虚拟仿真实验系统联合PBL教学在药理学实验课中的应用

李旭波 田菲 邵琳 翟东昇 刘水冰

摘  要 目的：探讨虚拟仿真实验系统结合PBL教学方法在药理实验教学中的应用效果。方法：以中国人民解放军空军军医大学2017级五年制临床专业56名学生为研究对象，以“酚磺酞半衰期及分布容积的测定”为教学内容，比较对照组和实验组的实验完成情况及调查问卷结果。结果：实验组学生在实验操作时间及成功率等方面显著优于对照组学生，问卷调查显示，实验组学生之间的团队配合意识、对实验操作的掌握水平及总体教学满意度均显著提高。结论：在实验课教学中，结合应用虚拟仿真实验系统和PBL教学法，可以显著提高实验课的教学质量。

关键词 虚拟仿真实验;PBL教学法;药理学实验

中图分类号：TP391.9    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2020）12-0121-03

Abstract AIM： To explore the application effect of virtual simulation experiment combined with PBL teaching method in the experimental course of pharmacology. METHODS： 56 five-year medical students of 2017 Grade in Air Force Military Medical University were selectedand randomly divided into observant group and control group. After the course， the teaching effects of the two groups were evaluated by experiment results and questionnaire survey. RESULTS： The experi-ments results showed that the experimental operation time and success rate by students in the observant group were better than those in the control group. The questionnaire survey showed that the aware-ness of team cooperation， the mastery of experimental operation and the overall teaching satisfaction of students in the observant group were significantly improved as compared with those in the control group. CONCLUSION： Virtual simulation experiment combined with PBL teaching method in the experimental teaching not only improve the teaching effect， but also promotes the cultivation of high-quality medical students.

Key words virtual simulation experiment; problem-based learning; pharmacology experiment

1 引言

藥理学（pharmacology）是研究药物和机体之间相互作用及其规律的一门学科，是连接基础医学与临床医学的重要“桥梁”学科[1]。药理学教学内容主要包括理论课部分和实验课部分。药理学实验课教学既能帮助学生巩固药理理论知识，又能提高医学生的动手能力，培养严谨的科学态度，有着理论教学不可替代的重要作用[2]。但在现实教学过程中，相较其他基础医学课程，药理学实验课更具有复杂性，除了需要大量的实验动物和先进的仪器设备之外，也会用到一些相关药物甚至有毒有害的试剂。在以往的药理学实验课教学中，多以教师为中心，以传授知识为本位，而学生处于被动接受学习的地位。教师在课上讲解和示教，包括实验目的、原理、方法和注意事项;学生只需要在课上按照教师讲解的方法实施操作，得出结果，在课后撰写实验报告[3]。这样容易出现教学效果不理想、实验操作失败率高、学生出现为难情绪等一系列问题，已不能适应以培养能力为目标的现代医学教育的要求。如何进一步提高实验课的教学质量，充分调动学生的学习兴趣，培养学生的创新思维能力和创造力，是需要不断探索的问题之一。

虚拟仿真实验是以计算机虚拟现实和数码仿真技术为核心，利用计算机模拟实验操作过程，具有动态开放网络学习模式，允许反复操作，不需要实验动物和实验仪器的一种先进教学手段[4]，具有沉浸性、交互性、构思性的特征[5]。学生可在虚拟环境中模拟实验项目，学习规范的实验操作并应用到真实操作技术中，对操作起到预习、熟悉及强化的作用[6]，有利于培养自学和独立思考的能力。

“以问题为中心”的PBL教学方式（Problem Based Learning）是以学生为主体的小组讨论式方法[7]，强调从提出问题入手，激发学生学习的兴趣，让学生有针对性地去探索并运用理论知识，以提高分析和解决问题的能力。

虽然关于这两种教学方法的效果已有大量报道，但对两种教学法联合应用在实验课教学中，尤其是在药理学实验课中具体应用的研究和报道却很少。本研究以空军军医大学2017级五年制临床专业的56名学生为研究对象，初步探究虚拟仿真实验结合PBL教学模式在药理学实验教学中的应用和教学效果，为药理学实验教学研究提供新思路。

2 对象和方法

对象资料  以空军军医大学2017级五年制临床专业的56名学生为研究对象，随机分为实验组和对照组，各28人。入选对象在年龄、性别和基础知识背景等因素上无显著差异。

研究方法  为保证实验准确性，授课教师为同一人，以“酚磺酞半衰期及分布容积的测定”作为实验教学内容。教师结合本次课的教学大纲和教学目标，认真准备授课内容。

对照组采用传统实验课教学法，教师在课前布置实验内容，让学生在课下自主预习;在课上讲解，包括实验目的、原理、方法和注意事项。实验过程所需的仪器和试剂均由实验教师提前准备好，学生只需要在课上按照教师讲解的方法进行分组操作，得出结果，在课下撰写实验报告即可[3]。

实验组在传统实验课之前先进行虚拟仿真实验操作，之后进行试题练习。接着，教师在进行传统实验课时穿插引入PBL教学模式，学生分组讨论教师提出的问题：药物半衰期与什么有关？血药浓度与分布容积的关系是怎样的？研究半衰期与分布容积的意义是什么？如何获得药代动力学参数？计算半衰期和分布容积的方法是什么？加深对理论知识的理解与掌握。然后针对实验，各组制订实施方案。

在全部评价结束后，为对照组学生补充复习实验知识，弥补分组造成的影响。

效果评价  以四人为一组进行实验分组，在实验课后记录每一组的实验结果和实验时间，对各组数据进行统计分析。在课程结束后，发放不记名调查问卷并当场收回，调查两组学生對不同教学模式的满意情况，主要内容包括教学效果满意度、知识的掌握与运用、学习兴趣、实验操作的成功率、小组成员配合度的提高等。

统计学处理  采用SPSS 19.0软件对数据进行处理，计量资料采用x±s表示，组间比较采用t检验，以P<0.05为差异具有统计学意义。调查问卷结果以百分比表示，组间采用χ2检验进行比较。

3 结果

两组实验情况比较  与对照组相比，实验组学生麻醉用时、静动脉插管用时显著缩短，计算准确率、实验成功率有大幅度提高（P<0.05），见表1。

问卷调查分析  调查结果显示，两组学生对实验原理理解和知识的运用均取得较好的效果。如表2所示，在实验方法掌握方面，实验组学生满意度为92.86%，对照组学生满意度仅为57.14%（P<0.05）;在实验成功率和小组成员协作能力方面，实验组明显高于对照组（89.29% vs.

50.00%，P<0.05;96.43% vs.60.72%，P<0.05）;对教学满意度方面，实验组也明显高于对照组（96.43% vs.53.57%，P<0.05）;在提升学生学习兴趣方面，实验组相较于对照组也有明显提高（89.29% vs.50.00%，P<0.05）。

4 讨论

虚拟仿真实验具有开放、自主、交互、高效、安全且经济的特点[8]，运用在日常教学过程中方便学生课前预习和课后及时巩固。PBL教学法可以使课堂内容更生动、有吸引力，进而使学习从被动接受知识变为主动参与。笔者在药理学实验教学中使二者有机结合，发现实验组学生通过虚拟仿真实验的演练和PBL教学中的分析讨论，对整个实验流程和操作细节有了清晰认识，进而可以不断规范练习和强化。学生之间通过相互讨论，增强了团队协作意识，在实验过程中头脑清晰、操作规范。问卷调查结果表明，相比于传统实验课教学模式，在结合了虚拟仿真实验和PBL教学后，能显著提高学生的学习兴趣、动手能力、解决问题能力，增强团队协作能力，学生评价非常满意。

但是实验课采用虚拟仿真和PBL结合的方式也存在一定困难，未来需要进一步完善。

1）药理学实验课学时有限，而要全面进行虚拟仿真实验并结合PBL教学需要更多学时。

2）作为对传统实验教学的一种补充，如何更好地利用，从而发挥其作用，显得十分重要。

3）通过虚拟仿真实验和PBL教学的结合，如何引导学生自主设计实验？

4）引导学生针对难点和重点的学习掌握，也对教师提出更高要求，需要教师具备较高的责任心，主动适应教学模式的转变，积极学习新的教学方法手段，投入更多精力掌握更多的实验方法，不断提高自身素质及教学能力。

通过此次摸索，笔者认为，虚拟仿真实验结合PBL教学是对传统实验课教学模式的有益补充，是培养高素质新型医学人才的一条新思路，值得借鉴和推广。

参考文献

[1]杨宝峰.药理学[M].北京：人民卫生出版社，2014.

[2]高允生，朱玉云，李娟，等.临床医学本科药理学实验教学模式的改革与实践[J].中国高等医学教育，2000（2）：34-35.

[3]阮耀祥.微课联合视频反馈教学法在药理实验教学中的应用：以常用实验动物技术为例[J].卫生职业教育，2019，37（12）：106-108.

[4]陈麟东.浅析医学机能虚拟实验中仿真技术和网络技术的应用[J].计算机光盘软件与应用，2013（8）：83，85.

[5]王德利，汤海峰，刘洋，等.虚拟系统在机能学实验教学中应用[J].实验室研究与探索，2014，33（8）：112-114，143.

[6]李佳常，缪明星，丁启龙，等.基于虚拟环境的药理学实验教学体系的构建[J].中国校外教育，2014（9）：62.

[7]Fincham A G， Shuler C F. The changing face of den-tal education： the impact of PBL[J].Journal of Dental Education，2001，65（5）：406-421.

[8]杨江华，李成文，郭夕源.虚拟仿真实验在医学实验教学中的应用探索[J].教育教学论坛，2016（25）：260-261.