借助虛擬仿真技術，提升醫學基礎課實驗教學質量

孫曉明

【摘要】目的：探究虛擬仿真技術對醫學基礎課實驗教學質量的提升效果。方法：選取本校2018級學生100例為探究對象，每組各50例，其中進行虛擬仿真實驗教學的一組作為實驗組，進行傳統實驗教學的作為對照，根據學生考試成績、專業實踐能力和老師教學能力進行評分。結果：實驗組學生在考試成績、實踐能力方面都優于對照組，且在教師教學能力也得到提升，數據結果具有差異性，其中P>0.05，有統計學意義。結論：虛擬仿真技術具有一定的新穎性，能夠提升醫學基礎課實驗教學質量，便于學生訓練，可進行推廣。

【關鍵詞】虛擬仿真技術 醫學基礎課 實驗教學

醫學基礎課程包含解剖學、組織學、胚胎學、生理學、生物化學、藥理學、病理學、免疫學等，對學生來說時間緊、任務重。傳統醫學基礎課實驗教學內容繁雜、割裂，且部分實驗存在倫理約束、潛在風險和資源匱乏等問題，增大了實驗教學的難度。特別在疫情當前，為教師現場教學增加了教學難度，導致學生學習無法開展，傳統教學方式不能有效的得到施展。學校也希望改善現有的常規實驗教學方式，使學生能順利進行學習，而虛擬仿真技術在實驗教學中可以實現模擬現實場景，補齊了傳統教育中存在的短板，提高醫學生學習成績，使學生的學習效率和滿意度都得到提升。

一、資料與方法

（一）研究對象

隨機選取我校2018級學生100例為探究對象，按學號隨機分為2組，每組50例，其中進行虛擬仿真實驗教學的一組作為實驗組，進行傳統實驗教學作為對照，實驗組學生女性28例，男性22例;年齡22～24歲，平均年齡（23.3±0.6）歲;對照組學生中女性24例，男性26例;年齡22～25歲，平均年齡（23.7±0.7）歲。兩組學生基本資料中，年齡及性別無明顯差異，無統計學意義（P>0.05），具有可比性。

（二）研究方法

以微生物學結核菌素實驗（PPD實驗）為例，分析傳統實驗和虛擬仿真實驗教學。

1.傳統實驗教學。教師進行常規課堂教學方式，運用多媒體播放教學PPD實驗和痰涂片染色視頻后進行示教，然后學生進行操作演練。

2.虛擬仿真實驗教學。應用虛擬仿真技術工具unity 3D，聯合3D建模軟件等方式，制作實體三維模型動畫，進行形象的展示。學生設定模擬場景為：設定一個疾病預防控制中心，在接收到疫情報案時，記錄疫情實際情況并且反應給上級領導，上級安排詳細工作流程，落實人員進行實地勘察采樣。在防護工作準備充分的前提下對患者的詳細情況做及時跟蹤反饋，了解并記錄患者目前基本信息、主要癥狀及特征，初步判斷傳播途徑和傳染源，并制定相應措施，阻止病情擴散。對患者進行PPD試驗，制作痰涂片對結核桿菌進行鏡檢，疫情終止時進行全方位消毒滅菌，制定相應治療方案。疾病預防控制中心的工作人員由學生飾演，分為以下幾個階段：（1）病情核實;（2）物資準備;（3）做好防護、實際勘察;（4）PPD實驗;（5）采集樣本和制作痰涂片;（6）消毒滅菌;（7）分析結束;（8）治療方案。在實驗過程中學生需要完成虛擬仿真實驗軟件操作并且進行數據的整理歸納，對結果進行闡述。虛擬仿真實驗結束后，轉入實際操作演練。

（三）觀察指標

1.學生評價兩組學生均在完成學習后，對教學滿意度進行評價，評價標準為：1-非常不滿意，2-不滿意，3-一般，4-滿意，5-非常滿意。其中教學滿意度內容有：學校綜合實驗課程設計形式和內容、教師評價;專業能力評價包含：人際交往能力、系統思維能力、實際操作能力、創新發展能力和靈活運用能力五個方面。

2.教師評價教師主要從學生的接受度和學生學習興趣等方面進行評價。

（四）統計分析

將數據導入SPSS20.0分析軟件中分析，計量資料比較采用t檢驗，并以（±s）表示，計數資料采用x2檢驗，并以百分率（%）表示，（P<0.05）為差異顯著，有統計學意義。

二、結果

（一）學生考試成績

兩組學生在完成學習后，進行統一的試卷考試，考試內容分為記憶類題目和探討分析開放式題目。其中記憶類題目考試中，兩組學生差異不明顯，無統計學意義（P>0.05）;探討分析題目考試中，實驗組學生成績高于對照組（P<0.05），見表1。

（二）兩組學生對實驗課教學方式評價

在學生學習完成后，從提升課前預習、提升獨立學習、興趣激發、實際操作、教學氛圍、掌握程度五部分進行評價中，實驗組學生評價均高于對照組，其中P>0.05，數據差異具有統計學意義，見表2。

（三）學生專業能力的評價

在學生人際交往能力方面兩組得分差異不明顯，不具有統計學意義（P>0.05）;實驗組在系統思維能力、實際操作能力、創新發展能力和靈活運用能力四部得分中，均高于對照組，其中P>0.05，數據差異具有統計學意義，見表3。

（四）教師評價

實驗組學生在教學方法接受率和學習興趣方面得分均高于對照組，其中P>0.05，數據差異具有統計學意義，見表4。

三、討論

醫學基礎課程包含科目種類多，部分醫學基礎課實驗存在倫理約束、潛在風險和資源匱乏等問題，致使傳統實驗教學效果不理想。且實際操作過程中醫學檢測儀器復雜多樣，檢測方式不一，相關實驗中存在有較大的安全隱患，在某種程度上增大了實驗教學的難度。而虛擬仿真技術可以把實際的實驗室通過電腦程序進行3D建模，分層、渲染等操作后，還原成一定比例的可觀測實驗室模型。學生可以對相關數據進行修改，模擬多種情況的發生，補齊了傳統教學中存在的短板，虛擬仿真技術使學生快速熟悉整個流程，學習效率更加高效。

虛擬仿真技術是以互聯網為載體，可以跨越時間和空間，將多種教學形式進行充分的整合，讓老師可以在任何時空進行教學，學生可以在任何時空快速完成模擬實驗，快速掌握整個實驗流程，并且在過程中不會接觸高危險、高污染的實驗儀器和藥劑試劑，減少成本的同時也降低了安全隱患，有助于提高學生的學習興趣和積極性。加上數據參數設定的靈活性，可以在不增加實驗成本的前提下，根據控制變量進行重復實驗，學生針對實驗中的重點、難點，經過模擬實驗后，可以進行有效的分析判定和解決。經過實踐探究發現，在醫學基礎課中通過引入虛擬仿真技術重構實驗教學模型，組織建立科學的實驗教學系統，可以有效激發學生的對醫學基礎實驗課的學習動力、有效提高學生的學習興趣、有效提升學生獨立學習能力和實踐能力、有效提高學生對探究分析類實驗的考試成績，在實際操作中能夠更熟練地掌握整個實驗流程。在學習過程中，學生的系統思維能力、實際操作能力、創新發展能力和靈活運用能力，都得到了極大地提升。

但因虛擬仿真實驗現實操作中會遇到諸多突發情況，而計算機程序設定是固定的，部分數據參數不能及時加入和設定，可能會出現模擬過程不完整的現象，影響結果的真實性。所以，在教學中要求學生不能過于依賴虛擬仿真仿真技術，應采取虛實結合的方式進行實驗操作，增加結果的可靠性，鍛煉學生的動手能力和思維能力。

綜上所述，在醫學基礎課實驗教學中引入虛擬仿真技術，能夠提高學生的學習積極性和實踐能力，能夠彌補傳統實驗教學的短板，提升醫學基礎課實驗教學質量，便于學生訓練，可進行推廣。

參考文獻：

[1]張連生，吳亞楠.計算機虛擬仿真技術在綜合性預防醫學實驗教學中的運用[J].中國醫學教育技術，2020，（02）：195.

[2]張迪，要嘉欣，王曉暉，郭建紅，焦向英.虛擬仿真技術在氣胸實驗教學中的應用[J].廣東化工，2020，（05）：222.

[3]劉彥權，周華蓉，付海英，李捷翔，沈建箴.虛擬仿真技術在醫學診斷學教學中的應用[J].中華醫學教育探索雜志，2020，（01）：46.

[4]吳飛飛，郭鑫，盧朝秀，李宏倬，申虎威，王金勝.基于虛擬仿真技術強化醫學生臨床技能培養的研究[J].中國高等醫學教育，2019，（11）：18.

[5]楊珺，汪曉慶，潘獻柱，謝琳琳，吳義春.虛擬仿真技術在病理學實驗教學中的應用探討[J].科技視界，2019，（30）：204.

[6]崔力文，張志華.基于虛擬仿真技術開展臨床生化實驗教學研究[J].山東化工，2019，（15）：192.

[7]徐娜，楊宇峰，滕飛.臨床技能虛擬仿真實驗教學中心建設[J].醫學信息，2019，（13）：1.

[8]季靜，劉娜，寇蕊蕊，李士雪，李士保，馬絮飛，胡蔓，田庚，趙秀蘭.虛擬仿真實驗技術在預防醫學實驗教學中的應用與研究[J].預防醫學論壇，2019，（06）：417.

[9]蔣京.醫學視聽教材與虛擬仿真技術融合實踐[J].出版參考，2019，（06）：40.

基金項目：山東省職業教育教學改革研究項目（2017024）。