网络机能虚拟实验室在生理学PBL教学中的应用研究

阳小雅，谢文瑞，江婉明，潘 丽

(1.广州医科大学卫生职业技术学院;2.广东药学院附属第一医院，广东 广州 510000)

生理学是一门理论性较强的医学基础课程，为使学生更好地理解其中抽象的理论知识，医学院校开设了实验课，以期通过实验加深对理论知识的理解。但传统的实验存在着实验成本过高，实验涉及面窄，实验指导无法保障等问题[1]。近年来，虚拟仿真实验作为一种新型的教学手段被应用到多门学科的实验教学中。与传统实验教学相比，虚拟仿真实验具有生动、形象、不受时间和空间限制等优点[2]。课题组尝试将虚拟实验室与PBL教学结合，应用于生理学教学，以期通过利用现代化教学资源丰富教学手段，提高教学质量。

一、对象与方法

(一)对象。

选取本校2011级护理学专业学生(246人)为教学对象。随机抽取两个班学生(120人)作为实验组，实行虚拟实验室结合PBL教学，另两个班学生(126人)为对照组，采取单纯PBL教学。

(二)方法。

1.机能虚拟实验室。利用成都泰盟科技有限公司推出的VBL-100医学机能虚拟实验室系统建立虚拟实验网络平台，该平台可在校园网范围内进行访问。

2.教学过程。(1)组织小组:遵循自由组合的原则，每7-8人组成一组，并推举出组长、记录员及发言人。(2)提出问题:教师于课前一周将问题发给学生。如“从家兔的股动脉放血50ml(失血量＞全血量20%)，请讨论:①家兔的动脉血压及心率有何变化?请解释其改变的原因。②你应该如何对其进行抢救?”(3)小组讨论:学生以小组为单位进行讨论，由记录员记录讨论过程。教师仅充当促进者的角色，对问题不直接告之答案，而是引导其找到学习目标，确定学习要点。小组的讨论课后进行，教师在网络平台对讨论进行监督和指导。(4)实验验证:各小组讨论后，在机能虚拟实验室进行实验验证，如针对失血性休克动物的抢救，学生在查找资料及讨论过程中可能提出临床上通常用肾上腺素及去甲肾上腺素对病人进行抢救，究竟这两种药物有何作用，效果有何区别?此时，学生可通过虚拟仿真实验，观察到去甲肾上腺素的升压作用及肾上腺素的强心作用。由于虚拟实验网络平台可在校园网范围内进行访问，因此不受实验室开放时间及场所有限等条件的限制。(5)后续行动:通过虚拟仿真实验进行验证后，小组成员可根据实验结果对想法或假设再次进行修改，如有必要，可再次进行实验。(6)活动汇报:各小组以各种形式在课堂上报告自己的结论。

3.考核与教学效果评价。实验组与对照组期末考试均采取闭卷考核方法，考核内容中传统理论考试内容占80分，PBL案例分析题占20分。此外，为有效评价教学效果，课题组对实验组学生进行了问卷调查。问卷为自制问卷，采用不记名方式。本次调查发放问卷120份，回收有效问卷118份，回收率为98.3%。

二、结 果

(一)考试成绩评估。

期末考试成绩显示，实验组学生成绩高于对照组，差异有统计学意义(t=5.219，P ＜0.01)。其中，实验组传统理论考试部分的成绩高于对照组(t=6.124，P＜0.01)，而在 PBL案例分析题中，实验组学生得分与对照组相比无统计学意义(t=1.797，P ＞0.05)，见附表。

(二)问卷调查结果。

1.学生对网络机能虚拟实验室应用于生理学PBL教学的态度。多数学生(93.2%)赞成将网络机能虚拟实验室应用于生理学PBL教学中，认为此法充分利用现代化教学手段，将理论和实践有机结合，打破了生理学课堂纯理论的沉闷局面，见图1。

附表 实验组与对照组期末考试成绩比较

图1 学生对网络机能虚拟实验室应用于生理学PBL教学的态度

2.教学效果评价。对于教学效果，本调查从该教学法对课堂教学、知识掌握及能力培养三方面的作用进行评价，问卷设置分数范围1-5分，1代表无提高作用，5代表提高作用最显著。结果如图2所示，学生认为该教学法在课堂教学方面能活跃课堂气氛，促进师生间的沟通，拓宽了知识面;在知识掌握方面，该教学法能使理论知识与实践相结合，促进独立思考;对于能力培养方面，该教学法能提高计算机应用能力，科研思维能力及分析问题的能力，此外，学生的组织能力及团队协作能力亦得以大幅提升。

图2 网络机能虚拟实验室应用于生理学PBL教学的效果评价

三、讨 论

(一)通过实验验证，加深对抽象知识的理解。

在本教学法开展之前，已对学生实施过单纯的PBL教学。学生虽对单纯的PBL教学表示赞同，但对理论知识仍感觉抽象。在本教学法的实施过程中，学生可及时在虚拟实验室中对抽象的知识进行实验验证，加深对抽象知识的理解。期末考试成绩表明，实验组学生的总体得分高于对照组，其中传统理论知识部分成绩高于对照组，说明本教学法可加深学生对抽象理论知识的理解。在PBL案例分析题中，实验组学生虽比对照组略高，但差异无统计学意义，表明PBL教学对于提高学生分析问题能力方面作用肯定，而网络机能虚拟实验室则是对PBL教学的一个很好的补充。

(二)可解决PBL课时不足的难题。

小组讨论是PBL教学的核心。由于课时的限制，目前大多实施PBL教学的学校都将小组讨论交由学生课后完成。此做法可有效解决课时不足的难题，但存在不少弊端。一方面，小组讨论完全依靠学生自觉来完成，教师不能很好地对其进行监督。PBL教学的成功开展，需要学生有主动学习的自觉性，但由于我国的学生长期接受“填鸭式”教育，对传统教育模式形成一定依赖性，觉得PBL教学模式太“花费”时间[3]，因此，常出现个别小组讨论不认真的现象。此外，小组内可能有部分学生依赖性强、性格内向、缺乏主动性，在讨论的过程中未能积极参与。如教师不对小组讨论进行适当的监督，PBL教学的实施效果将受影响。另一方面，教师不能对小组进行指导。PBL教学要求教师从传统教学中的教授者转变为指导者[4]。为使学生找到学习目标，确定学习要点，教师需对学生进行引导。如教师不适时指导学生，将有可能使学生偏离学习目标，达不到理想的学习效果。本教学法可有效解决上述问题。本教学法中，教师对小组讨论的监督和指导均在网络平台上进行，不占用课堂时间，因此可有效解决讨论课课时不足的难题。

(三)可解决PBL指导教师不足的问题。

在PBL原创模式中，要求每个小组都配备一位指导者。但从我国目前的教育资源来看，显然达不到这种要求。自高考扩招以来，我国多数高校就难以实行小班教学，多数教学班都是50乃至70人的班额。为了满足教学需求，有的学校实行同专业的理论课合班教学，班额则达到100-200人。在此情况下实施PBL教学，指导教师不足成为其中突出的问题。在本教学法的教学过程中，教师在网络平台上可同时指导多个小组的讨论，能有效解决PBL指导教师不足的问题。

(四)利用现代化教学手段，提高学生的学习兴趣，提升学生的信息素养及自身能力。

学生对于利用网络进行教学感觉新鲜，此外，小组讨论的假想还能随时在虚拟实验室进行验证，因此，可大大提高学生的学习兴趣。在学习过程中，学生还充分利用其他各种网络资源进行学习，其信息素养得以提升。

学生在讨论过程中提出解决问题的想法或假设，再通过虚拟实验进行验证，如果实验结果与设想相违背，则要对该设想进行修改。学生不断在试误中进行学习，其逻辑推理能力及分析问题能力得以提高。此外，小组成员在完成任务的过程中，要不断进行沟通、协调、合作，有利于组织能力及团队协作能力的提升。

总的来说，把网络机能虚拟实验室应用于生理学PBL教学中可有效提高教学效果及提升学生自身能力，但仍存在不足之处，如，由于软件内设置的实验种类的限制，只能对软件内已有的实验进行验证，而不能自行设计实验。如该软件能让学生自行设计实验，则能达到更好的教学效果。在今后的教学中，课题组将继续探讨改进。

[1]郭丽娟，曾 明，蒋银燕.浅谈虚拟实验室在医学院校实验教学中的应用[J].科协论坛，2011(1):177-177.

[2]徐 静，孙艺平，王冬梅.虚拟实验与真实实验在机能学实验中之比较[J].医学教育探索，2009，30(6):75-76.

[3]栾 萍.解读PBL医学教学模式的内涵[J].南方医学教育，2011(2):26-27.

[4]汤丰林，申继亮.基于问题的学习与我国的教育现实[J].比较教育研究，2005(1):73-77.