網絡機能虛擬實驗室在生理學PBL教學中的應用研究

陽小雅，謝文瑞，江婉明，潘 麗

(1.廣州醫科大學衛生職業技術學院;2.廣東藥學院附屬第一醫院，廣東 廣州 510000)

生理學是一門理論性較強的醫學基礎課程，為使學生更好地理解其中抽象的理論知識，醫學院校開設了實驗課，以期通過實驗加深對理論知識的理解。但傳統的實驗存在著實驗成本過高，實驗涉及面窄，實驗指導無法保障等問題[1]。近年來，虛擬仿真實驗作為一種新型的教學手段被應用到多門學科的實驗教學中。與傳統實驗教學相比，虛擬仿真實驗具有生動、形象、不受時間和空間限制等優點[2]。課題組嘗試將虛擬實驗室與PBL教學結合，應用于生理學教學，以期通過利用現代化教學資源豐富教學手段，提高教學質量。

一、對象與方法

(一)對象。

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

(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醫學機能虛擬實驗室系統建立虛擬實驗網絡平臺，該平臺可在校園網范圍內進行訪問。

2.教學過程。(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、記錄員及發言人。(2)提出問題:教師于課前一周將問題發給學生。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你應該如何對其進行搶救?”(3)小組討論:學生以小組為單位進行討論，由記錄員記錄討論過程。教師僅充當促進者的角色，對問題不直接告之答案，而是引導其找到學習目標，確定學習要點。小組的討論課后進行，教師在網絡平臺對討論進行監督和指導。(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，效果有何區別?此時，學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。由于虛擬實驗網絡平臺可在校園網范圍內進行訪問，因此不受實驗室開放時間及場所有限等條件的限制。(5)后續行動:通過虛擬仿真實驗進行驗證后，小組成員可根據實驗結果對想法或假設再次進行修改，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論。

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

二、結 果

(一)考試成績評估。

期末考試成績顯示，實驗組學生成績高于對照組，差異有統計學意義(t=5.219，P ＜0.01)。其中，實驗組傳統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，實驗組學生得分與對照組相比無統計學意義(t=1.797，P ＞0.05)，見附表。

(二)問卷調查結果。

1.學生對網絡機能虛擬實驗室應用于生理學PBL教學的態度。多數學生(93.2%)贊成將網絡機能虛擬實驗室應用于生理學PBL教學中，認為此法充分利用現代化教學手段，將理論和實踐有機結合，打破了生理學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 學生對網絡機能虛擬實驗室應用于生理學PBL教學的態度

2.教學效果評價。對于教學效果，本調查從該教學法對課堂教學、知識掌握及能力培養三方面的作用進行評價，問卷設置分數范圍1-5分，1代表無提高作用，5代表提高作用最顯著。結果如圖2所示，學生認為該教學法在課堂教學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，該教學法能使理論知識與實踐相結合，促進獨立思考;對于能力培養方面，該教學法能提高計算機應用能力，科研思維能力及分析問題的能力，此外，學生的組織能力及團隊協作能力亦得以大幅提升。

圖2 網絡機能虛擬實驗室應用于生理學PBL教學的效果評價

三、討 論

(一)通過實驗驗證，加深對抽象知識的理解。

在本教學法開展之前，已對學生實施過單純的PBL教學。學生雖對單純的PBL教學表示贊同，但對理論知識仍感覺抽象。在本教學法的實施過程中，學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，實驗組學生的總體得分高于對照組，其中傳統理論知識部分成績高于對照組，說明本教學法可加深學生對抽象理論知識的理解。在PBL案例分析題中，實驗組學生雖比對照組略高，但差異無統計學意義，表明PBL教學對于提高學生分析問題能力方面作用肯定，而網絡機能虛擬實驗室則是對PBL教學的一個很好的補充。

(二)可解決PBL課時不足的難題。

小組討論是PBL教學的核心。由于課時的限制，目前大多實施PBL教學的學校都將小組討論交由學生課后完成。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生自覺來完成，教師不能很好地對其進行監督。PBL教學的成功開展，需要學生有主動學習的自覺性，但由于我國的學生長期接受“填鴨式”教育，對傳統教育模式形成一定依賴性，覺得PBL教學模式太“花費”時間[3]，因此，常出現個別小組討論不認真的現象。此外，小組內可能有部分學生依賴性強、性格內向、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的監督，PBL教學的實施效果將受影響。另一方面，教師不能對小組進行指導。PBL教學要求教師從傳統教學中的教授者轉變為指導者[4]。為使學生找到學習目標，確定學習要點，教師需對學生進行引導。如教師不適時指導學生，將有可能使學生偏離學習目標，達不到理想的學習效果。本教學法可有效解決上述問題。本教學法中，教師對小組討論的監督和指導均在網絡平臺上進行，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指導教師不足的問題。

在PBL原創模式中，要求每個小組都配備一位指導者。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，我國多數高校就難以實行小班教學，多數教學班都是50乃至70人的班額。為了滿足教學需求，有的學校實行同專業的理論課合班教學，班額則達到100-200人。在此情況下實施PBL教學，指導教師不足成為其中突出的問題。在本教學法的教學過程中，教師在網絡平臺上可同時指導多個小組的討論，能有效解決PBL指導教師不足的問題。

(四)利用現代化教學手段，提高學生的學習興趣，提升學生的信息素養及自身能力。

學生對于利用網絡進行教學感覺新鮮，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，可大大提高學生的學習興趣。在學習過程中，學生還充分利用其他各種網絡資源進行學習，其信息素養得以提升。

學生在討論過程中提出解決問題的想法或假設，再通過虛擬實驗進行驗證，如果實驗結果與設想相違背，則要對該設想進行修改。學生不斷在試誤中進行學習，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的過程中，要不斷進行溝通、協調、合作，有利于組織能力及團隊協作能力的提升。

總的來說，把網絡機能虛擬實驗室應用于生理學PBL教學中可有效提高教學效果及提升學生自身能力，但仍存在不足之處，如，由于軟件內設置的實驗種類的限制，只能對軟件內已有的實驗進行驗證，而不能自行設計實驗。如該軟件能讓學生自行設計實驗，則能達到更好的教學效果。在今后的教學中，課題組將繼續探討改進。

[1]郭麗娟，曾 明，蔣銀燕.淺談虛擬實驗室在醫學院校實驗教學中的應用[J].科協論壇，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實驗中之比較[J].醫學教育探索，2009，30(6):75-76.

[3]欒 萍.解讀PBL醫學教學模式的內涵[J].南方醫學教育，2011(2):26-27.

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