虚拟仿真实践教学平台对重庆医科大学附属第二医院核医学教学质量、学生综合能力的影响研究

郑晨曦，袁耿彪，任建丽，范永增，熊亚岚，饶茂华

1.重庆医科大学附属第二医院核医学科，重庆 400010；2.重庆医科大学附属第二医院超声科，重庆 400010

核医学科作为现阶段医学研究中应用于放射性核素诊断以及疾病治疗和进行性医学研究重要学科，实验室教学在该学科的学习中具有重要价值。核医学实验教学过程中能够让学生将理论知识与实践进行结合，使学生能够更好地掌握核医学相关内容[1]。传统核医学教学方法采用单一的课上教学，学生在学习过程中仅能通过教师教导进行知识记录，相对枯燥，思维同化而且在实践教学过程中受到教学环境以及教学资源的影响，导致学生无法针对理论知识进行进一步实践，因此影响学生整体学习效果。而且核医学实践过程中存在放射性辐射危害，这种情况下极易造成学生在实验过程中受到辐射危害，因此具有较高的危险性，同时更具有一定的安全隐患，这一情况下需要加强关于核医学科实践教学研究工作[2]。现阶段随着互联网的逐渐完善与发展，人们能够利用计算机对实验环境进行真实模拟，这种技术被称为虚拟技术，通过虚拟技术构建三维环境，使操作人员能够结合相应的设备仪器对虚拟的目标展开一系列操作，这种操作与真实的实践具有相似性，这种技术被称为虚拟仿真技术。虚拟仿真实践教学平台近年来逐渐在临床医学以及其他领域应用，取得了较为显著的教学效果，具有较高安全性的同时将理论知识与实践知识进行充分贴合[3]。基于此，本研究纳入2021年9—12月（第一学期）和2022年3—6月（第二学期）重庆医科大学附属第二医院核医学科42名学生为研究对象，探究虚拟仿真实践教学平台临床可实践性价值。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选择本院核医学科42名学生为研究对象，男22名，女20名；年龄22～26岁，平均（24.45±1.02）岁。研究经过医院医学伦理委员会审批同意后开展项目研究，参与本次研究的学生知情研究内容，签署知情同意书，自愿参与研究。

1.2 纳入与排除标准

纳入标准：年龄≥18岁；无基础疾病；学历大专及以上；专科成绩≥60分；依从性较高。排除标准：专科学习中成绩不合格者；依从性较差者；不服从教师安排者。

1.3 方法

第一学期：采用传统的教学方式。在实际教学过程中，针对理论知识教学由教师在课堂中进行讲述，同时学生通过记录笔记对知识进行总结，并做好后续的知识复习。针对实验教学由教学老师针对教学中的相应物品准备同时做好相应的安全辅助操作，在实验过程中，由教师针对实验目的以及方法进行口头传输后，为学生进行演示，同时将学生进行分组，学生通过模仿教师的操作手法以及操作内容进行实践，将实践与理论结合，最后由教师针对学生实验情况进行总结，针对实验过程中存在的问题进行提出，并且指导学生正确的实验流程以及实验操作。

第二学期：采用虚拟仿真实践教学平台教学，主要包括以下教学内容。首次使用时，在虚拟仿真实验平台使用前，需要指导学生进行虚拟仿真平台使用的相关内容，当学生输入平台网址后指导学生观看首次登录视频。并且根据相应的视频指导，使学生能够自行安装虚拟运行环境，完成软件安装后，针对各个模块的教学视频进行学习，虚拟仿真实践教学平台中需设置学生专区，如预学习系统仿真实验模块以及报告系统。经过了解这些模块，使学生能够对整个虚拟仿真实践教学平台进行综合了解，而后教师结合实际的核医学教学内容以及教学需求为学生开展教学。具体的教学内容如下。①建立情景模拟教学环境。教师在虚拟仿真实践教学平台应用过程中需要为学生营造学习环境，这一学习环境可以通过问题进行引导，在问题选择过程中，既需要保证问题的复杂性，同时又需要保证问题的综合性，例如对吸收率的测定以及骨密度的测定，或者在进行全身骨扫描过程中相关注意事项以及如何进行肾动态想象等，通过这些知识的问题提出能够使学生在虚拟仿真实践教学过程中对自身学习的理论知识进行回顾，锻炼学生的思维发展能力以及实际知识运用能力。②不同专业不同带教模式。针对影像专业的学生，在利用虚拟仿真实践教学平台过程中，需要使学生了解体外分析的相应原理，并重点针对SPECT探头的内部结构以及工作原理进行了解，利用模拟软件将知识以动画、文字、图片、声音等形式为学生进行演示，并且指导学生正确操作该设备，在模拟过程中调整相应的参数以及结合检查的部位要求进行仪器应用，使学生在学习过程中能够真实模拟检验过程中够采集的图像信息情况，通过模拟进一步了解患者在实际过程中可能存在的相应问题，有利于激发学生学习兴趣，提高学生模拟实践能力。对检验专业学生，在虚拟仿真实践教学过程中，需要使学生了解化学发光实验内容，利用模拟实验室能够使学生针对化学发光实验原理进行了解，同时在模拟过程中对抗原以及抗体和血清标本中的抗原进行免疫结合反应进行掌握，通过测量结合物的量了解待测物的量，操作过程中严格按照真实的操作需求进行模拟操作，使学生能够进一步提高操作的规范性，而且不同的检测项目通过模拟实验能够通过设置测量参数，进而获得不同的标准曲线。③理论联系实际。利用虚拟仿真教学平台开展实践教学过程中，教师同样需要做好学生理论知识与实践知识关联的教学，完成模拟实践教学后教师需要让学生进行模拟实验操作总结，内容包括本次虚拟仿真实践教学过程中的教学流程以及教学重点，通过学生表述，教师可以进一步了解学生针对本次模拟实验教学过程中学习情况，不规范操作以及不正确操作或不得当操作，及时指正，能够强化学生模拟实践教学记忆，使学生在头脑中形成定向思维。④考核。完成虚拟仿真践教学后，教师需要通过平台应用情况进行考核，考核内容主要包括两部分，第一部分为学生核医学知识掌握情况，第二部分为学生虚拟仿真实验过程中操作的规范性。

1.4 观察指标

对比两学期核医学教学质量、学生综合能力以及学生教学满意度。

①核医学教学质量评估：教学质量过程中主要包括辐射危害、教学效果、教学成本、操作真实性、实验安全性、学生接受性等维度。各维度满分20分，分数越高教学质量越好。

②学生综合能力评估：独立操作能力、观察事物能力、动手能力、解决问题能力、思维发散能力、寻求真相能力、思想开放水平、认知成熟度等维度，各个维度满分均为100分，分数越高，学生综合能力越好。

③教学满意度评估：由科室自制满意度调查问卷，问卷内容主要包括教学方式，教学内容，教学科学性以及安全性等方面，本次调查过程中，发放问卷42份，回收问卷42份，回收率100%。问卷满分100分，0～59分为不满意，60～79分为较为满意，80～100分为满意。总满意度=（满意例数+较为满意例数）/总例数×100.00%

1.5 统计方法

采用SPSS 19.0统计学软件处理数据，计量资料符合正态分布，以（±s）表示，组间差异比较采用t检验；计数资料以[n（%）]表示，组间差异比较采用χ2检验。P〈0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两学期学生教学质量比较

教学前，两学期学生教学质量对比，差异无统计学意义（P0.05），教学后，第二学期学生辐射危害、教学效果、教学成本、操作真实性、实验安全性、学生接受性等维度评分均高于第一学期，差异有统计学意义（P〈0.05），见表1。

表1 两学期学生教学质量比较[（±s），分]

表1 两学期学生教学质量比较[（±s），分]

指标时间第一学期（n=42）第二学期（n=42）t值 P值辐射危害教学效果教学成本操作真实性实验安全性学生接受性教学前教学后教学前教学后教学前教学后教学前教学后教学前教学后教学前教学后12.14±1.02 15.26±1.03 13.56±1.33 16.32±1.06 14.33±1.06 16.20±1.03 11.36±1.06 15.47±1.48 12.33±2.04 15.47±2.01 13.45±1.33 16.27±1.58 12.18±1.05 17.44±2.06 13.60±1.38 18.20±1.00 14.30±1.02 18.29±1.47 11.40±1.11 18.24±1.59 12.35±2.08 18.26±1.49 13.50±1.40 18.29±1.96 0.177 6.134 0.135 8.361 0.132 7.546 0.169 8.264 0.044 7.227 0.168 5.200 0.860〈0.001 0.893〈0.001 0.895〈0.001 0.866〈0.001 0.965〈0.001 0.867 0.001

2.2 两学期学生综合能力比较

教学前，两学期学生综合能力比较，差异无统计学意义（P0.05），教学后，第二学期学生独立操作能力、观察事物能力、动手能力、解决问题能力、思维发散能力、寻求真相能力、思想开放水平、认知成熟度评分高于第一学期，差异有统计学意义（P〈0.05），见表2。

表2 两学期学生综合能力比较[（±s），分]

表2 两学期学生综合能力比较[（±s），分]

指标时间第一学期（n=42）第二学期（n=42）t值 P值独立操作能力观察事物能力动手能力解决问题能力思维发散能力寻求真相能力思想开放水平认知成熟度教学前教学后教学前教学后教学前教学后教学前教学后教学前教学后教学前教学后教学前教学后教学前教学后68.48±2.46 72.34±2.58 69.23±2.01 75.55±2.33 65.78±2.36 72.06±3.12 67.77±2.33 77.58±2.40 68.24±2.56 75.36±2.33 60.48±1.03 75.24±2.06 62.49±2.01 75.38±2.03 68.39±2.44 78.32±2.98 68.50±2.49 85.87±2.88 69.30±2.03 86.44±2.4 65.82±2.41 82.34±2.39 67.80±2.41 87.77±2.94 68.32±2.50 85.88±2.44 60.50±1.20 80.27±2.03 62.51±2.03 82.34±2.11 68.44±2.41 82.38±3.30 0.037 22.677 0.159 21.099 0.077 16.954 0.058 17.401 0.145 20.208 0.082 11.271 0.045 15.405 0.094 5.918 0.971〈0.001 0.874〈0.001 0.939〈0.001 0.954〈0.001 0.885〈0.001 0.935〈0.001 0.964〈0.001 0.925〈0.001

2.3 两学期学生教学满意度比较

第二学期教学满意度90.48%高于第一学期50.00%，差异有统计学意义（P〈0.05），见表3。

表3 两学期学生教学满意度比较[n(%)]

3 讨论

现阶段医学教学方式逐渐发生改变，由传统的课堂教学转变为信息化教学。核医学科作为重要医学组成内容，在实验课教学过程中依然存在诸多问题，因此如何能够提高核医学科实验教学水平是目前核医学科室相关工作者需要重点关注问题[4]。而计算机技术以及网络技术的普及，使虚拟实验室逐渐在医疗卫生服务以及社会各领域中应用推广，起到了良好的使用效果。核医学虚拟仿真实践教学平台基于现阶段核医学实践教学需求以及教学要求进行构建的自主学习平台，核医学虚拟仿真实践教学平台的构建结合了核医学科的教学内容以及教学要求，同时利用3D软件，VRML软件，HTML软件，Max软件进行制作，通过利用这些软件制作出具有核医学教学的相关模型，然后利用SPECT PET/CT放射免疫分析仪，将已经制作完成的核医学模型进行导入，能够进一步模拟真实的核医学实验场景以及实验过程中所需要的设备，仪器和相应的药学试剂等。将其应用于科室实践教学过程中，能够从整体上提高教学质量，提升教学效果，实现教学资源高效利用[5]。

本次研究结果发现，第二学期教学质量高于第一学期（P〈0.05）。分析原因，教师在实际的教学过程中了解“虚拟仿真实践教学平台”的相关内容，并且熟练地掌握该平台的功能以及具体的操作程序，由经验丰富且具有信息技术水平的教师为学生进行教学。在教学过程中，教师需要结合实际的教学内容，为学生讲解虚拟仿真实践教学平台的相关作用以及平台分为哪些功能，例如，体外分析、核素显像、功能测定以及放射性核素治疗等，通过模块讲解能够使学生对平台功能进行进一步掌握，使学生可以充分了解人机交互[6]。为进一步增强教学效果，虚拟仿真平台在教学过程中能够通过文字，图像，声音以及动画将知识进行融入，学生通过针对界面的观察以及通过操作理论知识与实践知识相结合，观察可能存在的实验现象以及实验结果，通过这种教学方进一步提高学生的求知欲，针对未知知识能够有兴趣进行探索，与常规的核医学教学相比，该种教学模式更加具有灵活性，智能性，对提高学生学习积极性，激发学生学习动力，让学生能够有兴趣将理论与实践进行结合有显著作用。

除此之外，对比两学期学生的综合素质能力、发现第二学期学生独立操作能力、观察事物能力、动手能力、解决问题能力、思维发散能力、寻求真相能力、思想开放水平、认知成熟度评分高于第一学期（P〈0.05）。分析原因：教师能够通过学生模拟仿真实践结果对学生理论知识掌握情况进行了解，并有针对性地为学生进行指导。针对学生模拟仿真实践教学过程中存在的不足进行分析，通过进一步指导学生平台操作以及理论知识，使学生能够在更真实的环境中，在不接触放射源的同时了解放射相关内容，从整体上提高放射科教学安全性[7]。学生在使用模拟仿真平台进行实践教学过程中，通过独立完成实验，进一步锻炼学生独立解决问题的能力，如果独立实验可以使学生对各模块实验仪器，实验设备以及实验过程中使用的药剂进行综合了解，尽管在现实实验室中无法进行接触，但能够使学生模拟中进行使用，能够极大程度提高网络资源利用率，而且还可以减少实际核医学教学中资源浪费。利用虚拟仿真实践教学平台可以使学生以第一视角进行学习，而且在实践过程中操作更有真实性以及清晰性，学生能够24 h登录学习系统进行学习，自主沉浸在实践学习过程中了解核医学科，使学生能够了解信息化教学的优势，并且提高学生思想开放水平，通过独立操作能力检验学生理论知识掌握水平，使学生对知识掌握更加深刻，对于知识的运用能够更加灵活。除此之外，虚拟仿真实践教学平台依据实际的学生专业情况，为学生设计具有高度适配性的教学模拟实践内容，有效弥补核医学实验课学过程中教学手段单一，教学经费充分以及设备不支持等缺点[8]。除此之外，对比两学期学生对本次教学的满意度评价，第二学期学生对于此次教学的满意度评价更高（P〈0.05），进一步说明虚拟仿真实践教学平台在应用过程中能够让学生更加满意。使学生能够通过多角度对模拟实验进行观察，并且通过自身操作学习，让学生能够形成沉浸式学习，从整体上提高教学水平以及教学效果[9]。

尽管虚拟仿真实践教学平台在应用过程中具有诸多优势，但是该平台在应用过程中同样具有一定的弊端，主要体现在无法学生的动手能力，由于在实验过程中通过计算机操作进行模拟学生在建立知识链条过程中，只能通过想象或者计算机程序，无法做到真实实践。而且该种教学模式需要学生独立完成，因此很难培养学生团队合作精神[10-11]。尽管该种实践教学存在一些弊端，但通过核医学实验教学证明，利用虚拟实践教学满足核医学教学方向需求，同时保证实验教学质量[12]。

综上所述，核医学教学过程中使用虚拟仿真实践教学平台对提高核医学教学质量以及学生综合素质能力有重要价值。