張 酈，彭吉霞，徐 怡，胡 俊，王 輝，趙 熠，李 柯△

(1武漢大學基礎醫(yī)學實驗教學中心， 武漢 430071； 2湖北醫(yī)藥學院機能實驗室； △通訊作者)

機能實驗教學是醫(yī)學實驗教學的重要環(huán)節(jié)，主要承擔著生理學、藥理學和病理生理學等專業(yè)主干課程的實驗教學任務。機能實驗能幫助學生理解理論知識，培養(yǎng)手術操作技能和實際動手能力。同時，機能實驗還能提高學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，即啟發(fā)思維、提高學生思考問題的能力。從教師的角度來說就是如何引導學生思考，以促進自主學習能力的培養(yǎng)[1]。

機能虛擬實驗是機能實驗教學的重要組成部分[2，3]。由于不受環(huán)境、動物狀態(tài)和諸多人為因素的干擾[4，5]，機能虛擬實驗成為醫(yī)學生在不到校的情況下自主學習的主要方法之一。由于醫(yī)學是一門實踐性很強的學科，缺乏實際操作是當前虛擬實驗的一塊短板，但虛擬實驗在促進學生思考方面有其特別優(yōu)勢。我們認為與傳統(tǒng)的實驗課相比，虛擬實驗在時間、內(nèi)容和個性化教學等方面具有優(yōu)勢，能更好地啟發(fā)思維，提高學習效果。

1 機能虛擬實驗在啟發(fā)學生思考方面的優(yōu)勢

1.1 機能虛擬實驗能給予充足時間促進學生思考

傳統(tǒng)機能實驗中，授課時間有限。為了完成教學目標和任務，教師只能做簡短的講述，將盡可能多的時間留給學生完成實驗操作。操作過程中，教師還需要隨時解決各種問題，例如實驗動物大出血、手術意外等，沒有太多的時間專注于啟發(fā)學生思維。由于學時限制，學生也只能使用并不太熟練的操作手法完成實驗，相當多的時間用于實驗操作?？梢娊處煕]有太多時間引導學生思考，也無法給予學生充足的時間用于思考和討論。而且動物實驗一旦開始，不能隨意中斷。因此從時間上看，傳統(tǒng)的實驗教學過程中留給學生思考的時間有限。

在虛擬實驗的過程中，如果學生遇到問題，可以在任意時間節(jié)點暫停，去思考科學問題。等一個問題解決后，再進入下一個步驟。這段時間可長可短，不受實驗本身的制約。另外，在動物實驗過程中，學生往往需要集中精力，完成手術操作，也沒有太多的時間用于思考。而虛擬實驗將學生從具體的操作中解放出來，使得學生能有更多的時間用于思考科學問題。

1.2 機能虛擬實驗能提供豐富的資源促進學生思考

機能實驗教學涉及的知識面廣、知識點繁雜。但是在實驗室內(nèi)，由于條件限制，學生不易接觸到各種資源，遇到問題不能得到即時解決。而在虛擬實驗的過程中，學生可以去查閱教科書，復習理論知識；可以搜尋文獻，查看最新的進展；還可以查找其他各種文字、視頻資源，以幫助理解實驗過程或實驗相關的知識；甚至還可以去查看問題關聯(lián)的其他實驗，來幫助理解所學知識，然后再回到最初的實驗中去。

例如，在蛙心灌流的實驗中，學生需要理解興奮收縮耦聯(lián)的產(chǎn)生。教師如果使用文字，會用到大段文字和篇幅，不利于學生快速理解和掌握這些知識。而在學習資源中，有許多圖片和動畫，將心臟電活動、心臟舒縮、瓣膜開放、血液流向等知識放在一張圖片上。學生在觀看這些資源時，可在較短的時間內(nèi)復習和梳理相關的理論知識點，并運用這些知識去分析在實驗中觀察到的現(xiàn)象以及實驗過程中出現(xiàn)的問題，并根據(jù)這些知識解決問題。又如，在做急性腎功能衰竭的實驗時，常用的是氯化高汞肌肉注射導致腎衰。我們可以向學生提出問題：為什么要用這種造模方法？學生可以上網(wǎng)尋找教學和科研中用到的所有的制作急性腎衰竭模型的方法，并進行比較分析，尋找答案。這些啟發(fā)思維的問題可以放在實驗的不同階段，促進學生不斷思考、分析實驗現(xiàn)象和結果。

1.3 機能虛擬實驗能自定義難易程度，以促進不同層次學生的思考

學生的學習能力是不同的[6]，包括聽課和看書后對知識的吸收程度不同、理解知識的速度不同，對知識的整體把握和細節(jié)的掌握不同以及對知識融會貫通的能力不同。因此，啟發(fā)學生思維也需要因人而異。但在實際的實驗過程中，在有限的時間內(nèi)，教師也只能有選擇地進行思維啟發(fā)，盡量照顧到大多數(shù)學生。

而在虛擬實驗過程中，教師則可靈活處理，可以設置從不同角度出發(fā)的、不同難易程度的啟發(fā)思維的問題。在虛擬實驗的自學過程中，學生對于知識的掌握有三種情況，一種是學生能發(fā)現(xiàn)問題，并能自己找出答案；一種是能發(fā)現(xiàn)疑問，但不能解答；一種是沒有疑問，但實際上是自己無法提出問題。對于第一種學生，提問可以幫助復習鞏固所學知識。對于第二種情況的學生，我們啟發(fā)其思維，幫助其解決問題。對于第三種情況的學生，我們尤其要幫助其積極思考，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題的能力。虛擬實驗能做到以學生為中心，促進學生自主學習能力的培養(yǎng)[7]。

2 如何在機能虛擬實驗中進一步啟發(fā)學生思考

在常規(guī)理論教學活動中，有多種方法啟發(fā)學生思考。目前在教學過程中使用的PBL教學、CBL教學等均是通過問題引導學生思考，促進知識的理解吸收[8]。以學生為中心、以學生理解知識為教學目標是目前教學過程的核心[10]。機能虛擬實驗教學也可以運用這些方法進一步啟發(fā)學生思考，促進學生理解實驗相關知識[9]。

2.1 通過案例啟發(fā)思維

機能實驗與臨床聯(lián)系緊密，以臨床案例為引導是機能虛擬實驗常采用的一種方式。教師在講述一種病理過程、某類藥物的作用效果之前，引入一個精心組織的臨床案例，可以極大激發(fā)學生的學習興趣，提高學習效果。臨床案例包裝成一個故事展現(xiàn)在學生面前，具有更好的教學效果。因為對于學生而言，相較于繁雜的知識點，故事更易記憶，更能促進理解。學生在復習的時候也能較快、較容易地將各個知識點串聯(lián)在一起。

在機能虛擬實驗中引入一個臨床案例，是啟發(fā)思維的開始，還應在后續(xù)的實驗中不斷與之相呼應。只有前后呼應，才能體現(xiàn)案例的價值。教師將通過實驗獲得的數(shù)據(jù)、分析出來的實驗現(xiàn)象的發(fā)生機制與臨床聯(lián)系起來，啟發(fā)學生思考，并使其深入理解病理過程的發(fā)生發(fā)展機制。

2.2 通過提問啟發(fā)思維

提問是教師在課堂上最常用的教學方法之一。提問可以集中學生的注意力，激發(fā)學生的學習興趣，啟發(fā)學生思考。在課堂教學中，教師會選擇恰當?shù)臅r間節(jié)點，選擇有啟發(fā)意義的問題，點名回答問題。但是考慮到課時、班級人數(shù)和學生接受知識的情況，在實驗課上這種方法的使用受到一定限制。而學生在虛擬實驗的學習中有充足的時間用于思考，因此在虛擬實驗設計時，教師可以在合適的方式、合適的節(jié)點提出問題，啟發(fā)學生思考。

教師在虛擬實驗中可以提出不同層次的問題啟發(fā)學生思考。對知識掌握較好的學生，教師可以直接提出較難的問題；而對知識掌握一般的學生，可以循序漸進，逐步引導其完成設置的問題[11]。學生還可以從自己關注的角度出發(fā)去認識和分析問題。但教師在提出問題的時候，始終要注意所提問題的啟發(fā)性。對于需要提醒學生注意的簡單的知識點，教師可以直接使用選擇題；而對于較為復雜、難度較大的知識，運用開放式提問方法，進行知識的比較和歸納，啟發(fā)學生思考。

教師在虛擬實驗中可以通過比較式的提問方法啟發(fā)學生思考。例如，在生理實驗中，教師可以比較不同肌肉組織的電活動和收縮運動的差異；在病理生理實驗中，比較急性和慢性腎衰竭之間在臨床表現(xiàn)和發(fā)病機制上的差異；在藥理學實驗中，比較用于同一器官系統(tǒng)的藥物之間的區(qū)別[12]；還可讓學生自己舉出與實驗現(xiàn)象類似或相反的現(xiàn)象，并分析其機制。教師在虛擬實驗中，通過實驗和提問，讓學生將復雜的、容易混淆的知識反復咀嚼和消化，在思考中更快、更好地掌握知識。

教師在虛擬實驗中可以通過歸納式的提問方法啟發(fā)學生思考，并且在虛擬實驗完成后，讓學生自己歸納所觀察到的現(xiàn)象、分析其發(fā)生機制，促進學生對實驗觀察對象的總體把握，即對一個器官系統(tǒng)、或是一種病理過程、或是藥物的作用的整體把握。比如在慢性腎功能衰竭實驗中，教師讓學生進行如下總結，在實驗過程中觀察了哪些指標？還可以檢測哪些指標？這些指標能說明機體發(fā)生了什么？這些指標反映了哪些臨床問題？這些問題能夠讓學生對慢性腎功能衰竭的各種表現(xiàn)進行歸納總結，引導學生對疾病進行整體把握。這往往與理論教學的系統(tǒng)講述方式相反，促進學生對知識的把握和理解。

另外，在虛擬實驗設計中，教師還可以使用布置線上討論、固定時間答疑等多種方式啟發(fā)學生思考。

總之，我們認為盡管機能虛擬實驗并不能完全代替機能真實實驗，但是在啟發(fā)思維方面具有其特有的優(yōu)勢。虛擬實驗可以促進學生在擁有充足時間和資源的條件下進行思維活動，并使其根據(jù)自身的情況選擇合適的難易程度開始訓練，最終達到深度思考。教師在設計虛擬實驗的時候應該緊密圍繞啟發(fā)思維進行教學設計，通過運用多媒體動畫、引入案例、提出問題并討論等方法，使學生能將更多的時間用于思考科學問題，深入理解理論知識，充分發(fā)揮機能虛擬實驗在醫(yī)學教育中的重要作用。