用传统实验教学法进行动物实验教学，教师利用1学时时间讲解实验，学生利用2学时时间进行真实动物实验，实验过程全程录像。实验考核后要求学生利用课余时间在机能学虚拟仿真实验室中或手机职教云平台上，登录虚拟仿真实验教学系统反复观看已做完的动物实验，仔细观察实验操作的每一步骤，思考如果利用虚实结合实验教学方法是否减少失误、是否加深对实验过程中难点的理解。

2.2.2 考核方法 考核分为两部分，即动物实验笔试和实验报告。实验报告由代课教师批阅，给出成绩。

2.2.3 调查问卷 利用麦克思教学管理平台，针对实验组学生发放虚实结合实验教学方法的反馈调查问卷，了解学生对虚实结合法在生理学实验教学中应用的认可情况；针对对照组学生发放虚实结合实验教学方法的反思调查问卷，提出问题，了解学生对虚实结合法在生理学实验教学中应用的期待。

2.3 统计学方法

对两组成绩进行统计学分析，数据用均数±标准差表示，P＜0.05表示差异具有显著性。

3 结果

3.1 考核成绩

3.1.1 动物实验笔试成绩 本学期末，利用职教云平台对两组进行动物实验笔试考核，内容为动物实验操作要点、注意事项等。

3.1.2 实验报告成绩 实验报告成绩由两部分组成：（1）实验基本技能操作，占总成绩的60%，由教师根据实验课中每组学生实验操作录像回放、操作规范和熟练程度及失误率等进行打分；（2）实验结果的整理、分析、总结，占总成绩的40%。

两组学生动物实验笔试成绩和实验报告成绩比较见表1。

表1 两组考核成绩比较（±s，分）

表1 两组考核成绩比较（±s，分）

组别 笔试成绩94.01±2.17 88.75±5.56＜0.05 n实验组对照组P 56 50实验报告成绩90.76±5.10 83.58±10.12＜0.05

对两组考核成绩进行统计学分析，根据样本量大小采用t检验，P值均小于0.05，差异具有显著性。表明虚拟仿真实验教学系统应用于生理学实验教学，能切实提高学生实验操作能力和教学质量，值得推广。

3.2 问卷调查结果

利用麦克思教学管理平台对实验组发放自行设计的调查问卷，结果见表2。

表2 实验组问卷调查结果

利用麦克思教学管理平台对对照组发放自行设计的反思调查问卷，提出要求：做完动物实验后再仔细观看虚拟仿真实验的操作步骤，回忆在实际操作中出现的问题及失误，思考如果先观看虚拟实验操作再进行真实动物实验，是否可以减少失误，虚实结合实验教学法是否可以提高实验成功率。调查结果显示，学生对虚实结合实验教学法给予了肯定，认为可以减少失误率，提高实验教学质量。

4 讨论

4.1 机能学虚拟仿真实验教学系统的应用有助于学生预习与复习

生理学是一门实践性较强的学科，实验教学内容主要是动物实验操作。教师以往布置课前预习任务，学生很难单纯通过实验指导与理论知识真正理解抽象复杂的操作过程，容易厌烦，失去学习兴趣。而虚拟仿真实验教学系统能将抽象复杂的生理学实验内容生动、直观地呈现给学生，大大提高了预习和复习的效率，增强了学习的趣味性。学生在课余时间利用虚拟仿真实验教学系统进行预习和复习，取得了良好的学习效果。

由于近年来招生规模的扩大和实验场地的局限，学生人数多，动手操作机会少，一些难度大、操作复杂的实验，如家兔的动脉插管，传统教学中学生常常无法真正掌握实验操作方法与技巧。对于学生数量通常在50人以上的班级来说，在仅有一名教师做示范实验的情况下，大部分学生无法看清实验操作细节，仅凭课堂上的一次示范，很多学生难以掌握实验技术的要领，也记不住操作过程，在后续具体实验操作中往往会出现一些技术上的错误，以致实验无法顺利进行。针对这种情况，学生利用虚拟仿真实验室或职教云平台观看虚拟实验操作，进行课前预习，观看过程中注意操作要领，再结合教师的课堂指导，可以显著提升操作能力，提高实验成功率，达到更好的教学效果。实验课教学内容大多也是理论课教学的重点，实验课主要是再现和验证理论课所学知识，因此利用虚拟仿真实验教学系统对相关实验原理进行复习，也有助于对理论课所学知识的巩固。

4.2 机能学虚拟仿真实验教学系统起到了示教作用，提高了实验成功率

随着计算机在教育领域的广泛应用，虚拟实验在生理学教学中占有重要地位。有些实验难度大，教师讲，学生听，但实际操作时学生仍手足无措。教师在每组进行巡回指导，不仅增加了工作量，还减少了学生操作机会。利用虚拟仿真实验教学系统，通过图片、动画、视频、文字介绍实验方法、技术、步骤、要求，给学生创建真实的学习环境，真正起到示教作用。学生亲眼看到正确的操作过程，规范操作，提高了动物实验成功率，调动了学习积极性，改善了实验教学质量。

虚拟仿真实验教学系统能够直观、形象地演示实验过程，包括动物的麻醉、手术及信号的记录等，而且学生能够反复操作，便于对实验操作的充分理解和掌握。在此基础上再进行真实实验，虚拟实验与真实实验相结合，提高学生学习兴趣和实验成功率，使学生牢固掌握实验操作技术。

4.3 机能学虚拟仿真实验教学系统创造了良好的实验环境，推动了生理学实验教学改革

2013年我院医学基础部机能实验室引进VBL-100虚拟仿真实验教学系统，6个学生端口，开展了虚拟实验，由于学生人数较多，分组实验达不到理想的教学效果。依托2016年职业教育专项资金，医学基础部新建了医学机能虚拟仿真实验室，40个学生端口，从而改善了实验教学环境。学生利用职教云平台资源库，随时随地观看虚拟实验操作过程，推动了生理学实验教学改革，提高了教学质量。依托2017年高等职业教育生均拨款专项资金，加强医学机能实训室建设，购置了集成化生物信号采集与处理系统，基于信息化教学平台，运用虚实结合教学法进行动物实验教学，从而提高学生操作能力。机能学虚拟仿真实验教学系统是对传统生理学实验教学的有益补充，在开展虚拟实验的同时重视真实动物实验，将二者优势相结合，更好地开阔学生视野，调动学习兴趣，将抽象的内容具体化、形象化，给学生留下深刻的印象。

综上所述，虚拟仿真实验教学系统应用于生理学实验教学，推动了实验教学改革，提高了实验教学质量，值得在今后的实验教学中加以完善并推广使用。