虚实结合教学模式下肌梭放电活动实验的探索与实践#

赵雪红 刘倩蓉 李微

(湖北文理学院基础医学院，湖北 襄阳 441053)

肌梭是骨骼肌内的牵张感受器，蟾蜍肌梭传入冲动的观察是生理学实验中的基本实验项目[1]。由于骨骼肌神经分支末梢分离困难，神经放电记录技术本身难度较大等原因，导致该实验项目成功率低，较难在常规课堂教学中完成。随着“互联网+”的快速发展，虚拟仿真技术被越来越多地应用于生理学实验教学中[2-4]。为此，围绕解决传统生理学实验肌梭放电教学中存在的一些问题，自主开发了“蟾蜍肌梭放电活动的观察虚拟仿真实验”。本组研究，旨在研究 “虚实结合，以虚补实，以虚促实”的实验教学模式在肌梭放电活动实验中的应用价值，现报道如下。

1 蟾蜍肌梭放电活动的实验观察虚拟仿真实验的建设

1.1 虚拟仿真实验材料与器材

该虚拟仿真实验项目交由成都泰盟科技有限公司开发。该虚拟仿真实验项目采用主流的Html5 技术、仿真动画技术，结合三维场景建模工具，利用数学模型完成对实验过程的实时仿真，实现实验动物、仪器和场景的可视化。目前，该项目已安装在本校的虚拟仿真实验实验教学平台。学生通过电脑、平板、智能手机等设备，访问蟾蜍肌梭放电活动观察实验教学系统，注册登录后即可进入虚拟实验界面即可看到实验主界面，点击相应的功能模块进行学习和实验模拟。

1.2 虚拟仿真实验项目的内容框架

肌梭放电活动的观察通常有在体记录（背根分离细束）[5]和离体器官水平记录两种方式[6]。因此，本项目从离体实验和在体实验两个水平模拟肌梭在不同条件下的放电活动。其主要内容如图1 所示。

离体实验模块，完全模拟传统教学中设置的离体器官水平的实验，观察缝匠肌被动张力变化与肌梭放电之间的对应关系，理解肌梭的感受器功能；在体实验模块，通过虚拟演示和人机互动，学习暴露脊髓和分离背根、前根的方法；熟悉脊髓及其前根、背根的不同功能，理解肌梭放电在牵张反射中的作用及其机制，巩固理论知识。两个模块相互独立，又互相补充，学生可根据需要选择学习先后顺序。

2 虚实结合下的课堂教学实施方案

2.1 虚实结合，互相补充，以虚促实，提高实验课堂教学效率

“缝匠肌的被动张力与肌梭放电活动的同步记录”是生理学实验的基本实验技术，但由于实验技术本身的难度较大及实验条件的限制，该实验在实际实验教学中成功率低，教学效果差。本虚拟课程的离体实验模块，操作视频和虚拟操作流程完全模拟线下教学实验项目“缝匠肌的被动张力与肌梭放电活动的同步记录”的真实操作；项目中的标本素材和电生理实验结果，都来源于线下教学实验中的真实数据。单纯的虚拟仿真实验教学会使学生动手能力下降，导致“眼高手低”。因此，在本实验项目中，我们采用线上虚拟和线下实践操作相结合的方式，提高教学效果。经过虚拟训练人机互动，学生能很快熟悉操作要领和注意事项，增加了线下动物实验操作的成功率，增强学生的自信心和兴趣，提高课堂的教学效果。

2.2 虚拟实验与理论知识相结合，巩固理论知识

“神经系统对运动功能的调节”是生理学教学中的重点和难点内容。由于神经系统结构本身复杂而抽象，学生对神经系统的结构和功能缺乏真实而直观的认识，进而导致学习成绩不理想。本项目的在体实验模块，我们用真实的蟾蜍背根神经节、背根、前根、脊髓图片和真实的电生理实验结果，结合模拟互动实验，使学生直观的了解脊髓及其前根、背根的结构及不同功能，理解肌梭放电在牵张反射中的作用及其中枢调控机制，巩固相关理论知识，解决传统的器官水平教学方法中仅有现象而不明其理的不足。

另外课前通过设置预习资料，使学生熟悉相关的理论知识；通过课前检测题目，检测学生对知识点的把握；模拟实验中，在人机互动实验结果后，穿插相应的知识点；实验结束后，通过课后习题巩固相关理论知识。课前检测和课后检测的题目均来自于执业医师考试或西医综合的考试题库。

2.3 实验教学与临床、科研相结合

肌梭的结构和功能异常与临床的多种疾病密切相关[7]。本课程设置了“拓展内容”模块，介绍了肌梭在肌痉挛发生、发展中的作用及其机制，使抽象的基础医学理论与临床联系起来，增加学生的学习兴趣。

肌梭放电活动的观察记录，是近年来运动医学、康复医学、疼痛和中医针灸等研究中采用的热门技术[7-9]。本课题组教师在肌梭研究方面有着丰富的经验，取得了一定研究成果[10]。在教学过程中，将我们的科学研究成果和课堂实验教学内容相结合，使实验教学内容更具前沿性和创新性，克服传统教学中的实验方法、内容单一的不利因素。对于有科研需求的学生，组建兴趣小组和大学生创新团队，指导学生阅读相关文献，引导学生进行课题设计，激发学生的科研兴趣，培养创新思维能力。

3 实施虚实结合实验教学模式的效果

通过本软件的虚拟训练，80%以上的学生能够顺利地在课堂上完成标本的制备和数据的采集，明显提高课堂学习效率。

目前，“肌梭放电活动的实验观察（缝匠肌的被动张力与肌梭放电活动的同步记录），已作为我校生理学实验教学中的必开实验项目。通过虚拟的实验互动体验，学生能很快掌握相关的知识点；在后续的期末考试和药理学课程教学中反馈的信息表明，学生对本项目涉及的知识点掌握程度明显提高。“肌梭放电活动的实验观察”已被评为湖北省虚拟仿真实验教学一流课程。

4 结语

为了解决传统肌梭放电活动实验中存在的手术操作苦难，流程不易掌握，课堂实验成功率低等问题，构建了“蟾蜍肌梭放电活动的实验观察”虚拟仿真实验项目。本实验对传统教学做了改进，先线上模拟、后线下实操，“虚实结合，以虚促实”实验教学模式，增加了线下实验课堂学习效率。我们将在今后的课程实施过程中，深入观察其效果，并且不断的进行教学模式的完善。

图1“蟾蜍肌梭放电活动的实验观察”虚拟仿真实验教学项目的内容框架图