虛擬仿真實踐教學平臺對重慶醫科大學附屬第二醫院核醫學教學質量、學生綜合能力的影響研究

鄭晨曦，袁耿彪，任建麗，范永增，熊亞嵐，饒茂華

1.重慶醫科大學附屬第二醫院核醫學科，重慶 400010；2.重慶醫科大學附屬第二醫院超聲科，重慶 400010

核醫學科作為現階段醫學研究中應用于放射性核素診斷以及疾病治療和進行性醫學研究重要學科，實驗室教學在該學科的學習中具有重要價值。核醫學實驗教學過程中能夠讓學生將理論知識與實踐進行結合，使學生能夠更好地掌握核醫學相關內容[1]。傳統核醫學教學方法采用單一的課上教學，學生在學習過程中僅能通過教師教導進行知識記錄，相對枯燥，思維同化而且在實踐教學過程中受到教學環境以及教學資源的影響，導致學生無法針對理論知識進行進一步實踐，因此影響學生整體學習效果。而且核醫學實踐過程中存在放射性輻射危害，這種情況下極易造成學生在實驗過程中受到輻射危害，因此具有較高的危險性，同時更具有一定的安全隱患，這一情況下需要加強關于核醫學科實踐教學研究工作[2]。現階段隨著互聯網的逐漸完善與發展，人們能夠利用計算機對實驗環境進行真實模擬，這種技術被稱為虛擬技術，通過虛擬技術構建三維環境，使操作人員能夠結合相應的設備儀器對虛擬的目標展開一系列操作，這種操作與真實的實踐具有相似性，這種技術被稱為虛擬仿真技術。虛擬仿真實踐教學平臺近年來逐漸在臨床醫學以及其他領域應用，取得了較為顯著的教學效果，具有較高安全性的同時將理論知識與實踐知識進行充分貼合[3]。基于此，本研究納入2021年9—12月（第一學期）和2022年3—6月（第二學期）重慶醫科大學附屬第二醫院核醫學科42名學生為研究對象，探究虛擬仿真實踐教學平臺臨床可實踐性價值。現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇本院核醫學科42名學生為研究對象，男22名，女20名；年齡22～26歲，平均（24.45±1.02）歲。研究經過醫院醫學倫理委員會審批同意后開展項目研究，參與本次研究的學生知情研究內容，簽署知情同意書，自愿參與研究。

1.2 納入與排除標準

納入標準：年齡≥18歲；無基礎疾病；學歷大專及以上；專科成績≥60分；依從性較高。排除標準：專科學習中成績不合格者；依從性較差者；不服從教師安排者。

1.3 方法

第一學期：采用傳統的教學方式。在實際教學過程中，針對理論知識教學由教師在課堂中進行講述，同時學生通過記錄筆記對知識進行總結，并做好后續的知識復習。針對實驗教學由教學老師針對教學中的相應物品準備同時做好相應的安全輔助操作，在實驗過程中，由教師針對實驗目的以及方法進行口頭傳輸后，為學生進行演示，同時將學生進行分組，學生通過模仿教師的操作手法以及操作內容進行實踐，將實踐與理論結合，最后由教師針對學生實驗情況進行總結，針對實驗過程中存在的問題進行提出，并且指導學生正確的實驗流程以及實驗操作。

第二學期：采用虛擬仿真實踐教學平臺教學，主要包括以下教學內容。首次使用時，在虛擬仿真實驗平臺使用前，需要指導學生進行虛擬仿真平臺使用的相關內容，當學生輸入平臺網址后指導學生觀看首次登錄視頻。并且根據相應的視頻指導，使學生能夠自行安裝虛擬運行環境，完成軟件安裝后，針對各個模塊的教學視頻進行學習，虛擬仿真實踐教學平臺中需設置學生專區，如預學習系統仿真實驗模塊以及報告系統。經過了解這些模塊，使學生能夠對整個虛擬仿真實踐教學平臺進行綜合了解，而后教師結合實際的核醫學教學內容以及教學需求為學生開展教學。具體的教學內容如下。①建立情景模擬教學環境。教師在虛擬仿真實踐教學平臺應用過程中需要為學生營造學習環境，這一學習環境可以通過問題進行引導，在問題選擇過程中，既需要保證問題的復雜性，同時又需要保證問題的綜合性，例如對吸收率的測定以及骨密度的測定，或者在進行全身骨掃描過程中相關注意事項以及如何進行腎動態想象等，通過這些知識的問題提出能夠使學生在虛擬仿真實踐教學過程中對自身學習的理論知識進行回顧，鍛煉學生的思維發展能力以及實際知識運用能力。②不同專業不同帶教模式。針對影像專業的學生，在利用虛擬仿真實踐教學平臺過程中，需要使學生了解體外分析的相應原理，并重點針對SPECT探頭的內部結構以及工作原理進行了解，利用模擬軟件將知識以動畫、文字、圖片、聲音等形式為學生進行演示，并且指導學生正確操作該設備，在模擬過程中調整相應的參數以及結合檢查的部位要求進行儀器應用，使學生在學習過程中能夠真實模擬檢驗過程中夠采集的圖像信息情況，通過模擬進一步了解患者在實際過程中可能存在的相應問題，有利于激發學生學習興趣，提高學生模擬實踐能力。對檢驗專業學生，在虛擬仿真實踐教學過程中，需要使學生了解化學發光實驗內容，利用模擬實驗室能夠使學生針對化學發光實驗原理進行了解，同時在模擬過程中對抗原以及抗體和血清標本中的抗原進行免疫結合反應進行掌握，通過測量結合物的量了解待測物的量，操作過程中嚴格按照真實的操作需求進行模擬操作，使學生能夠進一步提高操作的規范性，而且不同的檢測項目通過模擬實驗能夠通過設置測量參數，進而獲得不同的標準曲線。③理論聯系實際。利用虛擬仿真教學平臺開展實踐教學過程中，教師同樣需要做好學生理論知識與實踐知識關聯的教學，完成模擬實踐教學后教師需要讓學生進行模擬實驗操作總結，內容包括本次虛擬仿真實踐教學過程中的教學流程以及教學重點，通過學生表述，教師可以進一步了解學生針對本次模擬實驗教學過程中學習情況，不規范操作以及不正確操作或不得當操作，及時指正，能夠強化學生模擬實踐教學記憶，使學生在頭腦中形成定向思維。④考核。完成虛擬仿真踐教學后，教師需要通過平臺應用情況進行考核，考核內容主要包括兩部分，第一部分為學生核醫學知識掌握情況，第二部分為學生虛擬仿真實驗過程中操作的規范性。

1.4 觀察指標

對比兩學期核醫學教學質量、學生綜合能力以及學生教學滿意度。

①核醫學教學質量評估：教學質量過程中主要包括輻射危害、教學效果、教學成本、操作真實性、實驗安全性、學生接受性等維度。各維度滿分20分，分數越高教學質量越好。

②學生綜合能力評估：獨立操作能力、觀察事物能力、動手能力、解決問題能力、思維發散能力、尋求真相能力、思想開放水平、認知成熟度等維度，各個維度滿分均為100分，分數越高，學生綜合能力越好。

③教學滿意度評估：由科室自制滿意度調查問卷，問卷內容主要包括教學方式，教學內容，教學科學性以及安全性等方面，本次調查過程中，發放問卷42份，回收問卷42份，回收率100%。問卷滿分100分，0～59分為不滿意，60～79分為較為滿意，80～100分為滿意。總滿意度=（滿意例數+較為滿意例數）/總例數×100.00%

1.5 統計方法

采用SPSS 19.0統計學軟件處理數據，計量資料符合正態分布，以（±s）表示，組間差異比較采用t檢驗；計數資料以[n（%）]表示，組間差異比較采用χ2檢驗。P〈0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩學期學生教學質量比較

教學前，兩學期學生教學質量對比，差異無統計學意義（P0.05），教學后，第二學期學生輻射危害、教學效果、教學成本、操作真實性、實驗安全性、學生接受性等維度評分均高于第一學期，差異有統計學意義（P〈0.05），見表1。

表1 兩學期學生教學質量比較[（±s），分]

表1 兩學期學生教學質量比較[（±s），分]

指標時間第一學期（n=42）第二學期（n=42）t值 P值輻射危害教學效果教學成本操作真實性實驗安全性學生接受性教學前教學后教學前教學后教學前教學后教學前教學后教學前教學后教學前教學后12.14±1.02 15.26±1.03 13.56±1.33 16.32±1.06 14.33±1.06 16.20±1.03 11.36±1.06 15.47±1.48 12.33±2.04 15.47±2.01 13.45±1.33 16.27±1.58 12.18±1.05 17.44±2.06 13.60±1.38 18.20±1.00 14.30±1.02 18.29±1.47 11.40±1.11 18.24±1.59 12.35±2.08 18.26±1.49 13.50±1.40 18.29±1.96 0.177 6.134 0.135 8.361 0.132 7.546 0.169 8.264 0.044 7.227 0.168 5.200 0.860〈0.001 0.893〈0.001 0.895〈0.001 0.866〈0.001 0.965〈0.001 0.867 0.001

2.2 兩學期學生綜合能力比較

教學前，兩學期學生綜合能力比較，差異無統計學意義（P0.05），教學后，第二學期學生獨立操作能力、觀察事物能力、動手能力、解決問題能力、思維發散能力、尋求真相能力、思想開放水平、認知成熟度評分高于第一學期，差異有統計學意義（P〈0.05），見表2。

表2 兩學期學生綜合能力比較[（±s），分]

表2 兩學期學生綜合能力比較[（±s），分]

指標時間第一學期（n=42）第二學期（n=42）t值 P值獨立操作能力觀察事物能力動手能力解決問題能力思維發散能力尋求真相能力思想開放水平認知成熟度教學前教學后教學前教學后教學前教學后教學前教學后教學前教學后教學前教學后教學前教學后教學前教學后68.48±2.46 72.34±2.58 69.23±2.01 75.55±2.33 65.78±2.36 72.06±3.12 67.77±2.33 77.58±2.40 68.24±2.56 75.36±2.33 60.48±1.03 75.24±2.06 62.49±2.01 75.38±2.03 68.39±2.44 78.32±2.98 68.50±2.49 85.87±2.88 69.30±2.03 86.44±2.4 65.82±2.41 82.34±2.39 67.80±2.41 87.77±2.94 68.32±2.50 85.88±2.44 60.50±1.20 80.27±2.03 62.51±2.03 82.34±2.11 68.44±2.41 82.38±3.30 0.037 22.677 0.159 21.099 0.077 16.954 0.058 17.401 0.145 20.208 0.082 11.271 0.045 15.405 0.094 5.918 0.971〈0.001 0.874〈0.001 0.939〈0.001 0.954〈0.001 0.885〈0.001 0.935〈0.001 0.964〈0.001 0.925〈0.001

2.3 兩學期學生教學滿意度比較

第二學期教學滿意度90.48%高于第一學期50.00%，差異有統計學意義（P〈0.05），見表3。

表3 兩學期學生教學滿意度比較[n(%)]

3 討論

現階段醫學教學方式逐漸發生改變，由傳統的課堂教學轉變為信息化教學。核醫學科作為重要醫學組成內容，在實驗課教學過程中依然存在諸多問題，因此如何能夠提高核醫學科實驗教學水平是目前核醫學科室相關工作者需要重點關注問題[4]。而計算機技術以及網絡技術的普及，使虛擬實驗室逐漸在醫療衛生服務以及社會各領域中應用推廣，起到了良好的使用效果。核醫學虛擬仿真實踐教學平臺基于現階段核醫學實踐教學需求以及教學要求進行構建的自主學習平臺，核醫學虛擬仿真實踐教學平臺的構建結合了核醫學科的教學內容以及教學要求，同時利用3D軟件，VRML軟件，HTML軟件，Max軟件進行制作，通過利用這些軟件制作出具有核醫學教學的相關模型，然后利用SPECT PET/CT放射免疫分析儀，將已經制作完成的核醫學模型進行導入，能夠進一步模擬真實的核醫學實驗場景以及實驗過程中所需要的設備，儀器和相應的藥學試劑等。將其應用于科室實踐教學過程中，能夠從整體上提高教學質量，提升教學效果，實現教學資源高效利用[5]。

本次研究結果發現，第二學期教學質量高于第一學期（P〈0.05）。分析原因，教師在實際的教學過程中了解“虛擬仿真實踐教學平臺”的相關內容，并且熟練地掌握該平臺的功能以及具體的操作程序，由經驗豐富且具有信息技術水平的教師為學生進行教學。在教學過程中，教師需要結合實際的教學內容，為學生講解虛擬仿真實踐教學平臺的相關作用以及平臺分為哪些功能，例如，體外分析、核素顯像、功能測定以及放射性核素治療等，通過模塊講解能夠使學生對平臺功能進行進一步掌握，使學生可以充分了解人機交互[6]。為進一步增強教學效果，虛擬仿真平臺在教學過程中能夠通過文字，圖像，聲音以及動畫將知識進行融入，學生通過針對界面的觀察以及通過操作理論知識與實踐知識相結合，觀察可能存在的實驗現象以及實驗結果，通過這種教學方進一步提高學生的求知欲，針對未知知識能夠有興趣進行探索，與常規的核醫學教學相比，該種教學模式更加具有靈活性，智能性，對提高學生學習積極性，激發學生學習動力，讓學生能夠有興趣將理論與實踐進行結合有顯著作用。

除此之外，對比兩學期學生的綜合素質能力、發現第二學期學生獨立操作能力、觀察事物能力、動手能力、解決問題能力、思維發散能力、尋求真相能力、思想開放水平、認知成熟度評分高于第一學期（P〈0.05）。分析原因：教師能夠通過學生模擬仿真實踐結果對學生理論知識掌握情況進行了解，并有針對性地為學生進行指導。針對學生模擬仿真實踐教學過程中存在的不足進行分析，通過進一步指導學生平臺操作以及理論知識，使學生能夠在更真實的環境中，在不接觸放射源的同時了解放射相關內容，從整體上提高放射科教學安全性[7]。學生在使用模擬仿真平臺進行實踐教學過程中，通過獨立完成實驗，進一步鍛煉學生獨立解決問題的能力，如果獨立實驗可以使學生對各模塊實驗儀器，實驗設備以及實驗過程中使用的藥劑進行綜合了解，盡管在現實實驗室中無法進行接觸，但能夠使學生模擬中進行使用，能夠極大程度提高網絡資源利用率，而且還可以減少實際核醫學教學中資源浪費。利用虛擬仿真實踐教學平臺可以使學生以第一視角進行學習，而且在實踐過程中操作更有真實性以及清晰性，學生能夠24 h登錄學習系統進行學習，自主沉浸在實踐學習過程中了解核醫學科，使學生能夠了解信息化教學的優勢，并且提高學生思想開放水平，通過獨立操作能力檢驗學生理論知識掌握水平，使學生對知識掌握更加深刻，對于知識的運用能夠更加靈活。除此之外，虛擬仿真實踐教學平臺依據實際的學生專業情況，為學生設計具有高度適配性的教學模擬實踐內容，有效彌補核醫學實驗課學過程中教學手段單一，教學經費充分以及設備不支持等缺點[8]。除此之外，對比兩學期學生對本次教學的滿意度評價，第二學期學生對于此次教學的滿意度評價更高（P〈0.05），進一步說明虛擬仿真實踐教學平臺在應用過程中能夠讓學生更加滿意。使學生能夠通過多角度對模擬實驗進行觀察，并且通過自身操作學習，讓學生能夠形成沉浸式學習，從整體上提高教學水平以及教學效果[9]。

盡管虛擬仿真實踐教學平臺在應用過程中具有諸多優勢，但是該平臺在應用過程中同樣具有一定的弊端，主要體現在無法學生的動手能力，由于在實驗過程中通過計算機操作進行模擬學生在建立知識鏈條過程中，只能通過想象或者計算機程序，無法做到真實實踐。而且該種教學模式需要學生獨立完成，因此很難培養學生團隊合作精神[10-11]。盡管該種實踐教學存在一些弊端，但通過核醫學實驗教學證明，利用虛擬實踐教學滿足核醫學教學方向需求，同時保證實驗教學質量[12]。

綜上所述，核醫學教學過程中使用虛擬仿真實踐教學平臺對提高核醫學教學質量以及學生綜合素質能力有重要價值。