虛擬仿真教學在毒理學基礎實驗教學中的應用效果評價

李成云 常旭紅 蘇莉 古雪巖 崔紅梅 孫應彪 王俊玲

[摘? ? ? ? ? ?要]? 目的：探討虛擬仿真教學平臺在毒理學基礎實驗教學中的應用效果。方法：選擇蘭州大學預防醫學專業2015級和2016級預防醫學專業122名本科生作為研究對象，2015級毒理學基礎實驗教學采用傳統方式（未使用虛擬仿真軟件輔助教學），2016級在傳統實驗教學的基礎上，增加虛擬仿真教學平臺提前預習和虛擬仿真軟件課堂操作等環節。分析使用虛擬仿真軟件輔助教學前后學生實驗成績、學分績點和成績評價的變化。結果：2016級學生毒理學基礎實驗課成績（18.55±1.39）和學分績點（1.87±0.48），顯著高于2015級（17.21±1.79; 1.74±0.87）（P<0.05）。2016級學生毒理學基礎實驗課成績優秀、良好和中等的比例分別為9.26%、24.07%和48.15%，高于2015級（1.47%、7.35%和33.82%），兩屆學生在毒理學基礎實驗課成績等級評價方面差異具有統計學意義（χ2=38.792，P=0.000<0.05）。結論：虛擬仿真軟件輔助實驗教學切實提高了毒理學基礎實驗教學效果，值得進一步完善和推廣。

[關? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真;毒理學基礎;實驗教學;效果評價

[中圖分類號]? G526.5 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2020）23-0136-02

毒理學基礎是預防醫學專業的主干課程之一，具有理論性強、實踐性強，其實驗教學涉及可選內容多、范圍廣等特點，學生普遍反映理論難理解、實驗難操作興趣不高[1]。當前，由于受師資、教學方法、實驗室與儀器設備等多種因素的影響，以往毒理學基礎的實驗教學效果不夠理想，學生的實際實驗成功率低，實驗考試成績不盡如人意。因此，有必要加強毒理學基礎的實驗教學。運用虛擬仿真技術讓學生提前了解關鍵實驗步驟，這為毒理學基礎這門專業性比較強的實驗教學提供了一種有效的教學模式。目前研究表明，虛擬仿真教學平臺可以拓展分子生物學等實驗教學的空間，提高學生的自主學習能力[2，3]。近三年來，蘭州大學為了提升毒理學基礎的實驗教學效果，提高預防醫學專業的學生實驗操作技能，嘗試將虛擬仿真教學平臺用于毒理學基礎的實驗教學，取得了較好的實驗教學效果，現總結如下。

一、對象與方法

（一）對象

選擇蘭州大學預防醫學專業2015級和2016級預防醫學專業122名本科生作為研究對象，其中2015級68人、2016級54人。

（二）方法

1.實驗教學設計

根據毒理學基礎實驗教學大綱[18學時（前三次每次實驗4學時;后兩次課每次實驗3學時），總學分為2學分]，共涉及五次實驗教學內容（包括：實驗動物的一般操作技術、經口急性毒性實驗、小鼠浸尾實驗及全血膽堿酯酶活性測定、小鼠骨髓細胞微核實驗和小鼠精子畸形實驗）。2015級毒理學基礎實驗教學采用教師講授、實驗帶教、學生操作、實驗報告撰寫和教師打分考核這五步組成;2016級毒理學基礎實驗教學采用虛擬仿真教學平臺提前預習、教師講授、虛擬仿真軟件課堂操作、實驗帶教、學生操作、實驗報告撰寫和教師打分考核這七步組成。虛擬教學平臺為蘭州大學醫學虛擬仿真實驗教學中心平臺。

2.實驗教學考核方法

根據研究所統一安排進行實驗教學考核，2015級和2016級實驗內容相同，考核根據實驗操作過程評分、實驗成功與否、實驗報告撰寫等綜合評定，五次實驗內容總分20分。

3.學分績點計算

根據《蘭州大學學分制學籍管理條例》，毒理學基礎實驗課程學分績點標準：18～20分為2.0學分，16～18分為1.8學分，14～16分為1.6學分，12～14分為1.4學分，10～12分為1.2學分，8～10分為1.0學分，<8分為0.0學分。

4.實驗難度評定和成績評價

難度計算一般采用實驗的成功率和實驗報告的撰寫情況確定。根據學生成績評價為優秀（18～20分）、良好（16～18分）、中等（14～16分）、及格（12～14分）和不及格（<12分）。

（三）統計學方法

采用SPSS17.0統計軟件對數據進行分析，計量資料采用獨立樣本的t檢驗，計數資料采用χ2檢驗，檢驗水準α=0.05。

二、結果

（一）毒理學基礎實驗課程成績和學分績點分析

由表1可知，2016級學生毒理學基礎實驗課成績平均為（18.55±1.39），顯著高于2015級（17.21±1.79）（t=5.671，P=0.002<0.05）。2016級學生學分績點平均為（1.87±0.48），顯著高于2015級（1.74±0.87）（t=3.996，P=0.022<0.05）。

（二）實驗成功率和實驗安全統計

2016級預防醫學學生5次實驗成功率總體達88%，顯著高于2015級學生（75%）;實驗過程安全方面，被大鼠（或小鼠）咬傷的總人次2016級學生僅3人次，顯著少于2015級學生（10人次）。

（三）毒理學基礎實驗課學生成績評價情況

由表3可知，2016級學生毒理學基礎實驗課成績優秀、良好和中等的比例分別為9.26%、24.07%和48.15%，高于2015級（1.47%、7.35%和33.82%），兩屆學生在毒理學基礎實驗課成績等級評價方面差異具有統計學意義（χ2=38.792，P=0.000<0.05）。

三、討論

預防醫學專業實驗課目前主要包括環境衛生學、職業衛生與職業醫學、兒童少年衛生學、營養與食品衛生學、毒理學基礎等專業課程實驗，且預防醫學專業課實驗尤其是毒理學實驗中會接觸到很多有毒有害、易燃易爆試劑[4]。根據我們對國內開設預防醫學專業的高校調查，目前毒理學基礎實驗課主要開設內容包括：實驗動物的一般操作技術、經口急性毒性實驗、小鼠浸尾實驗、血膽堿酯酶活性測定、小鼠骨髓微核實驗、小鼠精子畸形實驗、AMES實驗、微粒體混合功能氧化酶活性測定、斑馬魚胚胎發育實驗、果蠅伴性陰性致死實驗、皮膚眼睛的刺激或致敏實驗、免疫毒性實驗、血液毒性實驗和亞慢性毒性實驗等[5-7]。因此，針對眾多的毒理學基礎相關實驗，而實驗課時數又嚴重不足的情況下，我們必須通過虛擬仿真教學平臺在實驗課前、課堂中以及課后時間讓學生通過“五官并用”在不同階段擴充并強化實驗訓練模式，為以后的毒理學相關理論學習及工作實踐打下良好基礎。

虛擬仿真實驗教學日益成為醫學實驗教學的重要組成部分，也是學生提前熟悉實驗具體操作和預防實驗室安全事故發生的重要手段和途徑[8]，而有效的虛擬仿真平臺學習可促進學生提前發現問題和課堂交流溝通，實現實驗課程的自主學習，從根本上避免了教師單純講解和實驗演示不規范的問題[9，10]。目前，蘭州大學醫學虛擬仿真平臺使用尚在起步階段，從長遠分析，如毒理學基礎等課程實驗教學中使用虛擬仿真平臺可有效促進教學效果。本研究表明，毒理學基礎實驗教學設計中增加虛擬仿真教學平臺的輔助后，實驗成功率由75%升高為88%，學生實驗成績由平均17.21分提高至18.55分，學分績點由1.74提高至1.87，成績優秀和良好的比例分別由1.47%和7.35%增高至9.26%和24.07%，可知虛擬仿真平臺使用能明顯提升毒理學基礎實驗教學效果。

通過教研室對虛擬仿真平臺的推廣和實驗教學輔助應用，毒理學基礎實驗教學內容也由原來的五個實驗增加至七個實驗（其中兩個屬于平臺軟件操作自學實驗），學生的實驗成功率以及實驗安全明顯提升，實驗教學成效改進顯著。

綜上可知，毒理學基礎實驗教學過程中對虛擬仿真平臺的推廣和輔助實驗教學后，學生對實驗課知識點的理解和技能操作明顯增強，可從根本上提高實驗教學質量。尤其新時期，實踐教育創新對提升預防醫學專業教育質量發揮著不可忽視的作用，而虛擬仿真教育平臺把學生帶進嶄新的實驗空間中，不但激發其學習熱情，而且也實現了實驗室資源開放共享，真正解決了教育需求與實踐資源稀缺的矛盾，值得廣泛推廣和應用。為進一步發揮虛擬仿真平臺的應用在改善毒理學基礎實驗教學效果中的作用，仍需要從以下幾個方面努力：（1）豐富實驗內容，建立虛擬仿真平臺毒理學基礎實驗教學獨立模塊;（2）進一步規范虛擬仿真平臺對學生學習過程的管理;（3）繼續從實驗課表現、實驗成功率以及實驗成績等多方面進行效果評價。

參考文獻：

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[9]呂慧慧，喬漫潔，伍盼盼，等.虛擬仿真實驗系統在預防醫學實驗教學中的應用[J].中國中醫藥現代遠程教育，2018，16（8）：29-31.

[10]盛杰，金忠秀，黃芬，等.衛生檢驗專業虛擬仿真實驗教學的探索[J].實驗室研究與探索，2019，38（1）：99-102.

編輯 馮永霞