虚拟仿真结合志愿者帮扶在机能教学中的应用

熊艳 曹飞 曾勇华 金华 张永宏

[摘 要] 为了探讨虚拟仿真结合志愿者帮扶在机能教学中的应用，为生理实验教学改革提供科学依据，在实验教学中实验组采用虚拟实验结合志愿者帮扶教学模式，对照组接受传统教学模式。与对照组相比，实验组能显著提高学生的实验成功率，缩短动物手术时间，提高实验成绩得分（P<0.05）;实验组学生对多项教学效果的认可程度、对教学方式的满意度均显著高于对照组（P<0.05）。同时志愿者的技术操作水平与理论水平100%提升。虚拟实验结合志愿者帮扶模式与传统教学模式相比，能显著提高生理学实验（机能学）的教学效果。

[关键词] 虚拟实验;志愿者帮扶;“影响尿液的生成因素”实验教学

[中图分类号] G642.41 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324（2022）10-0157-04 [收稿日期] 2021-07-01

生理学是一门理论性、实践性均很强的学科，因此机能学实验对生理学教学有着至关重要的作用。传统的教学模式存在消耗大量的教学资源、实验时间固定、实验指导无法保障等问题。近年来，虚拟现实技术在医学教育中的应用越来越广泛。与传统教学模式相比，虚拟实验可重复性强，实验指导更加生动，且不受时间限制。本课题组将虚拟实验与志愿者帮扶结合，应用于生理学实验教学中，探讨虚拟实验结合志愿者帮扶教学模式的教学效果。

一、对象与方法

（一）对象

选取2021年1月—2021年8月在南昌大学抚州医学院临床医学专业2018级学生为授课对象共60人，采用计算机随机分配原则分为实验组和对照组各30例，其中实验组中男生12例，女生18例，年龄19～22岁（均数±标准差岁），均采用虚拟实验结合志愿者帮扶教学法;对照组中男生12例，女生18例，年龄19～22岁（均数±标准差岁），均采用常规的教学模式。两组学生在性别、年龄比较上差异不具有统计学意义（P>0.05）。

（二）方法

两组学生所学习的“影响尿液生成因素”教学内容由相同的授课教师采用不同的教学方式展开教学。对照组学生采用经典教学模式：带教老师讲授教学内容后，直接进行实体实验;实验组学生采用虚拟实验结合志愿者帮扶教学模式：带教老师讲授教学内容后，进行虚拟实验，然后结合志愿者幫扶开展实体实验。课程结束后，学生完成相关知识的测试，实验报告的书写，以及问卷调查并给出评分。

1.传统教学模式。在实体实验前，带教老师对实验的相关理论知识，实验原理，实验操作步骤进行详细的讲解。学生根据带教老师讲解进行实体实验：动物手术操作，包括麻醉，气管插管，分离迷走神经和颈总动脉，颈总动脉插管，输尿管插管等手术操作，实验项目观察（静注20ml生理盐水，观察尿量的变化;刺激一侧迷走，使血压降至50mmHg左右，维持30s，观察尿量的变化;静注0.01%去甲肾上腺素0.5ml，观察尿量变化;静注呋塞米按照体重5mg/kg，观察尿量变化等），获得实验结果。

2.虚拟实验结合志愿者帮扶教学模式。利用成都泰盟公司开发的VBL-100型软件构建生理学虚拟实验平台。学生通过该平台学习实验相关理论知识、实验仪器设备、实验操作步骤，并在志愿者的帮扶下自行进行虚拟实验操作，并完成同上实体实验操作。

（三）教学效果评价指标

采用动物手术时间、实验成功率、成绩分析法和问卷调查法，对实验教学效果进行综合评价。手术时间：从开始麻醉到完成膀胱导尿的总时间;实验成功率：每组实验成功学生数/每组学生总人数*100%;教学满意度：（每组满意+基本满意学生数）/每组学生总人数*100%。

（四）统计学分析

采用SPSS20.1统计分析软件进行数据录入和分析，数值型数据组间差异采用t检验方法分析，计数型数据组间差异采用卡方检验方法或非参数检验方法分析。

二、结果

（一）实验操作效果分析

实验组学生的动物手术时间显著低于对照组，实验成绩得分显著高于对照组（P<0.05）;实验结果成功情况显著高于对照组（P<0.05）。

（二）教学效果的主观性评价

实验组学生对多项教学效果的认可程度显著高于对照组（P<0.05）;在“有更多机会学习讨论不同的案例”一项的比较中，两组学生的认可程度无显著差异（P>0.05）（见表2）。

（三）学生对教学满意度评估

实验组学生对教学模式的满意度明显高于对照组，差异具有统计学意义（P<0.05）。详见表3。

三、讨论

（一）传统教学模式呈现出的缺陷及其影响

传统教学模式中带教老师的讲解相对抽象，在示教演示环节，部分学生由于视野有限无法清晰看到演示过程，致使学生参与度低，实验积极性下降[3]。

在实体实验中，由于学生首次参与动物实验，往往表现得畏首畏尾，一旦出现非预期情况如操作不当造成出血，更是手忙脚乱，进而导致实验失败。本文探讨的“影响尿液生成因素”实验中做输尿管插管是一个较为困难的实验操作步骤，对于没有实验经验的学生来说很难快速准确的完成。与此同时，很多的学生由于对家兔解剖结构的模糊，寻找输尿管出现错误，引起在动物手术操作过程中，出现部分操作对动物的损伤较大，最终导致应激性无尿，直接影响实验结果的观察。传统的教学模式中大部分学生的实验结果不理想，导致学生在实验过程中出现了较强的挫败感，对以后的实验积极性也大大降低，在一定的程度上，直接影响了实验教学效果。

（二）虚拟仿真实验的优势及取得的效果

虚拟实验恰恰弥补了这些缺点，有效解决了示教环节中视野受限的问题。在虚拟实验的平台上学生可以反复观看视频，反复操作练习，遇到难点问题可针对性学习[3]。

首先，虚拟实验通过虚拟视频的方式有效表达了一些理论知识中难以理解的专业术语和专业名词，进一步协助学生加深对理论知识的掌握;其次，虚拟实验用模拟实验的方式还原真实的实验过程，让学生更加直观的了解实验过程，对动物的基本解剖结构有着更加清晰的认识。通过虚拟实验的学习，学生不仅增加了对手术的信心，而且在动物手术过程中，减少了对实验家兔不必要的损伤，加快了手术的进程，提高了手术效率和实验的成功率。

生理虛拟仿真实验内容丰富，既包含了实验动物的基础操作教学（常用实验动物的捉拿和固定、给药方法、去毛和处死方法），又有针对运动系统、神经系统、循环系统、呼吸系统和泌尿系统（尿液生成的影响因素）的实验内容，相比传统的教学模式，其内容所涉及的器官系统更为广泛[1]。在一个仿真的实验环境，实现资源共享和确保实验开展的安全性，满足实验教学需求，在一定程度上节约实验动物等教学成本，开展虚拟教学也弥补教学资源的不足[2]。同时实行志愿者帮扶教学，有效解决实验课时的限制，提升实体实验的成功概率。

（三）开展校园志愿者服务的优势及其影响

在学生志愿者的指导下，参加实验的学生对虚拟系统有着更加全面的了解。实际操作时在学生志愿者的帮扶指导下，实验的成功性和准确性也得到了大幅的提高，学生能得到合理的实验结果，对以后的实验充满了信心。同时大大减轻了老师的工作负担，促进学生对于动手操作的渴望。学生志愿者对于实验操作的理解在学生群体中可以起到榜样作用，促使参加实验的学生向优秀学生志愿者学习，为成为下一个优秀学生志愿者而做出相应的努力，在一定的程度上提高学生的学习积极性，为学生建立“人人为我，我为人人”正确的志愿服务精神起到促进作用。与此同时，学生志愿者在讲解实验、指导实验的过程中，不断学习，查漏补缺，不断优化自身，为未来学习增加强大的动力。

实验教学志愿者是我们在选择志愿者活动项目中，通过反复推敲、仔细论证、层层筛查、优中取优的方式最终选择出最合理的项目，充分发挥了竞争机制的效用[6]。同时参与者不断追求，充分发挥主观能动性和创新性，教学经费的利用率达到合理配置。同时增强学生的主体意识，参与性持续增强，进而将活动中学生的主体地位淋漓尽致地展现出来。如果不开展学生志愿者活动，那么学生缺少志愿服务理论和实践经验，不能满足自我价值实现需求，能力培训欠缺，不利于学生综合素质的培养[6]。参加多样化的服务项目也能满足志愿者的心理需求，他们说“在实验室服务期间，我感觉我是被需要的，因为被需要，幸福感油然而生，感觉自己是有价值的”，这就是开展志愿服务的目的，一定程度上达到了学生的心理需求。大学生的心理需求可以概括为求知、奉献、荣誉、归属等，而这些都可以在志愿服务过程中获得。志愿服务经历能丰富个体社会心理，对于培育大学生的社会信任有着不可替代的作用[4]。而在我院校园志愿服务已经取得良好效果，作为实验室志愿者负责人，实验室志愿者服务与高校教育相结合的研究取得良好的教学效果，实践经验表明，这是一种提高高校实验教学质量和培养大学生综合素质的有效途径[5]。

本研究生理学实验“影响尿液生成的因素”虚拟仿真结合志愿者帮扶在实体实验中的联合教学模式，从整体上提高了学生实验操作的掌控能力，课堂气氛活跃，激发学生对排泄系统的学习兴趣，提升创新思维和实际解决问题的能力，增进团队沟通协作。实验教学灵活多样，有趣生动，学生满意度高，为不断提升和改善生理机能学实验的教学方法提供了一条有效的途径。

（课题组成员：曹飞、廖海荣、花谁珍、王梅香）

参考文献

[1]康继宏，韩丽丽，庞炜，等.虚拟仿真实验在生理实验教学中的应用[J].基础医学与临床，2021，41（3）：456-458.

[2]刘松.计算机硬件虚拟实验平台的研究与开发的相关分析[J].中国科技投资，2016（25）：307.

[3]贾敏，张晓辉，付锋，等.虚拟实验联合翻转课堂教学模式在生理学实验教学中的应用[J].心脏杂志，2020，32（4）：449-453.

[4]彭娟，敖洁，黄维.志愿服务经历对大学生社会信任的实证研究[J].长沙理工大学学报（社会科学版），2020，35（5）：101-109.

[5]熊艳，刘晓群.对实验室志愿者服务与高校教育相结合的思考[J].新校园，2014（10）：91-92.

[6]蔡祎昀.职业学校志愿服务项目化德育功能及其实现研究[D].南京：南京师范大学，2018：1-54.

Application of Virtual Simulation and Volunteer Assistance in Function Enginery Teaching

XIONG Yan1， CAO Fei1， ZENG Yong-hua1， JIN Hua2， ZHANG Yong-hong1

（1.Fuzhou Medical College of Nanchang University， Nanchang， Jiangxi 344000， China; 2. The First Affiliated Hospital of Anhui University of Chinese Medicine， Hefei， Anhui 230022， China）

Abstract： In order to provide the basis for the application of the virtual teaching mode in the experiment group and the reform of the virtual teaching mode in the experiment group， in the experimental group， we use the virtual experiment combined with volunteer help teaching mode， and in the control group we use the traditional teaching mode. Compared with the control group， the experimental group can significantly improve the experimental success rate of students， shorten the animal operation time and improve the experimental score （P < 0.05）. The recognition of multiple teaching effects and the satisfaction of teaching methods in the experimental group are significantly higher than those in the control group （P < 0.05）. At the same time， the technical operation level and theoretical level of volunteers are 100% improved. Compared with the traditional teaching mode， the virtual experiment combined with volunteer assistance mode can significantly improve the teaching effect of physiological experiment.

Key words： virtual experiment; volunteer assistance; experimental teaching of “factors affecting the formation of urine”