山东泰山医学院药学院 侯雪芹 徐晓燕 高山 王福刚 271016
摘要：目的：评价虚拟软件应用与学生自主学习的效果，了解学生的使用体验，探索虚拟实验融入中药药理学实验教学的最佳方式。方法：随机选择我院中药本科班学生作为研究对象，在课堂教学后，学生观看标准视频，并完成酸枣仁对小鼠的镇静作用虚拟实验练习。随后，使用问卷的方式调查学生学习效果和体验。结果：使用虚拟实验软件学习酸枣仁对小鼠的镇静作用实验，有助于直观理解操作相关知识，掌握操作流程同时关注细节。小鼠表现出的中枢兴奋或抑制作用，画面美观，学生使用时能专注于实验，除酸枣仁对小鼠的镇静作用实验外，学生使用虚拟实验还可以学习其他侵入性操作较强实验。但是虚拟实验存在使用不方便和互动性不强的缺陷。结论：学生使用酸枣仁对小鼠的镇静作用虚拟实验软件进行课后学习具有良好的学习效果和使用体验，后期需要针对中药药理中医基础理念加入，开发虚拟实验软件，并提高软件的使用方便和互动性。
关键词：虚拟实验; 实验教学；教学理念;中药药理
随着信息技术迅速发展，高等教育改革不断深化，中药药理实验教学中越来越多的引入了虚拟仿真技术，促进了中药药理实验教学模式的革新[1-2]。另一方面虚拟实验作为一种教学辅助手段，必须与实验室教学、训练结合互补。如何将“虚”与“实”整合并协同发挥优势是急需研究的。因此，我院将虚拟实验软件向本科生学生开放，利用学生课后巩固学习，了解学生使用体验，并评价其自学效果，探讨虚拟实验融入中药药理实验教学的最佳方法。
1.虚拟实验系统应用概况
1.1使用时机
首先进行药效指标训练，然后进行设计性动物实验，最后开展虚拟仿真实验。
1.2虚拟仿真实验内容
4学时进行一次实验教学，教学内容为酸枣仁对小鼠的镇静作用。[实验目的]学习安神药对小鼠自发活动的影响，观察酸枣仁的镇静作用。[实验原理]利用红外探测方法记录小鼠在活动记录仪中位移信号，确定额定时间内小鼠的自发活动数，以反映药物的中枢兴奋或抑制作用。[实验对象]酸枣仁水煎液1g/ml、生理盐水。[实验器材] ZZ-6小鼠自主活动仪、小鼠灌胃器、天平。[观察指标]小鼠自主活动数。
1.3教学方法
首先由教师控制学生机，介绍实验目的、实验原理等，如果有实验视频材料则先让学生观看，遇到重要或容易出错的实验步骤按暂停键，教师口头讲解进行强调甚至回看，然后演示一遍模拟实验步骤，同样会强调重要或容易出错的实验步骤，最后学生机的控制权交给学生，并告知学生尽量自己操作，下一步实在不会操作了可以看操作提示，一般课堂上学生能自主操作1-3遍，之后可以进行与其内容相关的下一个实验。
VBL-100医学机能虚拟实验室使用示范图
2.研究对象
选择中药本科专业学生 55 名作为研究对象。
3.评价方法
经过查阅文献以及研究组讨论，自行设计问卷，包括虚拟实验学习效果，虚拟实验软件使用体验以及虚拟实验适用性。其中均为选择题，每题设计非常符合、符合、一般、不符合和完全不符合这五个选项。同时请学生对虚拟实验软件的使用发表主观意见，问卷以无记名方式填写。
4.结果分析
根据虚拟实验平台显示，全部完成虚拟实验训练55人，向这55名学生发放调查问卷，填写完毕当场收回。有效回收率100%。
4.1虚拟实验的应用效果
问卷调查结果显示，超过96%的学生认为使用虚拟实验软件学习中药药理实验，能直观的理解操作的相关知识，且学习后能基本掌握操作流程。近84%的学生认为使用虚拟实验软件学习，能关注到中药药理实验操作的细节。超过50%的学生认为有助于培养学生科研和实验设计能力。整体来看，虚拟实验的应用在理解知识、掌握操作流程、关注操作细节、增强学生科研和设计能力这四项效果评价上均得到学生的肯定。（见表1）
4.2虚拟实验的体会
调查结果显示，80%左右的学生认为虚拟实验界面美观，方便操作且能体验到实验场景的真实性。近76%的学生认为使用虚拟实验软件学习中药药理实验能够完成整个实验并保存专注。超过60%的学生表示很喜欢使用虚拟仿真开展的酸枣仁对小鼠的镇静作用的实验，并愿意继续使用虚拟实验软件学习其他操作。98%的学生表示喜欢虚拟实验软件并没有加重其学习负担。总体来看，酸枣仁药效学研究的虚拟实验软件的美观性、仿真性以及互动性均得到学生的认可。另外，由16%的学生提出该虚拟实验软件互动性差，没有必要使用，提示软件的互动性需要进一步提升。（见表1）
4.3 虚拟实验的认可度
在“最能激发学习兴趣的自学环节”这一提问中68%的学生选择“观看视频”，占总人数32%的学生选择“进行虚拟实验”，“在学习效果最好”这一提问中，有23名学生选择操作视频，占总人数的41.8%，有33名学生选择“进行虚拟实验”，占总人数的60%。总体看来，在激发学习兴趣、方便和自学效果上，虚拟实验软件不如操作视频。
5.讨论
5.1虚拟仿真实验教学的优势
虚拟仿真实验可提高学生学习兴趣，学生第一次接触虚拟仿真实验兴致勃勃，随着实验步骤一一开展，在不确定下一步怎样操作时会想猜谜语一样期待下一步操作是正确的操作正确则成就感油然而生，即使操作错误还可以打开操作提示来校正错误，有的学生认为虚拟实验像游戏机一样，主动权较强。
虚拟实验还可以提高学生实验效率。如果进行系统的动物实验有些步骤比较费时且操作是否成功有不确定性，4个学时完成2-3个实验是不可能的，并且对实验室设备要求也较高。虚拟实验教学系统一次性的投入资金，维护好的话可以长期使用，而真实动物实验每次都有动物、药品及耗材等购买费用。
此外，有助于保护师生免受动物、毒物等伤害，少数学生在真实动物实验时害怕被动物抓伤，咬伤不敢接触动物，或恐惧动物采取错误的操作反而更容易受到伤害，偶尔带有病原微生物或寄生虫的动物也可以使师生染病，虚拟仿真实验可避免这些问题。
5.2虚拟仿真实验教学的缺点
通过对虚拟仿真实验教学系统的应用体会到该系统能提高学生学习兴趣、思维能力和实验效率，有助于人、动物和环境的保护，但对学生动手操作能力的提高有限，目前仿真效果还是很难达到高仿。这与其他教师的观察很接近，比如郁鹏等[3]，文章谈到“虚拟仿真实验教学平台为学生提供了一个即先进又灵活的环境，可以锻炼学生的独立构思和设计能力”，激发其学习兴趣。陈献雄等[4]认为借助虚拟仿真技术，我们可以展现传统实验难以展现的学科前沿技术，对受场地和资源、伦理等条件限制较难开设的医学类实验和教学尤其必要。他们对学生进行了分组考察，通过问卷的调查，学生普遍反映真实实验和虚拟实验相结合的模式可以加深他们对实验原理、步骤、实验细节的掌握和理解，虚拟实验不能替代真实实验，“虚拟”不叫实验，因为虚拟实验无法锻炼动手能力，没有实际操作就无法积累实践经验。虚拟实验和真实实验之间存在一定的差异，虚拟实验只能作为实验教学辅助手段，虚拟实验对传统实验的有益补充而不能完全取代。
6.展望
虚拟实验软件作为一种新的教学资源，与操作视频相比，更具有示范和讲解作用。随着虚拟仿真实验在高等院校应用的广泛开展，其优势将会发扬光大，其不足也会得到弥补，会变得越来越完美。比如录制实验视频时不仅记录正确的成功的内容，错误的操作步骤导致不良后果也可展示，以警示首先进行虚拟仿真实验而未做过真实动物实验的学生。虚拟仿真实验设计的实验动物、场景、给药及药后反应等会更加逼真和接近实际实验。汤文莉等[5]，认为情境设置和材料选定都要高度仿真，不仿真效果必定不好。虚拟仿真的表现形式，实现情境、过程、结果的真实感体验，打破传统实验教学方式的枯燥、无趣，高度仿真、情景化（类游戏）教学模式令学生接受起来非常愉悦，应尽量采用3D技术现实场景，使实验过程生动直观，可采取积分升级方式，激发学生学习的欲望。另外虚拟仿真实验教学系统中的文字应该由中文改为中英文双语，便于留学生教学。
参考文献
[1]张佩，姜秀文，吴广霞。基于仿真实验中心建设思路[J].中华护理教育，2014,11（10）：776-779
[2]李红梅，田朝霞，张红等.虚拟仿真训练在基础护理学教学中的应用[J]中华护理杂志，2017,52（3）：275-279.
[3]郁鹏，万桂怡。虚拟仿真技术的医学实验教学研究[J]实验室研究与探索，2016,35（11）：99-102.
[4]陈献雄，林桂淼，雷明军，等.基础医学虚拟仿真实验教学的实践应用[J]科技视界，2017，（29）21-22,73.
[5]汤文莉，毕伏龙.医学虚拟仿真实验教学的研究与实践[J].内蒙古民族大学学报（自然科学版），2016,31（1）：86-88.
基金项目：泰山医学院 2015 年度教学研究项目（XY2015116）
通讯作者：侯雪芹（1984-），女（汉），山东济宁人，讲师，博士，擅长中药药理学研
论文作者:侯雪芹, 徐晓燕, 高山, 王福刚
论文发表刊物:《创新人才教育》2019年第1期
论文发表时间:2019/1/16
标签：学生论文; 小鼠论文; 操作论文; 软件论文; 实验教学论文; 药理论文; 中药论文; 《创新人才教育》2019年第1期论文;