虚拟实验在医学实验教学中的应用

徐博，温娜，安英，赵丽晶，陈雪，沈楠

吉林医药学院，吉林吉林132013

虚拟实验在医学实验教学中的应用

徐博，温娜，安英，赵丽晶，陈雪，沈楠

吉林医药学院，吉林吉林132013

目的探讨医学实验教学中引入虚拟实验的效果。方法在2013级医学影像专业班级中选出两个实验室，对其中一实验室采用常规教学方法，调查数据记对比组；另外一个则采取虚拟实验教学，调查数据记研究组。结果研究组理论考试平均成绩为（92.37±1.62）分，明显高于对比组（81.22±1.53）分，研究组学生技能考试成绩、学习兴趣也高于对比组。结论医学实验教学利用虚拟实验可以提升学生成绩和兴趣。

医学实验；虚拟实验；应用效果

［Abstract］Objective To study the effect of the introduction of virtual experiment in the medical experimental teaching. Methods Two laboratories in the medical imaging major in 2013 were selected，one laboratory adopted the routine teaching method，and the survey data were used as the control group；the other group adopted the virtual experimental teaching，and the survey data were used as the research group.Results The theoretical examination average score in the research group was obviously higher than that in the control group，［（92.37±1.62）marks vs（81.22±1.53）marks］，and the skill examination score and learning interest in the research group were higher than those in the control group.Conclusion The medical experimental teaching can improve the scores and interest of students by using the virtual experiment.

［Key words］Medical experiment；Virtual experiment；Application effect

虚拟实验是21世纪最新的科技创造，其可以利用计算机仿真技术将虚拟的数字信息转变为仿真实验模型，从而实现娱乐、教学、勘探等多种活动的多元化开展。将虚拟实验与现代多媒体教育技术的融合已经悄然在国内教育界实施，虽然还未在广大医学院校开展，但目前在我校机能实验室所收到的效果较好。医学实验教学当中虚拟实验应用的前景较大，而且还能够有效提升学生们的兴趣。该文即是对虚拟实验在医学实验教学中的应用进行研究，现报道如下。

1　资料与方法

1.1一般资料

研究对象是从2013级医学影像专业中选出的两个实验室。对比组班级内共有47名学生，其中男21人，女26人，学生年龄的最低值为20岁，最高值为23岁，中位年龄为（21.29±0.71）岁，研究前医学机能学实验课平均综合成绩为（78.69±5.28）分。研究组班级内共有49名学生，其中男19人，女30人，学生年龄的最低值为20岁，最高值为23岁，中位年龄为（21.38±0.62）岁，研究前医学机能学实验课平均综合成绩为（79.09±5.33）分。两组学生的一般资料差异无统计学意义，具有可比性（P＞0.05）。

1.2方法

以学生实验室为单位进行对比教学研究，其中一个班级采用常规教学方法开展实验教育，数据记为对比组；另外一个班级则采用加入虚拟实验开展，数据记为研究组。具体教学方法如下。

1.2.1常规教学方法常规教学方法就是利用黑板、多媒体进行教学，其中黑板用以书写实验操作流程和注意事项，多媒体则可以采用图片或视频片段的形式展示实验过程。所有教学内容均在课堂上展开，由教师先进行示范，然后交由学生自行操作。在学生操作的过程中教师要进行巡查，对操作错误的行为进行纠正，并且在所有学生实验操作结束后进行课堂总结。

1.2.2虚拟实验教学方法虚拟实验就是将黑板和粉笔完全舍弃，仅通过计算机辅助软件、多媒体课件来完成教学。在实验课开始前的5～7 d，由教师为学生创建一个网络交流平台，可以利用校园内局域网，也可以利用英特网构建。在共享平台上发布每节实验课的课件和实验内容示范视频，班级内学生则通过学号分组的方式，每个小组内包含7名学生，其中至少要包含2名男生。由小组内成员共同推举组长，组长负责与教师的之间联系，并通知组内成员下载、观看课件和视频，了解实验课各项操作的具体细节，为课程开展提供基础［1］。在实验课教学过程中，鼓励学生积极参与动手操作。教师则可以通过多媒体，让未参与操作的同学观看虚拟实验操作的正确性，同时指出存在的操作缺陷和失误，这样就可以调动全班学生的学习兴趣。在学生操作结束之后，教师则对各种失误进行总结，由学生自己反思后解答如何改正，如不知改正方法，则可以由同小组的同学为其讲解，达到学生之间的交流目的。同时利用这种互相教学的方法也可以巩固其知识的掌握情况［2］。

1.3教学效果评价标准

期末考试成绩主要分为两个层次，其一是理论考试成绩，即采用书面试卷的形式对学生进行考核，满分为100分，60分及格。实验技能考核则以出勤率、技能操作水平、实验报告书写以及实验参与次数来衡量，满分为100分。学生学习兴趣评价则采用不记名问卷调查的方式，调查内容包括实验知识兴趣、实验操作兴趣、新知识学习兴趣等，满分为50分，其中45～50分为兴趣浓厚；25～44分为感兴趣；24分以下为无兴趣［3］。

1.4统计方法

该次研究采用的是SPSS18.0统计学软件对数据进行处理，采用来表示计量数据，并利用t对数据进行检验，采用n（%）来表示计数数据，并利用χ2进行检验，以P＜0.05代表数据具有统计学意义。

2　结果

将两组学生参与教学研究后的期末考试成绩情况进行整理，并汇总制成如下表格。

表1　两组学生理论成绩和实验技能成绩分数对比［（±s），分］

表1　两组学生理论成绩和实验技能成绩分数对比［（±s），分］

组别理论知识成绩实验技能成绩研究组（n = 4 9）对比组（n = 4 7）t值P值9 2 . 3 7 ± 1 . 6 2 8 1 . 2 2 ± 1 . 5 3 0 . 0 0 0 0 3 4 . 6 3 9 0 9 5 . 1 7 ± 1 . 0 3 7 9 . 6 2 ± 2 . 3 1 4 2 . 8 9 2 2 0 . 0 0 0 0

从上表当中可以看出，研究组学生理论知识、实验技能的成绩均明显高于对比组，两组数据差异有统计学意义（P＜0.05）。

表2　两组学生学习兴趣率对比表［n（%）］

从上表当中可以看出，研究组学生对实验教学感兴趣的概率明显高于对比组，两组数据差异有统计学意义（P＜0.05）。

3　讨论

医学专业的教学不同于其他学科，其不仅涉及的知识量较大，而且对于学生的自主操作技术要求非常高。我国传统教学方法当中的实验教学仅采用教师演示、学生操作的单一模式，学生对操作方法采用了死记硬背的方式，导致实验教学与理论教学同时沦为了“应试教学”，无法有效提升学生们的学习效率。很多学生均是在毕业之后才能够获得实践动手能力，这也为其适应工作带来了一定的阻碍［4］。虚拟实验是近几年发展的新型计算机仿真技术，每一步都采用模拟真正实验操作的形式，从而产生一个逼真的画面效果，以达到设计、教学等多样工作目的。

3.1虚拟实验在实验教学中应用的优势

（1）医学实验操作的严谨性非常高，而且部分实验所需要使用的试剂、样品等具有污染性，如操作失误容易给学生带来伤害，因此传统教学方法当中很难完全开展实验教学。但虚拟实验则不同，其不仅将实验对象虚拟化，而且所使用的试剂也同样虚拟化表现，因此学生可以大胆地尝试，不会因操作失误而引发不良问题，使得学校实验室事故率下降［5］。

（2）传统的实验教学仅可以在实验室内开展，这就造成了地域和时间的局限，不符合现代教学多元化发展的需求。虚拟实验则不会受到这一问题的影响，因为其是以互联网络和远程数据传输系统作为依托，可以采用远程登录的方式进行访问，无需考虑使用者所在的地点和时间。当前我校该技术发展有限，因此仍需要以实验室为依托开展教学工作，而在今后的发展中，则不仅可以使医学实验操作虚拟化，还可以将教师虚拟化，从而实现真正的远程在线教学，合理地利用教学时间和资源。

（3）传统教学方式与其他新技术之间的交互性较弱，学生实验操作时的直观感不强。而虚拟实验则可以有效改变这一缺陷，其不仅可以使音频、视频、图片等素材融合在一起，而且还可以实现三维拼接。学生在操作时可以通过鼠标的移动转变视觉角度，并且虚拟实验室内的声音也可以通过耳机传达到学生耳中，使得虚拟效果得以同步化。在操作时，学生还可以利用鼠标对实验器材、试剂等进行抓取，进一步增加了模拟环境的真实性。

（4）虚拟实验基于计算机软件功能，因此具有极好的重复利用性，同一个软件可以为所有学生提供教学模拟，而且也不会出现实验资源的浪费，所有模拟实验材料均可以通过系统再次生成，降低了学校的教学成本［6］。

3.2虚拟实验的应用前景

在开展解剖学实验教学时，通过虚拟实验可以打造人体三维模型，包括肌肉模型、骨骼模型、血管模型以及神经模型等。例如实验中要求寻找某一关节位置，学生就可以通过鼠标进行指示，并给出该关节周围组织的名称，教师通过计算机屏幕了解学生是否回答正确。在进行病理实验课程中，传统的方法必须使用大量的切片样本，这些样本的存储较为困难，而且使用不方便。如单纯采用多媒体图片则不够直接，学生无法直观地对切片进行观察。而利用虚拟实验则可以将切片转化为立体模型，全方位地展现在学生眼前，并且通过模型放大工具还可以快速放大切片，不需要使用显微镜操作，而且对切片当中的细节观察更为准确。为此学校应建立切片样本数据库，并将部分数据实现网络共享，使学生在课余时间也可以利用计算机进行观察，提高了学习效率［7］。

在胚胎实验教学过程中，学生们所接触的主要是固定发育时期胚胎，而胚胎的发育过程则需要通过视频来了解，就造成了观察不直观的情况，学生的代入感不够强烈。而虚拟实验不仅能够模拟胚胎的整个发育过程，且还可以模拟子宫内环境，使学生对于胚胎发育的了解更加深入，同时不需要采用长时间的跟踪研究，可以在几分钟内演示整个发育过程，既节省了时间，又节省了经费［8］。

从该次研究结果当中可以看出，研究组学生的学习成绩明显高于对比组，而且开展虚拟实验教学后，研究组学生对医学实验的兴趣更大，说明这一技术不仅可以提高学生的成绩，而且还可以提升其主动学习的兴趣，以上研究也为今后虚拟实验在我校其他学科应用奠定了基础。

［1］陶清源，王岩，任浩，等.虚拟实验在医学实验教学课程中的应用［J］.基础医学教育，2012，14（8）：627-628.

［2］侯振江，王凤玲，李红岩.虚拟实验在医学教育中的应用价值［J］.中国医学装备，2014，11（8）：70-72.

［3］曾怡，黄干荣，唐华英，等.将虚拟实验应用于医学微生物学实验教学的体会［J］.现代医药卫生，2011，27（9）：1436-1437.

［4］王程强，梁丹，李胜联，等.虚拟实验在西部地方院校毒理学实验教学中的应用［J］.中国医药指南，2013（11）：786.

［5］高晶，雷鸣，张国辉.虚拟医学实验平台的构建探索［J］.电子技术与软件工程，2013（19）：104.

［6］王常智.高等医学教学中虚拟实验的应用［J］.中国科教创新导刊，2012（1）：44-45.

［7］黄志芳，李红娟，杨红樱，等.虚拟实验在解剖学实验教学中的应用初探［J］.浙江医学教育，2012，11（3）：17-19.

［8］朱毅.网络虚拟实验在实验教学中的运用［J］.三峡论坛：三峡文学，2011（4）：141-144.

Application of Virtual Experiment in the Medical Experimental Teaching

XU Bo，WEN Na，AN Ying，ZHAO Li-jing，CHEN Xue，SHEN Nan
Jilin Medical College，Jilin，Jilin Province，132013 China

R-4

A

1672-5654（2016）09（b）-0128-03

10.16659/j.cnki.1672-5654.2016.26.128

2016-06-17）

徐博（1984.5-），女，吉林白山人，硕士，实验师，研究方向：医学机能学，药理学。