医学机能实验学中开展虚拟仿真实验教学的调查及分析

齐晓娟，李光伟，卢长柱，沈云虹，朱坤杰

(齐齐哈尔医学院基础医学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006)

医学机能实验学是将生理学、药理学、病理生理学等基础医学三大机能学科的实验内容进行有机结合形成的一门自成体系，独立开课、单独考核的基础医学综合性实践课程，是一门基础阶段以动物为虚拟患者的“临床前实习课”。本课程以实验教学(约占总学时的90%)为主，大量用到实验动物，涉及多种实验操作技能，在增加理论知识的直观性，加强学生对理论知识的理解和掌握[1-2]的同时，可提高学生实践技能、分析解决问题的综合能力。但由于目前传统的教学资源有限、教学模式单一[3]，活体动物实验的直接切入对学生最初的实践过程是一个挑战，也使动物实验的效率降低。为此我校机能实验教学中心引入虚拟仿真教学过程，学生在进行活体动物实验前即完成计算机上的虚拟操作，使学生在虚拟的环境下体验动物操作的仿真意境，增强学生对医学机能实验学课程的兴趣，提高机能实验课教学效果。目前已经在本科医学机能实验学课程教学中应用近4年，涉及的专业包括临床医学专业、口腔专业、精神卫生专业、药学、护理、公共卫生等专业应用，随机抽取不同专业在校本科生进行问卷调查，结果显示学生对虚拟仿真实验的教学效果反应良好。

一、对象与方法

(一) 对象。

已完成第三学期部分虚拟实验内容，并于第六学期继续进行虚拟实验的2015级临床医学专业、口腔专业、精神卫生专业、药学专业的202名本科学生。

(二) 研究方法。

1.调查问卷。调查采用问卷星形式进行网上问卷调查的方法进行，主要调查机能虚拟实验的形式、内容、方法、效果、感受及满意度。共发放问卷202份，收回202份。

2.统计方法。采用百分比法对所有纳入研究的变量进行统计分析。

二、结 果

本调查共发放问卷202份，收回202份，其中有效问卷202份，回收率100%，有效率100%。认为虚拟实验可提高机能实验课学习兴趣的占76.24%。认为虚拟实验可促进学生学习的占93.56%。6.44%的学生认为虚拟实验不能替代真实实验，不能实现会操作的最终目标。学生们普遍赞成采用虚拟实验上课(占92.57%)，最希望机能实验课采用实际操作加虚拟仿真、视频等多媒体有机结合的方式(占70.3%)进行授课。

对各专业学生关于机能虚拟仿真实验教学模式进行了12个问题30个条目问卷调查显示，98.51%的学生了解虚拟实验，67.33%的学生上过虚拟实验，95.54%的学生愿意第一时间尝试学习虚拟实验，76.73%的学生喜欢虚拟实验和传统实验相结合的学习模式。认为虚拟实验学习更有效的占34.65%，虚拟实验和传统学习差不多的36.14%。有48.52%的学生不希望机能实验课完全取消虚拟实验教学的形式，85.14%的学生认为虚拟实验对机能实验课的学习有帮助或非常有帮助。41.09%的学生希望虚拟实验和传统课堂同步，直接作为教学手段在课上使用，55.94%的学生希望虚拟实验可以作为辅助教学手段，供学生课下巩固学习使用。

认为虚拟实验可以提高实践能力(占78.22%)、自主解决问题能力(占65.35%)、智力水平(占45.54%)、决策能力(占44.55%)、创新能力(占40.59%)、批判性思维能力(占32.18%)，虚拟实验还可以用于实验预习(占77.72%)、实验复习(占76.73%)、课堂教学(占67.82%)、真实环境不允许的情况(占67.33)以及科研实验(占41.58%)等相关方面。

学生希望虚拟实验软件应有配置实验过程讲解及字幕(占73.76%)、答疑(占55.45%)、在线讨论(占51.98%)、设置闯关(占44.55%)、竞赛模式(占42.57%)、反馈学习记录(占42.57%)等功能。

另外调查问卷还涉及到了有关虚拟实验效果的8个方面：(1)完成虚拟实验后学生能清楚地掌握实验原理(占55.45%)；(2)虚拟实验能帮助清楚地掌握实验步骤(占69.31%)；(3)虚拟实验中，能与其他同学进行合作(占52.48%)；(4)实际操作中遇到困难，能回忆虚拟实验以解决问题(占58.91%)；(5)完成虚拟仿真实验后，能独立完成动物实验(占34.16%)；(6)完成虚拟实验后，能在课堂上迅速熟悉实验器材和实验操作(占46.53%)；(7)能在实际实验课堂上解决虚拟实验中产生的问题(占33.17%)；(8)通过对虚拟实验平台的使用，对实验课更有兴趣(占35.1%)。

三、讨 论

(一) 加强了学生对动物实验的基本操作能力。

机能实验大多是借助于实验动物进行操作的实验，当教师在讲解实验步骤时，缺乏形象感，示教时，由于学生人数较多，实验标本的视野范围相对较小，无法让每位学生都观看清楚。通过医学机能虚拟仿真教学软件，学生可以先观看实验录像，然后通过模拟实验来加深对实验操作的理解和领会。如家兔的麻醉及动脉插管、蛙类及小鼠手术等基本操作，步骤非常细致、清晰，如忘记步骤，软件有提示，并且可以反复回放，大大加强了学生对动物实验的基本操作能力，使学生获得了非常深刻的印象，提高了传统实验的成功率。

(二) 提高了学生的学习兴趣。

虚拟实验系统设计生动有趣，直观性强，仿真度高，并且当操作错误时有提示，避免了传统实验操作过程中因实验方法或操作错误失误带来的实验结果的错误。学生可以对虚拟实验进行反复操作，加深对正确实验方法的记忆，使学生的学习兴趣足、效率高、教学效果好。

(三) 虚拟实验和传统实验结合，可提高实验效果。

通常在传统实验课之前，学生先通过虚拟实验中的实验录像及模拟实验可以熟悉并掌握关键实验步骤，这样在真正做传统实验时就能对实验步骤清晰明了，做到心中有数，大大地提高了实验成功率。

(四) 节省教学资源，增加学生参与实验的机会，同时培养了学生的自主学习能力。

由于虚拟实验平台可反复进行实验操作，大大节约了实验成本，增加了学生参与实验的机会，并且有些实验中涉及的有毒有害药品，学生在虚拟实验中可以反复操作，不清楚的可以回放录像，增加了实验的安全性和成功率，培养了学生主动学习、发现问题和解决问题的能力。

(五) 虚拟仿真系统在教学应用中的不足及弥补措施。

虚拟实验不能完全替代传统的机能实验，学生无法完全体会真实实验的复杂性，不能真正达到锻炼实验操作技能的目的，通过虚拟实验和真实实验相结合的教学方式，可帮助学生加深对实验操作要点的理解和掌握[4]。毕竟虚拟实验是学生通过计算机完成的，缺乏传统实验中同学之间的沟通和协作。采取虚拟实验在先，传统实验在后，虚实互补，可以弥补虚拟实验的不足，有效的提高学生的实验动手操作能力。

总之，机能虚拟仿真实验是一种新型的教学手段，可提高学生的学习兴趣，有益于锻炼学生的实验技能及自主分析及解决问题的能力。虚拟实验与传统实验有机结合，可有效的提高机能实验教学质量。