虛擬實驗室在營養與食品衛生實驗教學中的應用

鄒堂斌+宋剛+王長秀+翟璐+劉雨果

（廣東醫科大學公共衛生學院，廣東 東莞 523808）

摘要：為探討虛擬實驗教學在《營養與食品衛生學》中的應用效果，將2013級食品安全專業學生分為兩組：1、2班67人為實驗組，在實驗課前接受虛擬實驗教學，并在學期結束時進行滿意度問卷調查；3、4班學生72人為對照組，課前不進行虛擬實驗教學。每次課程結束后所有學生進入網絡題庫完成相同的作業。實驗組學生在作業完成情況以及學習自主能力、實驗課效率等方面都優于對照組學生（P<0.05）。結果表明，虛擬實驗教學有利于提高實驗教學的效果與質量，有利于培養學生的實驗興趣和操作能力。

關鍵詞：虛擬實驗教學；營養與食品衛生學；預防醫學

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）13-0277-02

預防醫學是一門理論和實踐相結合的應用型學科，實驗教學是預防醫學教學的重要環節，通過實驗教學有助于培養學生應用所掌握的實驗技術解決問題的能力。由于受傳統觀念“重理論，輕實踐”的影響，有相當一部分學生在實驗操作中主動性不強，造成學習效果不佳和實驗資源的浪費[1]。如何提高教學質量，培養學生的專業技能知識和創新思維能力，是教學改革的一個重要課題。

虛擬實驗室是在計算機多媒體技術、網絡技術以及虛擬現實技術的基礎上發展而來的，用戶通過點擊鼠標和拖曳操作，就能在虛擬環境中完成場景體驗和交互[2，3]。為了了解虛擬實驗教學與傳統實驗教學的效果差異，本課題選取營養與食品衛生學這一門預防醫學的主干課程，將虛擬實驗室引入到實驗教學中，突破傳統面對面統一教學模式的限制，通過教學資源共享，調動學生對科學研究的興趣，也有助于培養學生科學思維和創新意識。

一、研究對象與方法

1.研究對象。以我校2013級食品安全專業本科學生為研究對象，其中1、2班67人為實驗組，3、4班學生72人為對照組。

2.研究內容。虛擬實驗室分為：《營養與食品衛生學》的三個實驗教學項目、涉及到的基本實驗操作技能、常用儀器三個大模塊，通過文字表格、視頻、圖譜、Flash動畫、電子講稿和電子教材等多種表現形式，涵蓋了危險有機溶劑的實驗室安全操作，哥特里法抽提樣品的堿水解法、油脂酸敗測定等內容。

實驗課開始前，實驗組學生通過學號登錄到虛擬實驗室平臺，可以通過電子文稿預習基本理論，觀看動畫放映的操作過程，同時還有場景模擬操作，使學生從視聽和感覺上達到身臨其境。實驗組學生除了課前登錄到虛擬實驗室進行預習外，實驗課的內容和授課教師均與對照組學生接受的相同。

3.研究方法。在三次實驗教學完成后，對實驗組學生進行虛擬實驗教學方法效果的問卷調查，并設有訪談性的開放式問題，主要內容有對虛擬實驗教學的意見和建議，與傳統實驗教學相比有何優勢與不足等，以便掌握全面開展虛擬實驗教學的可行性并總結經驗。在參照文獻[4，5]的基礎上自行設計問卷，內容包括是否了解虛擬教學，對實施虛擬教學的認同和學習效果等方面的調查，每個條目分5個等級，計分方法為：完全認同=5、基本認同=4、不清楚=3、基本不認同=2、完全不認同=1。

另外，每次實驗課結束后，兩個測試組的學生登錄到網上的虛擬題庫，完成當次實驗課相關的習題，并由實驗教師給予評分。分別計算出兩組的優秀率、良好率和合格率。得分保留作為后續統計分析的數據。

4.統計學分析。采用SPSS17.0軟件進行數據統計分析處理，所有數據以均數±標準差（±S）表示，組間比較采用t檢驗，以P<0.05為差異有統計學意義。

二、結果

1.學生對虛擬實驗室教學的調查結果。課程結束后向實驗組學生發放有關虛擬實驗教學認同情況的調查問卷，共發放67份，回收67份，經邏輯篩選后，67份問卷作答均符合標準，有效回收率100%。

被調查的67名學生中有56名（83.6%）認同實驗課前進行虛擬實驗教學的模式。對于有關虛擬教學的效果認同度、加強對實驗的興趣、增強動手操作、提高實驗技能等內容的認同度均達到87%以上。對相關數據進行統計學分析發現，虛擬實驗教學在促進學生掌握知識、加強對實驗興趣、增強動手操作、增強分析和解決問題能力方面優于傳統教學法。

2.訪談問題調查結果。學生對虛擬實驗室的意見或建議主要為：有52.2%（35/67）的學生建議豐富虛擬實驗室模塊；有59.7%（40/67）的學生認為課前花費時間在虛擬實驗室是值得的；有77.6%（52/67）的學生希望其他實驗課也能開設虛擬實驗教學。

3.課后練習結果。完成虛擬題庫的三次測試成績情況為：實驗組每次的優秀率（90分以上）均達14.3%，良好率（80—90分）占27.4%，合格率為100%。對照組的優秀率平均為3.2%，良好率（80—90分）占19.7%，合格率為80%。在優秀率，良好率和合格率方面，實驗組優于對照組，并對得分比較，差異有統計學意義（P<0.05）。

三、討論

1.考試成績評價。計算機技術的快速發展為學生的實驗教學提供了良好的平臺，為了提高實驗教學質量，我們對營養與食品衛生學的實驗課程進行改革，引入課前虛擬教學。經過我院老師早期的論證和測評，虛擬題庫中各種題型的信度在0.46—0.70之間[6]，說明學生在每次虛擬題庫中得到的成績能較好地反映其所學知識的真實水平。因此，可以認為實驗組學生考試成績優于對照組與我們所實施的虛擬實驗教學改革有一定的關系。通過多媒體及網絡教學，學生在實驗開始前已經對實驗過程、原理和操作有了感性認識，這樣既減少了實際操作時的資源浪費，又減輕了授課教師的工作量從而提高了實驗教學質量。另外，形象生動的虛擬實驗教學，也提高了學生的學習興趣，開闊了視野并且激發自主學習的興趣。

2.問卷調查結果評價。傳統的實驗教學只是讓學生按部就班的操作，完成實驗內容，缺少實驗前的準備學習和鍛煉，這樣的教學方式在一定程度上忽略了學生在學習過程中的自主性、獨立性，不利于學生的思考。如何“以學生為中心”激發學生興趣，調動學生學習的積極性、自主性，一直是教學工作探討的重要內容。本研究結果顯示：學生認同實驗課開展前通過虛擬實驗室進行實驗操作預習的模式，并且認為課前虛擬教學在加強實驗興趣、增強動手操作、提高實驗技能等方面效果明顯。虛擬實驗室與實驗教學相結合的教學模式有利于學生對實驗原理、方法及操作的了解。另外，學生在預習中發現的疑問不解可以使他們帶著探索問題的興趣進行實驗，既提高了學生實驗操作的主動性，也提高了解決問題的實際能力。

3.虛擬實驗室在實驗課程中的作用。實驗組學生在開展實驗操作時，基本的操作技能和安全規范操作意識明顯強與對照組。實驗操作中經常用到大量的有機溶劑，很多有機溶劑易燃屬于危險類化學品，但學生的危險防范意識單薄，并且出現有機溶劑大量浪費的情況。因此上實驗課前，讓學生通過虛擬實驗室的操作平臺，反復實踐熟悉掌握一些基本的操作技能，這樣在現實場景的實驗操作時就能應對自如。

參考文獻：

[1]黃開勇，楊莉，鄒云鋒.淺析預防醫學專業實驗教學改革[J].西北醫學教育，2013，21（5）：967-968.

[2]韓琴，冷言冰，賈皓，等.3R原則與虛擬實驗室在預防醫學實驗教學中的應用[J].實驗技術與管理，2013，8（30）：152-154.

[3]劉筱藹，李建華，等.技能實驗學虛擬動物實驗教學軟件的設計與開發[J].中國醫學教育技術，2010，24（3）：252-255.

[4]左群，等.預防醫學專業學生關于問卷調查技術的相關態度及其影響因素[J].中華疾病控制雜志，2015，19（2）：177-179.

[5]Chung EK，Rhee，Baik YH，et al.The effect of team-based learning in medical ethics education[J].Med Teach，2009，31（11）：1013-1017.

[6]王紹才.改進考試管理，建立考試制度[J].醫學教育，1991，2（1）：31-34.

基金項目：廣東省高等教育教學改革項目（2015315）；廣東醫科大學教學改革項目（2JY15033）

作者簡介：鄒堂斌（1980-），男，四川自貢人，博士，副教授，研究方向：營養與食品衛生。

通訊作者：劉雨果（1983-），女（漢族），河南開封人，實驗師，碩士研究生，研究方向：預防醫學相關教學及科研。