虛擬仿真結合志愿者幫扶在機能教學中的應用

熊艷 曹飛 曾勇華 金華 張永宏

[摘 要] 為了探討虛擬仿真結合志愿者幫扶在機能教學中的應用，為生理實驗教學改革提供科學依據，在實驗教學中實驗組采用虛擬實驗結合志愿者幫扶教學模式，對照組接受傳統教學模式。與對照組相比，實驗組能顯著提高學生的實驗成功率，縮短動物手術時間，提高實驗成績得分（P<0.05）;實驗組學生對多項教學效果的認可程度、對教學方式的滿意度均顯著高于對照組（P<0.05）。同時志愿者的技術操作水平與理論水平100%提升。虛擬實驗結合志愿者幫扶模式與傳統教學模式相比，能顯著提高生理學實驗（機能學）的教學效果。

[關鍵詞] 虛擬實驗;志愿者幫扶;“影響尿液的生成因素”實驗教學

[中圖分類號] G642.41 [文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）10-0157-04 [收稿日期] 2021-07-01

生理學是一門理論性、實踐性均很強的學科，因此機能學實驗對生理學教學有著至關重要的作用。傳統的教學模式存在消耗大量的教學資源、實驗時間固定、實驗指導無法保障等問題。近年來，虛擬現實技術在醫學教育中的應用越來越廣泛。與傳統教學模式相比，虛擬實驗可重復性強，實驗指導更加生動，且不受時間限制。本課題組將虛擬實驗與志愿者幫扶結合，應用于生理學實驗教學中，探討虛擬實驗結合志愿者幫扶教學模式的教學效果。

一、對象與方法

（一）對象

選取2021年1月—2021年8月在南昌大學撫州醫學院臨床醫學專業2018級學生為授課對象共60人，采用計算機隨機分配原則分為實驗組和對照組各30例，其中實驗組中男生12例，女生18例，年齡19～22歲（均數±標準差歲），均采用虛擬實驗結合志愿者幫扶教學法;對照組中男生12例，女生18例，年齡19～22歲（均數±標準差歲），均采用常規的教學模式。兩組學生在性別、年齡比較上差異不具有統計學意義（P>0.05）。

（二）方法

兩組學生所學習的“影響尿液生成因素”教學內容由相同的授課教師采用不同的教學方式展開教學。對照組學生采用經典教學模式：帶教老師講授教學內容后，直接進行實體實驗;實驗組學生采用虛擬實驗結合志愿者幫扶教學模式：帶教老師講授教學內容后，進行虛擬實驗，然后結合志愿者幫扶開展實體實驗。課程結束后，學生完成相關知識的測試，實驗報告的書寫，以及問卷調查并給出評分。

1.傳統教學模式。在實體實驗前，帶教老師對實驗的相關理論知識，實驗原理，實驗操作步驟進行詳細的講解。學生根據帶教老師講解進行實體實驗：動物手術操作，包括麻醉，氣管插管，分離迷走神經和頸總動脈，頸總動脈插管，輸尿管插管等手術操作，實驗項目觀察（靜注20ml生理鹽水，觀察尿量的變化;刺激一側迷走，使血壓降至50mmHg左右，維持30s，觀察尿量的變化;靜注0.01%去甲腎上腺素0.5ml，觀察尿量變化;靜注呋塞米按照體重5mg/kg，觀察尿量變化等），獲得實驗結果。

2.虛擬實驗結合志愿者幫扶教學模式。利用成都泰盟公司開發的VBL-100型軟件構建生理學虛擬實驗平臺。學生通過該平臺學習實驗相關理論知識、實驗儀器設備、實驗操作步驟，并在志愿者的幫扶下自行進行虛擬實驗操作，并完成同上實體實驗操作。

（三）教學效果評價指標

采用動物手術時間、實驗成功率、成績分析法和問卷調查法，對實驗教學效果進行綜合評價。手術時間：從開始麻醉到完成膀胱導尿的總時間;實驗成功率：每組實驗成功學生數/每組學生總人數*100%;教學滿意度：（每組滿意+基本滿意學生數）/每組學生總人數*100%。

（四）統計學分析

采用SPSS20.1統計分析軟件進行數據錄入和分析，數值型數據組間差異采用t檢驗方法分析，計數型數據組間差異采用卡方檢驗方法或非參數檢驗方法分析。

二、結果

（一）實驗操作效果分析

實驗組學生的動物手術時間顯著低于對照組，實驗成績得分顯著高于對照組（P<0.05）;實驗結果成功情況顯著高于對照組（P<0.05）。

（二）教學效果的主觀性評價

實驗組學生對多項教學效果的認可程度顯著高于對照組（P<0.05）;在“有更多機會學習討論不同的案例”一項的比較中，兩組學生的認可程度無顯著差異（P>0.05）（見表2）。

（三）學生對教學滿意度評估

實驗組學生對教學模式的滿意度明顯高于對照組，差異具有統計學意義（P<0.05）。詳見表3。

三、討論

（一）傳統教學模式呈現出的缺陷及其影響

傳統教學模式中帶教老師的講解相對抽象，在示教演示環節，部分學生由于視野有限無法清晰看到演示過程，致使學生參與度低，實驗積極性下降[3]。

在實體實驗中，由于學生首次參與動物實驗，往往表現得畏首畏尾，一旦出現非預期情況如操作不當造成出血，更是手忙腳亂，進而導致實驗失敗。本文探討的“影響尿液生成因素”實驗中做輸尿管插管是一個較為困難的實驗操作步驟，對于沒有實驗經驗的學生來說很難快速準確的完成。與此同時，很多的學生由于對家兔解剖結構的模糊，尋找輸尿管出現錯誤，引起在動物手術操作過程中，出現部分操作對動物的損傷較大，最終導致應激性無尿，直接影響實驗結果的觀察。傳統的教學模式中大部分學生的實驗結果不理想，導致學生在實驗過程中出現了較強的挫敗感，對以后的實驗積極性也大大降低，在一定的程度上，直接影響了實驗教學效果。

（二）虛擬仿真實驗的優勢及取得的效果

虛擬實驗恰恰彌補了這些缺點，有效解決了示教環節中視野受限的問題。在虛擬實驗的平臺上學生可以反復觀看視頻，反復操作練習，遇到難點問題可針對性學習[3]。

首先，虛擬實驗通過虛擬視頻的方式有效表達了一些理論知識中難以理解的專業術語和專業名詞，進一步協助學生加深對理論知識的掌握;其次，虛擬實驗用模擬實驗的方式還原真實的實驗過程，讓學生更加直觀的了解實驗過程，對動物的基本解剖結構有著更加清晰的認識。通過虛擬實驗的學習，學生不僅增加了對手術的信心，而且在動物手術過程中，減少了對實驗家兔不必要的損傷，加快了手術的進程，提高了手術效率和實驗的成功率。

生理虛擬仿真實驗內容豐富，既包含了實驗動物的基礎操作教學（常用實驗動物的捉拿和固定、給藥方法、去毛和處死方法），又有針對運動系統、神經系統、循環系統、呼吸系統和泌尿系統（尿液生成的影響因素）的實驗內容，相比傳統的教學模式，其內容所涉及的器官系統更為廣泛[1]。在一個仿真的實驗環境，實現資源共享和確保實驗開展的安全性，滿足實驗教學需求，在一定程度上節約實驗動物等教學成本，開展虛擬教學也彌補教學資源的不足[2]。同時實行志愿者幫扶教學，有效解決實驗課時的限制，提升實體實驗的成功概率。

（三）開展校園志愿者服務的優勢及其影響

在學生志愿者的指導下，參加實驗的學生對虛擬系統有著更加全面的了解。實際操作時在學生志愿者的幫扶指導下，實驗的成功性和準確性也得到了大幅的提高，學生能得到合理的實驗結果，對以后的實驗充滿了信心。同時大大減輕了老師的工作負擔，促進學生對于動手操作的渴望。學生志愿者對于實驗操作的理解在學生群體中可以起到榜樣作用，促使參加實驗的學生向優秀學生志愿者學習，為成為下一個優秀學生志愿者而做出相應的努力，在一定的程度上提高學生的學習積極性，為學生建立“人人為我，我為人人”正確的志愿服務精神起到促進作用。與此同時，學生志愿者在講解實驗、指導實驗的過程中，不斷學習，查漏補缺，不斷優化自身，為未來學習增加強大的動力。

實驗教學志愿者是我們在選擇志愿者活動項目中，通過反復推敲、仔細論證、層層篩查、優中取優的方式最終選擇出最合理的項目，充分發揮了競爭機制的效用[6]。同時參與者不斷追求，充分發揮主觀能動性和創新性，教學經費的利用率達到合理配置。同時增強學生的主體意識，參與性持續增強，進而將活動中學生的主體地位淋漓盡致地展現出來。如果不開展學生志愿者活動，那么學生缺少志愿服務理論和實踐經驗，不能滿足自我價值實現需求，能力培訓欠缺，不利于學生綜合素質的培養[6]。參加多樣化的服務項目也能滿足志愿者的心理需求，他們說“在實驗室服務期間，我感覺我是被需要的，因為被需要，幸福感油然而生，感覺自己是有價值的”，這就是開展志愿服務的目的，一定程度上達到了學生的心理需求。大學生的心理需求可以概括為求知、奉獻、榮譽、歸屬等，而這些都可以在志愿服務過程中獲得。志愿服務經歷能豐富個體社會心理，對于培育大學生的社會信任有著不可替代的作用[4]。而在我院校園志愿服務已經取得良好效果，作為實驗室志愿者負責人，實驗室志愿者服務與高校教育相結合的研究取得良好的教學效果，實踐經驗表明，這是一種提高高校實驗教學質量和培養大學生綜合素質的有效途徑[5]。

本研究生理學實驗“影響尿液生成的因素”虛擬仿真結合志愿者幫扶在實體實驗中的聯合教學模式，從整體上提高了學生實驗操作的掌控能力，課堂氣氛活躍，激發學生對排泄系統的學習興趣，提升創新思維和實際解決問題的能力，增進團隊溝通協作。實驗教學靈活多樣，有趣生動，學生滿意度高，為不斷提升和改善生理機能學實驗的教學方法提供了一條有效的途徑。

（課題組成員：曹飛、廖海榮、花誰珍、王梅香）

參考文獻

[1]康繼宏，韓麗麗，龐煒，等.虛擬仿真實驗在生理實驗教學中的應用[J].基礎醫學與臨床，2021，41（3）：456-458.

[2]劉松.計算機硬件虛擬實驗平臺的研究與開發的相關分析[J].中國科技投資，2016（25）：307.

[3]賈敏，張曉輝，付鋒，等.虛擬實驗聯合翻轉課堂教學模式在生理學實驗教學中的應用[J].心臟雜志，2020，32（4）：449-453.

[4]彭娟，敖潔，黃維.志愿服務經歷對大學生社會信任的實證研究[J].長沙理工大學學報（社會科學版），2020，35（5）：101-109.

[5]熊艷，劉曉群.對實驗室志愿者服務與高校教育相結合的思考[J].新校園，2014（10）：91-92.

[6]蔡祎昀.職業學校志愿服務項目化德育功能及其實現研究[D].南京：南京師范大學，2018：1-54.

Application of Virtual Simulation and Volunteer Assistance in Function Enginery Teaching

XIONG Yan1， CAO Fei1， ZENG Yong-hua1， JIN Hua2， ZHANG Yong-hong1

（1.Fuzhou Medical College of Nanchang University， Nanchang， Jiangxi 344000， China; 2. The First Affiliated Hospital of Anhui University of Chinese Medicine， Hefei， Anhui 230022， China）

Abstract： In order to provide the basis for the application of the virtual teaching mode in the experiment group and the reform of the virtual teaching mode in the experiment group， in the experimental group， we use the virtual experiment combined with volunteer help teaching mode， and in the control group we use the traditional teaching mode. Compared with the control group， the experimental group can significantly improve the experimental success rate of students， shorten the animal operation time and improve the experimental score （P < 0.05）. The recognition of multiple teaching effects and the satisfaction of teaching methods in the experimental group are significantly higher than those in the control group （P < 0.05）. At the same time， the technical operation level and theoretical level of volunteers are 100% improved. Compared with the traditional teaching mode， the virtual experiment combined with volunteer assistance mode can significantly improve the teaching effect of physiological experiment.

Key words： virtual experiment; volunteer assistance; experimental teaching of “factors affecting the formation of urine”