網(wǎng)絡(luò)機能虛擬實驗室在生理學(xué)PBL教學(xué)中的應(yīng)用研究

陽小雅，謝文瑞，江婉明，潘 麗

(1.廣州醫(yī)科大學(xué)衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院;2.廣東藥學(xué)院附屬第一醫(yī)院，廣東 廣州 510000)

生理學(xué)是一門理論性較強的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程，為使學(xué)生更好地理解其中抽象的理論知識，醫(yī)學(xué)院校開設(shè)了實驗課，以期通過實驗加深對理論知識的理解。但傳統(tǒng)的實驗存在著實驗成本過高，實驗涉及面窄，實驗指導(dǎo)無法保障等問題[1]。近年來，虛擬仿真實驗作為一種新型的教學(xué)手段被應(yīng)用到多門學(xué)科的實驗教學(xué)中。與傳統(tǒng)實驗教學(xué)相比，虛擬仿真實驗具有生動、形象、不受時間和空間限制等優(yōu)點[2]。課題組嘗試將虛擬實驗室與PBL教學(xué)結(jié)合，應(yīng)用于生理學(xué)教學(xué)，以期通過利用現(xiàn)代化教學(xué)資源豐富教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量。

一、對象與方法

(一)對象。

選取本校2011級護理學(xué)專業(yè)學(xué)生(246人)為教學(xué)對象。隨機抽取兩個班學(xué)生(120人)作為實驗組，實行虛擬實驗室結(jié)合PBL教學(xué)，另兩個班學(xué)生(126人)為對照組，采取單純PBL教學(xué)。

(二)方法。

1.機能虛擬實驗室。利用成都泰盟科技有限公司推出的VBL-100醫(yī)學(xué)機能虛擬實驗室系統(tǒng)建立虛擬實驗網(wǎng)絡(luò)平臺，該平臺可在校園網(wǎng)范圍內(nèi)進行訪問。

2.教學(xué)過程。(1)組織小組:遵循自由組合的原則，每7-8人組成一組，并推舉出組長、記錄員及發(fā)言人。(2)提出問題:教師于課前一周將問題發(fā)給學(xué)生。如“從家兔的股動脈放血50ml(失血量＞全血量20%)，請討論:①家兔的動脈血壓及心率有何變化?請解釋其改變的原因。②你應(yīng)該如何對其進行搶救?”(3)小組討論:學(xué)生以小組為單位進行討論，由記錄員記錄討論過程。教師僅充當(dāng)促進者的角色，對問題不直接告之答案，而是引導(dǎo)其找到學(xué)習(xí)目標，確定學(xué)習(xí)要點。小組的討論課后進行，教師在網(wǎng)絡(luò)平臺對討論進行監(jiān)督和指導(dǎo)。(4)實驗驗證:各小組討論后，在機能虛擬實驗室進行實驗驗證，如針對失血性休克動物的搶救，學(xué)生在查找資料及討論過程中可能提出臨床上通常用腎上腺素及去甲腎上腺素對病人進行搶救，究竟這兩種藥物有何作用，效果有何區(qū)別?此時，學(xué)生可通過虛擬仿真實驗，觀察到去甲腎上腺素的升壓作用及腎上腺素的強心作用。由于虛擬實驗網(wǎng)絡(luò)平臺可在校園網(wǎng)范圍內(nèi)進行訪問，因此不受實驗室開放時間及場所有限等條件的限制。(5)后續(xù)行動:通過虛擬仿真實驗進行驗證后，小組成員可根據(jù)實驗結(jié)果對想法或假設(shè)再次進行修改，如有必要，可再次進行實驗。(6)活動匯報:各小組以各種形式在課堂上報告自己的結(jié)論。

3.考核與教學(xué)效果評價。實驗組與對照組期末考試均采取閉卷考核方法，考核內(nèi)容中傳統(tǒng)理論考試內(nèi)容占80分，PBL案例分析題占20分。此外，為有效評價教學(xué)效果，課題組對實驗組學(xué)生進行了問卷調(diào)查。問卷為自制問卷，采用不記名方式。本次調(diào)查發(fā)放問卷120份，回收有效問卷118份，回收率為98.3%。

二、結(jié) 果

(一)考試成績評估。

期末考試成績顯示，實驗組學(xué)生成績高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(t=5.219，P ＜0.01)。其中，實驗組傳統(tǒng)理論考試部分的成績高于對照組(t=6.124，P＜0.01)，而在 PBL案例分析題中，實驗組學(xué)生得分與對照組相比無統(tǒng)計學(xué)意義(t=1.797，P ＞0.05)，見附表。

(二)問卷調(diào)查結(jié)果。

1.學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)機能虛擬實驗室應(yīng)用于生理學(xué)PBL教學(xué)的態(tài)度。多數(shù)學(xué)生(93.2%)贊成將網(wǎng)絡(luò)機能虛擬實驗室應(yīng)用于生理學(xué)PBL教學(xué)中，認為此法充分利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，將理論和實踐有機結(jié)合，打破了生理學(xué)課堂純理論的沉悶局面，見圖1。

附表 實驗組與對照組期末考試成績比較

圖1 學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)機能虛擬實驗室應(yīng)用于生理學(xué)PBL教學(xué)的態(tài)度

2.教學(xué)效果評價。對于教學(xué)效果，本調(diào)查從該教學(xué)法對課堂教學(xué)、知識掌握及能力培養(yǎng)三方面的作用進行評價，問卷設(shè)置分數(shù)范圍1-5分，1代表無提高作用，5代表提高作用最顯著。結(jié)果如圖2所示，學(xué)生認為該教學(xué)法在課堂教學(xué)方面能活躍課堂氣氛，促進師生間的溝通，拓寬了知識面;在知識掌握方面，該教學(xué)法能使理論知識與實踐相結(jié)合，促進獨立思考;對于能力培養(yǎng)方面，該教學(xué)法能提高計算機應(yīng)用能力，科研思維能力及分析問題的能力，此外，學(xué)生的組織能力及團隊協(xié)作能力亦得以大幅提升。

圖2 網(wǎng)絡(luò)機能虛擬實驗室應(yīng)用于生理學(xué)PBL教學(xué)的效果評價

三、討 論

(一)通過實驗驗證，加深對抽象知識的理解。

在本教學(xué)法開展之前，已對學(xué)生實施過單純的PBL教學(xué)。學(xué)生雖對單純的PBL教學(xué)表示贊同，但對理論知識仍感覺抽象。在本教學(xué)法的實施過程中，學(xué)生可及時在虛擬實驗室中對抽象的知識進行實驗驗證，加深對抽象知識的理解。期末考試成績表明，實驗組學(xué)生的總體得分高于對照組，其中傳統(tǒng)理論知識部分成績高于對照組，說明本教學(xué)法可加深學(xué)生對抽象理論知識的理解。在PBL案例分析題中，實驗組學(xué)生雖比對照組略高，但差異無統(tǒng)計學(xué)意義，表明PBL教學(xué)對于提高學(xué)生分析問題能力方面作用肯定，而網(wǎng)絡(luò)機能虛擬實驗室則是對PBL教學(xué)的一個很好的補充。

(二)可解決PBL課時不足的難題。

小組討論是PBL教學(xué)的核心。由于課時的限制，目前大多實施PBL教學(xué)的學(xué)校都將小組討論交由學(xué)生課后完成。此做法可有效解決課時不足的難題，但存在不少弊端。一方面，小組討論完全依靠學(xué)生自覺來完成，教師不能很好地對其進行監(jiān)督。PBL教學(xué)的成功開展，需要學(xué)生有主動學(xué)習(xí)的自覺性，但由于我國的學(xué)生長期接受“填鴨式”教育，對傳統(tǒng)教育模式形成一定依賴性，覺得PBL教學(xué)模式太“花費”時間[3]，因此，常出現(xiàn)個別小組討論不認真的現(xiàn)象。此外，小組內(nèi)可能有部分學(xué)生依賴性強、性格內(nèi)向、缺乏主動性，在討論的過程中未能積極參與。如教師不對小組討論進行適當(dāng)?shù)谋O(jiān)督，PBL教學(xué)的實施效果將受影響。另一方面，教師不能對小組進行指導(dǎo)。PBL教學(xué)要求教師從傳統(tǒng)教學(xué)中的教授者轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)者[4]。為使學(xué)生找到學(xué)習(xí)目標，確定學(xué)習(xí)要點，教師需對學(xué)生進行引導(dǎo)。如教師不適時指導(dǎo)學(xué)生，將有可能使學(xué)生偏離學(xué)習(xí)目標，達不到理想的學(xué)習(xí)效果。本教學(xué)法可有效解決上述問題。本教學(xué)法中，教師對小組討論的監(jiān)督和指導(dǎo)均在網(wǎng)絡(luò)平臺上進行，不占用課堂時間，因此可有效解決討論課課時不足的難題。

(三)可解決PBL指導(dǎo)教師不足的問題。

在PBL原創(chuàng)模式中，要求每個小組都配備一位指導(dǎo)者。但從我國目前的教育資源來看，顯然達不到這種要求。自高考擴招以來，我國多數(shù)高校就難以實行小班教學(xué)，多數(shù)教學(xué)班都是50乃至70人的班額。為了滿足教學(xué)需求，有的學(xué)校實行同專業(yè)的理論課合班教學(xué)，班額則達到100-200人。在此情況下實施PBL教學(xué)，指導(dǎo)教師不足成為其中突出的問題。在本教學(xué)法的教學(xué)過程中，教師在網(wǎng)絡(luò)平臺上可同時指導(dǎo)多個小組的討論，能有效解決PBL指導(dǎo)教師不足的問題。

(四)利用現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的信息素養(yǎng)及自身能力。

學(xué)生對于利用網(wǎng)絡(luò)進行教學(xué)感覺新鮮，此外，小組討論的假想還能隨時在虛擬實驗室進行驗證，因此，可大大提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生還充分利用其他各種網(wǎng)絡(luò)資源進行學(xué)習(xí)，其信息素養(yǎng)得以提升。

學(xué)生在討論過程中提出解決問題的想法或假設(shè)，再通過虛擬實驗進行驗證，如果實驗結(jié)果與設(shè)想相違背，則要對該設(shè)想進行修改。學(xué)生不斷在試誤中進行學(xué)習(xí)，其邏輯推理能力及分析問題能力得以提高。此外，小組成員在完成任務(wù)的過程中，要不斷進行溝通、協(xié)調(diào)、合作，有利于組織能力及團隊協(xié)作能力的提升。

總的來說，把網(wǎng)絡(luò)機能虛擬實驗室應(yīng)用于生理學(xué)PBL教學(xué)中可有效提高教學(xué)效果及提升學(xué)生自身能力，但仍存在不足之處，如，由于軟件內(nèi)設(shè)置的實驗種類的限制，只能對軟件內(nèi)已有的實驗進行驗證，而不能自行設(shè)計實驗。如該軟件能讓學(xué)生自行設(shè)計實驗，則能達到更好的教學(xué)效果。在今后的教學(xué)中，課題組將繼續(xù)探討改進。

[1]郭麗娟，曾 明，蔣銀燕.淺談虛擬實驗室在醫(yī)學(xué)院校實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].科協(xié)論壇，2011(1):177-177.

[2]徐 靜，孫藝平，王冬梅.虛擬實驗與真實實驗在機能學(xué)實驗中之比較[J].醫(yī)學(xué)教育探索，2009，30(6):75-76.

[3]欒 萍.解讀PBL醫(yī)學(xué)教學(xué)模式的內(nèi)涵[J].南方醫(yī)學(xué)教育，2011(2):26-27.

[4]湯豐林，申繼亮.基于問題的學(xué)習(xí)與我國的教育現(xiàn)實[J].比較教育研究，2005(1):73-77.