李 帆，王 淵，孫曉明，王 濤，劉新領(lǐng)，王興會(huì)，茍 瑋，胡 浩*

(1.西安交通大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心；2.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部人才培養(yǎng)處，陜西 西安 710061)

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等醫(yī)學(xué)教育的重要環(huán)節(jié)，也是高等醫(yī)學(xué)教育的必修課程和技能訓(xùn)練課程。目前在本科生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中仍存在諸多問題，例如實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長、實(shí)驗(yàn)成本高、學(xué)生操作經(jīng)驗(yàn)不足以及存在實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)等[1-2]。此外傳統(tǒng)教學(xué)模式對(duì)學(xué)生的吸引力不足，這些問題都限制了基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程本應(yīng)發(fā)揮的教學(xué)效果。西安交通大學(xué)一貫重視實(shí)踐教學(xué)改革，在國內(nèi)率先將虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，VR)技術(shù)引入基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，與機(jī)能實(shí)驗(yàn)課程相結(jié)合，對(duì)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行了新的探索。

VR技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多種技術(shù)，在多維信息空間上創(chuàng)建虛擬環(huán)境，能使人具有身臨其境的沉浸感[3]。近年來，VR技術(shù)迅速發(fā)展，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、航空、工業(yè)、游戲等各個(gè)領(lǐng)域[4-7]。VR技術(shù)在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用較少，在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中融入VR教學(xué)，通過VR設(shè)備創(chuàng)設(shè)的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境，旨在幫助學(xué)生更好地掌握實(shí)驗(yàn)操作，為實(shí)訓(xùn)課堂鋪墊基礎(chǔ)，同時(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)積極性。

一、研究內(nèi)容

(一)研究對(duì)象。

研究對(duì)象來自西安交通大學(xué)2016級(jí)醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生。

(二)研究方法。

1．VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)。以基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)機(jī)能實(shí)驗(yàn)課程“家兔血壓調(diào)節(jié)及影響因素”為教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生使用VR設(shè)備進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室，按提示語進(jìn)行操作：動(dòng)物捉拿、稱重、麻醉、頸動(dòng)脈插管、注射藥物、觀察血壓變化。在整個(gè)過程中，學(xué)生需回答相關(guān)問題，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后系統(tǒng)會(huì)對(duì)學(xué)生操作進(jìn)行評(píng)估。

2.學(xué)生分組。2016級(jí)醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生13個(gè)班，每個(gè)班級(jí)18～22人，平均4～6人一組共用一套VR設(shè)備。每組隨機(jī)選部分學(xué)生參與整個(gè)VR實(shí)驗(yàn)，其他學(xué)生參與部分實(shí)驗(yàn)操作。記錄學(xué)生參與或完成情況，隨機(jī)各選取42名參與了全部和部分VR實(shí)驗(yàn)的學(xué)生，比較其真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作成績。

3.問卷調(diào)查。對(duì)參與VR實(shí)驗(yàn)的13個(gè)班級(jí)進(jìn)行問卷調(diào)查，共發(fā)放問卷260份(回收有效問卷245份)，對(duì)問卷結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

4.統(tǒng)計(jì)分析。采用GraphPad 6軟件處理和分析數(shù)據(jù)。計(jì)量資料采用(均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差)表示，組間比較采用t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料采用頻數(shù)(百分比)表示。P<0.05為統(tǒng)計(jì)學(xué)有差異。

二、結(jié) 果

(一)VR技術(shù)在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有新穎性和創(chuàng)新性。

問卷結(jié)果分析顯示，對(duì)VR技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域完全不了解的學(xué)生僅占2.04%，不太了解的占38.78%，有不同程度了解的占59.18%。但經(jīng)常接觸或體驗(yàn)VR設(shè)備的學(xué)生僅占1.63%，體驗(yàn)過5次以上的占6.94%，體驗(yàn)過3次的占21.23%，只體驗(yàn)過一次或從未體驗(yàn)過VR設(shè)備的占70.20%。這說明VR設(shè)備對(duì)學(xué)生而言具有一定的新穎性，VR技術(shù)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合有一定的創(chuàng)新性。

(二)VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

基于VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新穎性和創(chuàng)新性，進(jìn)一步探究了VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的影響。結(jié)果顯示，對(duì)VR教學(xué)有興趣的學(xué)生達(dá)95.09%。95.51%的學(xué)生認(rèn)為VR教學(xué)對(duì)自己的學(xué)習(xí)積極性有不同程度的提高(見表1、表2)。

表1 學(xué)生對(duì)VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)的興趣[n(%)]

表2 VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的影響[n(%)]

(三)VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作有幫助作用。

82.04%的學(xué)生認(rèn)為VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)在熟悉實(shí)驗(yàn)流程、加強(qiáng)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)、加深實(shí)驗(yàn)內(nèi)容記憶等方面對(duì)自己的真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作有不同程度幫助(見表3)。此外，參與全部VR實(shí)驗(yàn)的學(xué)生其真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作成績(93.17±4.42)明顯高于參與部分VR實(shí)驗(yàn)學(xué)生的成績(87.19±6.60)(P<0.05)。

表3 VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作的作用[n(%)]

(四)學(xué)生對(duì)VR教學(xué)總體較為滿意。

開展VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)的最終目的是服務(wù)于教學(xué)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。結(jié)果顯示，學(xué)生對(duì)此次VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)的總體滿意程度較高(96.74%)(見表4)。

表4 VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)滿意度人[n(%)]

三、討 論

基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練是本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，但傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生積極性影響有限，并且在實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生操作手法不一，操作經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)實(shí)驗(yàn)流程不熟悉；動(dòng)物實(shí)驗(yàn)還存在動(dòng)物意外死亡的情況，大多與操作不當(dāng)有關(guān)[8]，且增加了實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)成本。此外，實(shí)驗(yàn)中涉及到的動(dòng)物、手術(shù)器械等也存在安全隱患[9]。

VR實(shí)驗(yàn)教學(xué)完全模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作過程，學(xué)生愿意嘗試和接觸新的教學(xué)模式，這對(duì)提高學(xué)生積極性有很大幫助。學(xué)生要在虛擬實(shí)驗(yàn)室操作家兔的捉拿、麻醉、手術(shù)實(shí)施等過程。手術(shù)完成后，學(xué)生選擇腎上腺素、去加腎上腺素、乙酰膽堿等不同藥物注射，觀察血壓變化，并回答對(duì)應(yīng)藥物作用的機(jī)制等知識(shí)點(diǎn)。在這一過程中，學(xué)生經(jīng)歷了認(rèn)知體驗(yàn)式學(xué)習(xí)、情感體驗(yàn)式學(xué)習(xí)和行為體驗(yàn)式學(xué)習(xí)，在情節(jié)記憶、情緒記憶、語義記憶等方面都達(dá)到了良好的效果，避免了現(xiàn)實(shí)中過多說教教育、被動(dòng)接受學(xué)習(xí)。因此，將VR技術(shù)融入基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在一定程度上能夠解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的一些問題。

VR技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用有很好的效果[10]，本次教學(xué)學(xué)生總體滿意度高，但仍存在一些問題，從問卷反饋來看，部分學(xué)生希望能增加VR實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容，這一問題在后期的教學(xué)安排中需要進(jìn)一步地探索和完善。