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摘要：選取2020級護理專業(yè)學生，采用線上虛擬仿真教學軟件結(jié)合線下實踐操作的生理學實驗教學模式，評價虛擬仿真教學軟件在生理學實驗中的教學效果。結(jié)果表明虛擬仿真實驗軟件的投入應用可以結(jié)合傳統(tǒng)的實驗教學形成一種新的教學模式，虛實結(jié)合，從而提高實驗的教學效率。

關鍵詞：生理學；實驗教學；虛擬仿真系統(tǒng)

引言：醫(yī)學教育的發(fā)展離不開課程教學改革的進步。作為典型的實驗性學科，生理學的實驗課程關系到學生對理論知識點的深刻理解，并且成功的動物實驗操作更能增加醫(yī)學生的操作能力和自主學習的興趣[1]。但煩瑣難懂的理論知識，加上有限的時間和局限的空間，使學生在實驗過程中的容錯率大大降低，實驗的低成功率嚴重影響到學生的學習興趣，并且會導致學生縮手縮腳，實驗的教學效果遠遠達不到預期。虛擬實驗平臺在激發(fā)學生學習興趣和自主性、節(jié)約實驗資源等方面具有積極作用[2-3]。在傳統(tǒng)實驗教學中，由于醫(yī)學類學生的不斷擴招，大部分院校的師生配比特別高，不合理的師生配比嚴重影響了教師在示教操作中的效果[4]。這就導致學生在操作過程中出現(xiàn)各種各樣的疑問和問題，教師無法兼顧最終使實驗的成功率大大降低。加上教室空間的限制以及有限的實驗動物，導致大部分學生沒有全程上手操作的機會，對實驗過程和結(jié)果只停留在了表面，很難對實驗中的理論知識進行獨立思考。虛擬仿真系統(tǒng)的建設，是按照生理學各系統(tǒng)實驗的要求，全面地借助現(xiàn)代化信息技術，推動傳統(tǒng)生理學實驗教學。虛擬仿真系統(tǒng)的教學平臺更加直觀，圖文、視頻、操作一體化，讓每個學生都有很好的機會去了解全部的實驗操作，在反復的操作中可以更好地讓學生解決實驗難點并分析實驗中的相關知識點[5]。以此來提高生理學實驗課的教學效率。本研究旨在分析在虛擬仿真系統(tǒng)的建立和應用過程中，通過虛實教學的有效結(jié)合，探討虛擬仿真系統(tǒng)作為新的實驗教學方式對生理學實驗教學質(zhì)量的提升效果。

1虛擬仿真系統(tǒng)實驗課的構(gòu)建與優(yōu)化

河南護理職業(yè)學院基于VBL100虛擬仿真系統(tǒng)平臺，構(gòu)建并優(yōu)化生理學實驗教學模塊22項，其中選取神經(jīng)—肌肉電生理實驗的“刺激強度、頻率與肌肉收縮之間的關系”、心血管系統(tǒng)實驗的“家兔動脈血壓的調(diào)節(jié)”、呼吸系統(tǒng)實驗的“家兔呼吸運動的調(diào)節(jié)”、泌尿系統(tǒng)實驗的“影響尿生成的因素”、血液系統(tǒng)實驗“影響血液凝固的因素”，形成實驗教學的主要內(nèi)容。合理利用職教云在線課堂平臺制作上傳實驗課件、相關理論知識鏈接及主要操作的微視頻等教學資源，特別是實驗標本制備、核心實驗操作及數(shù)據(jù)有效采集的微視頻的創(chuàng)建，盡量滿足學生的學習需求，學生可以通過手機、平板電腦等移動網(wǎng)絡設備隨時隨地了解和設計實驗項目。同時可以將家兔麻醉、殺蛙、游離坐骨神經(jīng)等常見的錯誤操作片段配以文字及音頻制作成微視頻，為學生正確的實踐操作提供一定參考。

2對象與方法

2.1研究對象

選擇我院2020級護理專業(yè)247名學生作為研究對象，每個班級60人左右,其中選擇1～2班為實驗組，3～4班設為對照組。四個班級學生均為高中起點，在年齡、學習能力、綜合素質(zhì)等方面沒有明顯差異。

2.2實施方法

實驗組：依據(jù)構(gòu)建優(yōu)化好的虛擬仿真系統(tǒng)實驗項目，運用虛實結(jié)合的教學方法，依托泰盟的虛擬仿真實驗平臺，讓學生在課余時間結(jié)合職教云線上教學資源，預習實驗教學內(nèi)容，并且利用一學時讓學生登錄虛擬仿真系統(tǒng)反復操作實驗內(nèi)容，認真完成各個實驗項目。在此過程中針對學生實驗中提出的難點和問題，老師及時進行答疑回復，并且要求學生對實驗內(nèi)容與理論知識進行聯(lián)系及時提出新的實驗設計。最后學生進行真實的動物實驗，獲得實驗結(jié)果的同時對實驗中的結(jié)論進行探討驗證。實驗過程由小組相關負責人全程拍攝上傳職教云課堂平臺。對照組：運用傳統(tǒng)實驗教學方法，讓學生根據(jù)實驗指導提前熟悉預習實驗內(nèi)容，教師利用一學時對實驗內(nèi)容進行講解并且示教，學生隨后進行實驗并獲得實驗結(jié)果。實驗過程也由小組相關負責人全程拍攝上傳職教云課堂平臺。在實驗考核結(jié)束后，讓學生利用虛擬仿真系統(tǒng)再次進行線上操作，結(jié)合上傳的操作視頻，找到操作過程中的問題，考慮在虛擬仿真系統(tǒng)中的操作是否有利于實驗的整體完成。加深對實驗內(nèi)容和相關理論知識的理解。

2.3考核方法

制定生理實驗課的考核標準，考核的評價指標分兩部分，即各組上傳的實驗視頻操作，結(jié)合相關的實驗報告，總分為100分。由四位代課老師共同給出成績，并且計算平均分。

2.4問卷調(diào)查及統(tǒng)計學分析

利用問卷星對實施過程和結(jié)果進行調(diào)查評價。并對實驗成績進行統(tǒng)計學分析。利用統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計學處理。兩組實驗成績均用平均分數(shù)加標準誤差表示。兩組實驗成績均用t檢驗，以P＜0.05為具有統(tǒng)計學差異。

3結(jié)果

3.1問卷調(diào)查結(jié)果

3.1.1學生對自主預習實驗內(nèi)容的傳統(tǒng)方式（實驗指導為主導）和虛擬仿真組基于職教云平臺

端教學資源的方式進行客觀評價。并且對各自學習方式的評價結(jié)果進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見表1。結(jié)果顯示虛擬仿真組的預習方式更加簡單方便（82.26%），實驗預習內(nèi)容更豐富直觀（90.32%），學生自主性更高（78.23%），對實驗內(nèi)容和理論知識點的鏈接更充分（73.39%）。預習的效果也更滿意（70.16%）。

3.1.2學生對傳統(tǒng)實驗和虛擬仿真實驗的實施過程進行客觀的評價（表2）

對各組中存在的問題進行了相應的統(tǒng)計，結(jié)果顯示虛擬仿真實驗組實驗流程更標準，可在不同條件下，符合多種學習模式，并且進行反復有效的學習。實驗過程中的自主動手能力更高，相比傳統(tǒng)的課前示教，教學過程更加穩(wěn)定。學生的普及面更廣泛，對關鍵操作點的掌握更加精細準確。實驗操作更加熟練，教學內(nèi)容全面直觀，實驗結(jié)果清晰準確，成功率更高，有利于理論知識與實驗過程更好地契合。并且較好的預期結(jié)果更容易增加學生的自信心，加強了學生的自主動手能力和學習的能動性。

3.1.3學生對虛擬仿真實驗教學的建議和評價調(diào)查問卷統(tǒng)計顯示大部分學生對虛擬

仿真實驗教學的過程比較感興趣（86.99%），并且對最終的學習效果都比較認同。豐富的視頻設計和相關的動畫，使學生在相關指導下更直觀方便地了解要操作的內(nèi)容（63.20%）。反復學習更能使學生在掌握關鍵的同時，對實驗內(nèi)容進行自主設計并提出問題（75.61%）。但在學習過程中，學生也對開設的虛擬仿真實驗教學提出了相關的意見和建議。學生在實驗過程中需要教師隨堂指導以及更多的預習練習時間。學生參與自主設計實驗的機會較少。更多的學生青睞虛擬仿真系統(tǒng)手機客戶端的開發(fā)和應用（94.31%）。

3.2實驗報告結(jié)合實踐操作成績考核

結(jié)合虛擬仿真系統(tǒng)的實驗組實驗報告考核平均成績?yōu)椋?0.87±0.11）分，傳統(tǒng)實驗教學模式的對照組實驗報告平均成績?yōu)椋?8.47±0.13）分，兩者相比，雖然結(jié)合了虛擬實驗仿真系統(tǒng)的實驗報告分數(shù)稍微有所增加，但沒有明顯的統(tǒng)計學差異（P＞0.05）。但從操作過程而言，結(jié)合虛擬仿真系統(tǒng)的實驗操作過程更加熟練，教室整體秩序更穩(wěn)定。實驗復雜關鍵操作的失誤率比較低，實驗預期更理想。

4討論與分析

4.1虛擬仿真系統(tǒng)的應用能有效補充傳統(tǒng)實驗教學中的不足，提高生理動物實驗的成功率

傳統(tǒng)生理學實驗教學過程中存在的缺點[6]，導致學生逐漸失去對實驗課的興趣，降低了學生自主學習的能動性，也逐漸磨滅了學生對實驗課的思維力和創(chuàng)造力。這對生理學課程目標的實施帶來了很大的困難，所以以虛擬仿真系統(tǒng)結(jié)合傳統(tǒng)實驗的教學改革也就勢在必行。虛擬仿真系統(tǒng)能夠克服疫情的干擾，突破傳統(tǒng)實驗教學的限制[7]。并且在實施過程中，很容易能被學生接受，學生學習的過程簡單方便并且有序。虛擬仿真實驗平臺可豐富實驗課的教學形式和教學內(nèi)容，將實驗過程以逼真、形象、立體的表現(xiàn)形式演示出來[8]。虛擬仿真系統(tǒng)能夠提供每個實驗的原理、方法、步驟以及完整的實驗視頻，可滿足大量學生對示教過程的需求。學生也可以清楚地觀察實驗中復雜的精細操作，如蟾蜍枕骨大孔的位置，家兔耳緣經(jīng)脈的麻醉注射，家兔交感神經(jīng)、減壓神經(jīng)和迷走神經(jīng)的辨別與分離，輸尿管的位置及插管過程等。從而快速地幫助學生掌握每個實驗項目的要領，把握整個實驗過程中的重難點，確保實驗結(jié)果的準確性。

4.2優(yōu)化設計虛擬仿真系統(tǒng)在生理實驗中的應用，防止機械、固化的模式出現(xiàn)

虛擬仿真系統(tǒng)的應用需要在不同的實驗項目中具體分析，在教學中要建立學生的本位思想，根據(jù)每個實驗中存在的問題，由學生進行思考并反饋，從而進行有針對性的優(yōu)化設計。要避免虛擬仿真系統(tǒng)在使用中變成程序化、機械化的輔助工具。結(jié)合學生的實際應用，將教學過程中不能體現(xiàn)、不易體現(xiàn)的操作點和知識點，通過虛擬仿真系統(tǒng)更全面、更具體地體現(xiàn)。針對比較傳統(tǒng)的實驗原理和實驗目的等文字性的描述，設計成更方便直觀的動畫形式和微視頻形式。結(jié)合實際的教學講解。配合虛擬仿真系統(tǒng)，幫助學生突破自主學習的瓶頸，更好地接收煩冗枯燥的生理知識點。在虛擬仿真系統(tǒng)的應用中，應該更好地設計開闊思維的提示反饋彈窗，例如，在家兔耳緣靜脈麻醉的過程中，扎針的具體位置為何要耳尖開始？戊巴比妥鈉的推入速度是如何變化的？這樣做的原因是什么？讓學生在自主學習，提出問題，解決問題的過程中，通過教學反饋，及時記錄自己的問題和思維發(fā)散點，并將這些問題聯(lián)系到臨床應用中（如臨床上患者麻醉藥的推入是不是也要遵循相同的原則），最后學生對整個實驗的體驗進行評價和總結(jié)歸納。優(yōu)化整個虛擬仿真系統(tǒng)在實驗中的應用流程，建立更加貼合學生使用的教學系統(tǒng)，有效地提高生理學實驗教學質(zhì)量。

4.3虛擬仿真系統(tǒng)對示教的替代作用和反復操作

是對傳統(tǒng)實驗教學的最大支持在班級人數(shù)較多的情況下，傳統(tǒng)的示教過程會引起課堂教學混亂，教師很難將示教過程中的重點操作手法讓學生細致地觀摩。僅憑局限的示教課，學生很難掌握實驗過程中的技術要領，往往會導致各種問題的出現(xiàn)，實驗過程緩慢且混亂。課堂秩序難以掌控的同時會導致實驗失敗。虛擬仿真實驗的開展,使高校師生之間的無縫學習成為可能[9]。擴招導致生源大量增加，實驗空間和實驗動物的分配變得非常緊張。并非每一位學生都能獲得機會進行實驗操作。這就導致生理學實驗課出現(xiàn)“做的少，看的多”現(xiàn)象。只有通過“模式多元”的教學組織形式，才能確保教學方式的有效性[10]。作為開放性的實驗平臺，虛擬仿真系統(tǒng)能滿足每一位學生反復練習實驗操作。學生可以無視空間和實驗動物的限制，完全無壓力，全身心地投入實驗中。并且反復的操作有利于加深學生對實驗的理解，提高實際操作的成功率。

4.4生理學虛擬仿真實驗教學中存在的問題

虛擬仿真系統(tǒng)給學生創(chuàng)造了良好的實驗環(huán)境，推動了生理學實驗教學變革，但在實施過程中，虛擬仿真教室的固定性也增加了學生學習的不便，更多的學生更趨向增加虛擬仿真系統(tǒng)在手機客戶端上的應用。虛擬仿真軟件的開發(fā)使用也可以由實驗教學結(jié)合理論知識，將許多復雜的理論問題轉(zhuǎn)化為可操作、可演示的內(nèi)容。通過基于虛擬仿真系統(tǒng)實驗教學和傳統(tǒng)實驗教學的對比分析,顯示學生對實驗原理的理解、重點實踐技能的掌握以及自主教學的態(tài)度和興趣都有明顯提升。虛擬仿真系統(tǒng)在實驗中的應用雖然解決了傳統(tǒng)實驗中的諸多不足，但其作為單一的實驗教學方式又有很大的弊端。虛擬仿真系統(tǒng)的操作由于缺乏傳統(tǒng)實驗中的真實感，所以并不能獨立的作為一種教學方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)實驗。傳統(tǒng)實驗操作與虛擬仿真系統(tǒng)都是生理學實驗教學中不可缺少的組成部分，只有在生理學實驗教學過程中將兩者無縫銜接起來，相互結(jié)合，才能有效地提高生理學實驗教學質(zhì)量，并推動生理學實驗教學模式的發(fā)展。

參考文獻

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作者:鄭春光