虛擬仿真和TBL 案例教學在生物化學理論教學中的應用
——以“糖代謝”教學為例

顧存林，魏曉星，安 娟

(青海大學醫學部 青海 西寧 810000)

生物化學是一個與醫藥學、生物工程等學科息息相關的領域，學生應該具備綜合運用多學科知識解決實際問題的能力。引入現代化教學方法中的“虛擬仿真”和“案例教學”，有效提高學生的學習主動性和實踐能力，從而促進綜合素質的提升[1]。案例教學讓學生深入分析和討論，培養分析思考和團隊合作的能力。虛擬仿真和案例教學的有效結合，能激發學生的興趣，培養其獨立思考和解決問題的能力。引入現代化教學方法中的虛擬仿真和案例教學對學生綜合素質的提升和個人發展具有重要意義。

1 “糖代謝”案例設計及虛擬仿真實驗的選擇

“糖代謝”是生物化學中的重要教學內容之一，主要包括細胞內糖類物質的合成、分解和利用過程，以及相關調控機制和能量產生途徑。“糖代謝”與日常生活關系密切，同時也在某些疾病的發生和發展中起著重要作用，“糖代謝”教學內容中存在較多設計案例教學的融合點。例如：①糖尿病：讓學生了解糖尿病的發病機制和糖代謝的相關問題。案例可涉及胰島素的合成與分泌、胰島素受體的功能異常以及糖酵解和糖異生等途徑的動態調節。②運動與能量代謝：讓學生理解糖代謝在運動過程中的重要性和調節機制。案例可涉及運動時糖酵解和細胞呼吸的變化，以及運動對糖異生途徑的影響等。③糖代謝與健康飲食：理解糖代謝與健康飲食的關系及不同類型的糖類食物對血糖水平和能量代謝的影響，以及如何通過合理搭配飲食來維持糖代謝的平衡。通過案例教學，學生可以將“糖代謝”的理論知識與臨床相結合，培養解決問題的能力和綜合分析能力，使學習更加生動和有趣。

自2018 年，國家虛擬仿真實驗教學項目共享平臺已投入使用，課程組選用了重慶郵電大學舒坤賢教授2019 年上線的課程：人體血糖調節虛擬仿真實驗（https://www.ilabx.com/details/page?id=4775#1001）。此虛擬仿真實驗包括三個模塊的內容：模塊1 運動、饑餓和進食等狀態下血糖調節的動態過程；模塊2 組織水平的血糖調節機制；模塊3血糖調節的分子機制。

2 梳理教學內容并設計合適的臨床案例

本研究在教學中采用了虛擬仿真與基于團隊合作的TBL（Team-based Learning）案例教學法來進行相關課程的講授。該方法強調學生之間的合作與互動，通過共同探討和解答問題，促進學生之間的溝通與協作[2]。

2.1 第一幕

李華，57 歲，一月前突感口干、多飲、多尿、多食、易饑等癥狀，但并未重視。近一周來，癥狀加重；他感到煩渴難耐，每日飲水量已達到3000 ml 左右，還伴有明顯的乏力，遂前往醫院就診。

2.2 第二幕

醫生查體后發現：李華，身高：176cm，體重：79 kg，BMI 25.5 kg/m2。口中無爛蘋果味；無深大呼吸，雙肺呼吸音清，未聞及干濕性啰音。化驗結果顯示：空腹葡萄糖15.92 mmol/L，餐后2 小時血糖27.61 mmol/l；尿常規：尿糖(++)，酮體(-)；糖化血紅蛋白9.0%。空腹C 肽907.3 pmol/L，餐后C 肽2518.0 pmol/L；空腹胰島素8.09 ulU/ml，餐后胰島素41.97 ulU/ml；胰島素抗體、胰島細胞抗體、酪氨酸磷酸酶抗體均陰性。肝、腎功能正常；心電圖示竇性心律；尿24小時總蛋白、白蛋白，24 小時肌酐，尿白蛋白/尿肌酐正常。

3 設計問題，引發學生深入思考

教師按照邏輯關系逐步引出一系列問題，激發小組成員層層遞進地討論；加以教師全面分析，激發學生獨立思考和探索精神。通過分析使學生推導出生物化學基礎知識與疾病之間的關系。因而，學生能夠清晰地理解疾病發作機制以及相應治療措施的原理。基于以上病例，課程組撰寫了相關問題，旨在引導學生進行更深入的思考和討論。

3.1 第一幕問題設計如下

①假如你是李華的接診醫生，你會向李華詢問哪些相關問題？②你認為李華可能患了什么疾病？③你打算給他做哪些體格檢查和實驗室檢查以明確診斷？

3.2 結合第二幕中的檢查結果，提出以下問題

①根據以上檢查結果，你認為醫生會給李華怎樣的診斷結果？為什么？②請從生化角度分析致病機制和血糖調節的生理意義。

以上問題可激發學生主動探討和思考，并做出初步判斷。隨后，針對性地向患者提出相關問題，并進行必要的實驗室檢查。在第二幕中，根據檢查結果分析，明確診斷疾病的判斷標準，對血糖調節異常及其相關生化機制進行深入探討和分析。

4 虛擬仿真結合TBL 案例教學的實施步驟

4.1 提前發布虛擬仿真實驗的學習內容和臨床案例

教師創建班級微信群，并要求所有學生加入該群。提前一周在群內發布案例第一幕及相關問題，并發布虛擬仿真實驗的學習內容。第二幕內容暫不發布。教師要求學生提前閱讀案例，并學習人體血糖調節虛擬仿真實驗的全部內容，及時查閱網絡資料，便于后期進行分組討論。

4.2 分組

課程組以兩個教學班為一個教學單位，學生隨機分組，每個教學班分為5 個小組，每組7-8 人，10 個小組在階梯教室開展線下討論課。每個小組都推舉出一個組長；課前，要求組長組織小組成員結合虛擬仿真實驗的學習和查閱資料對案例中提出的每個問題以及疾病的發病特點、發病機制、檢查方法都形成小組答案并制作PPT。

4.3 線下課堂案例討論

授課過程中，學生按分組桌牌入座。教師首先闡明案例教學目的和教學目標，并展示案例。針對第一幕第1 個問題，教師隨機選擇2 個小組，向全班匯報小組討論結果。教師在群里發布投票小程序，共設置A.正確，B.錯誤和C.問號三個選項，針對每個組的匯報情況，請其他組學生從3個選項中選擇其中1 個選項來判斷對此問題回答情況，三個選項分別代表：A 非常全面和正確，B 有錯誤的地方，C不夠全面還需要補充或有質疑，教師通過后臺數據清晰了解各組情況，隨后再請1―2 個選擇B 或C 的小組作補充。依次完成所有問題的解答。上述環節結束，教師通過提前準備好的幻燈片展示問題的答案和解析，對各組答案做點評。

第二幕的教學過程，學生將按照分組進行現場討論和角色扮演，20 分鐘為限。再次按照第一幕中問題討論的方法，完成所有問題的解答。集體討論結束后，教師對第二幕問題進行反饋和指導，并展示虛擬仿真平臺的精彩內容，同時對整個討論情況進行總結，提出優缺點以及展望。

4.4 學習評價

通過小組內互評、虛擬仿真平臺成績、學生撰寫虛擬仿真實驗報告、小組間評分及教師評分等方式評價學生學習效果。

5 虛擬仿真及案例教學的教學效果評價

通過開展匿名問卷調查，初步掌握學生對于虛擬仿真和TBL案例教學的總體評價，并通過談心談話的方式，征求學生對今后開展類似課程的意見和建議；教學實施過程中，女生參與度更高，因此我們做了男女交叉表分析，調查結果見表1。虛擬仿真和案例教學在改善課堂氛圍、提升學生的興趣和注意力、促進學生的教學參與度、激發學生積極性等方面發揮了積極作用。但對解決課堂乏味現象的效果并不完全令人滿意。調查結果顯示：9 名男生和14 名女生認為課堂乏味的程度無明顯改善，并非所有學生都能從虛擬仿真和案例教學中提高學習興趣，其對教學方法的喜好和接受程度是不同的。因此，教學實踐需更靈活地運用不同教學手段，考慮學生的需求和興趣，以提高教學效果。

表1 虛擬仿真和案例教學的教學效果評價

在與學生談心談話中了解到，學生普遍認為虛擬仿真和案例教學在課堂中扮演重要的角色，大部分學生表示積極主動地參與整個教學過程，這種教學方法成功構建了基礎理論與臨床實踐之間的緊密聯系，并讓學生深刻認識到理論聯系實踐的重要性；學生希望在案例教學中能有更多的互動形式，女生對開展課堂討論更積極，并建議采用小組討論、角色扮演、師生共同討論等形式讓學生積極參與課堂。對案例的要求男生偏向于文字性描述，女生則更喜歡影像動畫類。根據學生的建議，今后的案例教學將會增加更多形式的課堂互動，并選擇多種形式的合適案例，以更好地滿足其學習需求。

6 結論

總體而言，女生對虛擬仿真和案例結合的教學方式比男生表現得更加積極，這可能與性別差異有關。但并不意味著男生就沒有受益于這種教學方式，只是在性別傾向下，他們在接受和表現上與女生有所不同。

虛擬仿真和案例教學相融合還面臨一些問題：①采用小組討論的方式進行案例教學時，大部分學生都能認真參與，但不可避免地存在一小部分學生不積極參與討論。②大二學生還未接觸臨床課程，對臨床案例的理解存在困難。③虛擬仿真和案例教學相融合的教學方法使學生任務繁重，可能引發學生的抵觸情緒[3-4]。

虛擬仿真和案例教學的應用使生物化學理論教學更加具有動態性和實踐性。通過虛擬仿真，學生可模擬和觀察糖代謝等生物化學過程，加深對理論知識的理解和記憶，幫助學生進行思考和探索。案例教學則通過真實的案例情境，將生物化學理論知識與實際問題相結合，通過分析案例中的生物化學問題，運用所學知識進行推理和解決問題，培養其問題解決能力和綜合應用能力。虛擬仿真和案例教學的應用可提供更加生動和互動的學習體驗，幫助學生更好地理解和掌握生物化學理論知識。