虛實結合教學模式下肌梭放電活動實驗的探索與實踐#

趙雪紅 劉倩蓉 李微

(湖北文理學院基礎醫學院，湖北 襄陽 441053)

肌梭是骨骼肌內的牽張感受器，蟾蜍肌梭傳入沖動的觀察是生理學實驗中的基本實驗項目[1]。由于骨骼肌神經分支末梢分離困難，神經放電記錄技術本身難度較大等原因，導致該實驗項目成功率低，較難在常規課堂教學中完成。隨著“互聯網+”的快速發展，虛擬仿真技術被越來越多地應用于生理學實驗教學中[2-4]。為此，圍繞解決傳統生理學實驗肌梭放電教學中存在的一些問題，自主開發了“蟾蜍肌梭放電活動的觀察虛擬仿真實驗”。本組研究，旨在研究 “虛實結合，以虛補實，以虛促實”的實驗教學模式在肌梭放電活動實驗中的應用價值，現報道如下。

1 蟾蜍肌梭放電活動的實驗觀察虛擬仿真實驗的建設

1.1 虛擬仿真實驗材料與器材

該虛擬仿真實驗項目交由成都泰盟科技有限公司開發。該虛擬仿真實驗項目采用主流的Html5 技術、仿真動畫技術，結合三維場景建模工具，利用數學模型完成對實驗過程的實時仿真，實現實驗動物、儀器和場景的可視化。目前，該項目已安裝在本校的虛擬仿真實驗實驗教學平臺。學生通過電腦、平板、智能手機等設備，訪問蟾蜍肌梭放電活動觀察實驗教學系統，注冊登錄后即可進入虛擬實驗界面即可看到實驗主界面，點擊相應的功能模塊進行學習和實驗模擬。

1.2 虛擬仿真實驗項目的內容框架

肌梭放電活動的觀察通常有在體記錄（背根分離細束）[5]和離體器官水平記錄兩種方式[6]。因此，本項目從離體實驗和在體實驗兩個水平模擬肌梭在不同條件下的放電活動。其主要內容如圖1 所示。

離體實驗模塊，完全模擬傳統教學中設置的離體器官水平的實驗，觀察縫匠肌被動張力變化與肌梭放電之間的對應關系，理解肌梭的感受器功能；在體實驗模塊，通過虛擬演示和人機互動，學習暴露脊髓和分離背根、前根的方法；熟悉脊髓及其前根、背根的不同功能，理解肌梭放電在牽張反射中的作用及其機制，鞏固理論知識。兩個模塊相互獨立，又互相補充，學生可根據需要選擇學習先后順序。

2 虛實結合下的課堂教學實施方案

2.1 虛實結合，互相補充，以虛促實，提高實驗課堂教學效率

“縫匠肌的被動張力與肌梭放電活動的同步記錄”是生理學實驗的基本實驗技術，但由于實驗技術本身的難度較大及實驗條件的限制，該實驗在實際實驗教學中成功率低，教學效果差。本虛擬課程的離體實驗模塊，操作視頻和虛擬操作流程完全模擬線下教學實驗項目“縫匠肌的被動張力與肌梭放電活動的同步記錄”的真實操作；項目中的標本素材和電生理實驗結果，都來源于線下教學實驗中的真實數據。單純的虛擬仿真實驗教學會使學生動手能力下降，導致“眼高手低”。因此，在本實驗項目中，我們采用線上虛擬和線下實踐操作相結合的方式，提高教學效果。經過虛擬訓練人機互動，學生能很快熟悉操作要領和注意事項，增加了線下動物實驗操作的成功率，增強學生的自信心和興趣，提高課堂的教學效果。

2.2 虛擬實驗與理論知識相結合，鞏固理論知識

“神經系統對運動功能的調節”是生理學教學中的重點和難點內容。由于神經系統結構本身復雜而抽象，學生對神經系統的結構和功能缺乏真實而直觀的認識，進而導致學習成績不理想。本項目的在體實驗模塊，我們用真實的蟾蜍背根神經節、背根、前根、脊髓圖片和真實的電生理實驗結果，結合模擬互動實驗，使學生直觀的了解脊髓及其前根、背根的結構及不同功能，理解肌梭放電在牽張反射中的作用及其中樞調控機制，鞏固相關理論知識，解決傳統的器官水平教學方法中僅有現象而不明其理的不足。

另外課前通過設置預習資料，使學生熟悉相關的理論知識；通過課前檢測題目，檢測學生對知識點的把握；模擬實驗中，在人機互動實驗結果后，穿插相應的知識點；實驗結束后，通過課后習題鞏固相關理論知識。課前檢測和課后檢測的題目均來自于執業醫師考試或西醫綜合的考試題庫。

2.3 實驗教學與臨床、科研相結合

肌梭的結構和功能異常與臨床的多種疾病密切相關[7]。本課程設置了“拓展內容”模塊，介紹了肌梭在肌痙攣發生、發展中的作用及其機制，使抽象的基礎醫學理論與臨床聯系起來，增加學生的學習興趣。

肌梭放電活動的觀察記錄，是近年來運動醫學、康復醫學、疼痛和中醫針灸等研究中采用的熱門技術[7-9]。本課題組教師在肌梭研究方面有著豐富的經驗，取得了一定研究成果[10]。在教學過程中，將我們的科學研究成果和課堂實驗教學內容相結合，使實驗教學內容更具前沿性和創新性，克服傳統教學中的實驗方法、內容單一的不利因素。對于有科研需求的學生，組建興趣小組和大學生創新團隊，指導學生閱讀相關文獻，引導學生進行課題設計，激發學生的科研興趣，培養創新思維能力。

3 實施虛實結合實驗教學模式的效果

通過本軟件的虛擬訓練，80%以上的學生能夠順利地在課堂上完成標本的制備和數據的采集，明顯提高課堂學習效率。

目前，“肌梭放電活動的實驗觀察（縫匠肌的被動張力與肌梭放電活動的同步記錄），已作為我校生理學實驗教學中的必開實驗項目。通過虛擬的實驗互動體驗，學生能很快掌握相關的知識點；在后續的期末考試和藥理學課程教學中反饋的信息表明，學生對本項目涉及的知識點掌握程度明顯提高。“肌梭放電活動的實驗觀察”已被評為湖北省虛擬仿真實驗教學一流課程。

4 結語

為了解決傳統肌梭放電活動實驗中存在的手術操作苦難，流程不易掌握，課堂實驗成功率低等問題，構建了“蟾蜍肌梭放電活動的實驗觀察”虛擬仿真實驗項目。本實驗對傳統教學做了改進，先線上模擬、后線下實操，“虛實結合，以虛促實”實驗教學模式，增加了線下實驗課堂學習效率。我們將在今后的課程實施過程中，深入觀察其效果，并且不斷的進行教學模式的完善。

圖1“蟾蜍肌梭放電活動的實驗觀察”虛擬仿真實驗教學項目的內容框架圖