李若林，桂瀅，吳菁，王禹，喻莉，凌志安▲

(1.廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，廣西南寧 530021； 2.廣西醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院急診科，廣西南寧 530031)

近年來，為全面貫徹教育部加快新時(shí)代研究生教育改革發(fā)展精神，構(gòu)建研究生科研內(nèi)涵建設(shè)，提升科研創(chuàng)新能力和科研綜合素養(yǎng)，許多高校提出了多種教學(xué)模式的改革和教學(xué)方案的創(chuàng)新，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)法和“基于問題的學(xué)習(xí)法”(problem based learning，PBL)是目前熱點(diǎn)教學(xué)模式之一。特別是2017年國家出臺(tái)了《教育部辦公廳關(guān)于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知》，再次強(qiáng)調(diào)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，且具有資源共享度高、低成本、低消耗、低危險(xiǎn)性等顯著特征，被廣泛推廣應(yīng)用于教學(xué)中。醫(yī)學(xué)研究基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)是高校研究生需掌握的教學(xué)內(nèi)容，對(duì)于提高研究生的培養(yǎng)質(zhì)量發(fā)揮著重要作用。本文擬探討采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)聯(lián)合PBL教學(xué)法培養(yǎng)研究生科研能力的學(xué)習(xí)效果。

1 對(duì)象與方法

選擇廣西某醫(yī)學(xué)高校2019級(jí)與2020級(jí)碩士研究生作為研究對(duì)象，共48人，將其隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組24人，其中對(duì)照組男性10人，女性14人，年齡為24～28歲，平均(25.6±1.2)歲；實(shí)驗(yàn)組男性11人，女性13人，年齡為24～27歲，平均(25.8±1.5)歲。兩組一般資料比較差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(>0.05)，具有可比性。

在教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)組采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)聯(lián)合PBL的教學(xué)方法，對(duì)照組采用傳統(tǒng)的授課式(lecture-based learning,LBL)教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組均以全國高等醫(yī)藥院校規(guī)劃教材《生物醫(yī)學(xué)常用實(shí)驗(yàn)技術(shù)》作為基本教材，教學(xué)內(nèi)容包括細(xì)胞培養(yǎng)、多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)(PCR)、免疫組織化學(xué)技術(shù)(IHC)三種醫(yī)學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，所有任課教師都由具備5年以上醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并接受過仿真模擬教學(xué)平臺(tái)師資培訓(xùn)的教師擔(dān)任。

實(shí)驗(yàn)組教學(xué)：虛擬仿真+PBL教學(xué)方法。(1)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法：根據(jù)培訓(xùn)內(nèi)容和課程進(jìn)度，課前一周任課老師通過學(xué)習(xí)小組群發(fā)布學(xué)習(xí)任務(wù)，所有同學(xué)進(jìn)入自主學(xué)習(xí)階段，首先在課余時(shí)間利用學(xué)號(hào)登錄學(xué)習(xí)虛擬仿真醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)，按照學(xué)習(xí)內(nèi)容和要求進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)，包括了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?zhǔn)備相關(guān)試劑、實(shí)驗(yàn)操作、觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及結(jié)果分析等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)過程。教師端利用學(xué)生學(xué)號(hào)的唯一性進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)進(jìn)度和知識(shí)點(diǎn)掌握程度。(2)PBL教學(xué)方法：課前任課教師根據(jù)學(xué)生虛擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果和知識(shí)點(diǎn)掌握情況的反饋，結(jié)合相關(guān)知識(shí)點(diǎn)分解為多個(gè)小問題作為提綱，以問題為導(dǎo)向，將每組24位同學(xué)分成3個(gè)小組進(jìn)行學(xué)習(xí)和討論，學(xué)生需做好課堂討論前的準(zhǔn)備，每個(gè)成員需積極發(fā)言、開展討論，在討論中熟悉課程的重點(diǎn)、難點(diǎn)和彌補(bǔ)各自的不足，最后任課教師以教學(xué)大綱為中心對(duì)各實(shí)驗(yàn)技術(shù)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)盤，對(duì)難點(diǎn)和重點(diǎn)精講，使同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)技術(shù)真正掌握，提高科研技術(shù)能力和科研素養(yǎng)。

對(duì)照組教學(xué)：傳統(tǒng)的LBL教學(xué)法。授課教師以《醫(yī)學(xué)常用實(shí)驗(yàn)技術(shù)》教材大綱為基礎(chǔ)，結(jié)合典型案例和相關(guān)文獻(xiàn)制作多媒體課件，以課堂講解的方式講解實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)、實(shí)驗(yàn)步驟及問題分析。課程結(jié)束后，對(duì)學(xué)生提出的問題進(jìn)行答疑和總結(jié)。

1.3 教學(xué)評(píng)價(jià)

教學(xué)結(jié)束后對(duì)實(shí)驗(yàn)組研究生發(fā)放調(diào)查問卷，讓學(xué)生對(duì)虛擬仿真聯(lián)合PBL教學(xué)方法對(duì)其科研思維能力的提升進(jìn)行評(píng)價(jià)。

教學(xué)結(jié)束后，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容對(duì)兩組研究生進(jìn)行考核，主要包括實(shí)驗(yàn)操作能力及科研思維能力兩部分。實(shí)驗(yàn)操作能力是按照實(shí)驗(yàn)操作要求和評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)細(xì)胞培養(yǎng)、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)及免疫組織化學(xué)(IHC)三項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)所需材料、操作步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等方面進(jìn)行評(píng)分，考察學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力?？蒲兴季S能力是要求學(xué)生根據(jù)科研選題，結(jié)合文獻(xiàn)閱讀，提出科學(xué)問題，擬定出技術(shù)路線圖和使用實(shí)驗(yàn)方法，考察學(xué)生的科研思維能力。兩項(xiàng)能力考核滿分各為50分，總共100分，由2名教師根據(jù)評(píng)分細(xì)則進(jìn)行打分，再分別取平均分，對(duì)比教學(xué)前后兩組研究生實(shí)驗(yàn)操作能力和科學(xué)思維能力的教學(xué)效果，教師評(píng)分時(shí)不知道學(xué)生的具體分組情況。

2 結(jié) 果

對(duì)實(shí)驗(yàn)組的研究生進(jìn)行匿名問卷調(diào)查，共發(fā)放問卷24份，回收有效問卷24份。調(diào)查結(jié)果顯示：100%的學(xué)生認(rèn)為“虛擬仿真+PBL教學(xué)法”使他們的科研實(shí)操能力、科研的積極性得到有效提升，且對(duì)課程的滿意度高達(dá)95%(23/24)以上，90%以上的同學(xué)認(rèn)為對(duì)自身整體科研能力有所提高，但對(duì)外語水平能力提高作用不明顯。結(jié)果見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)組研究生科研能力提高情況分析[n(%)]

根據(jù)實(shí)驗(yàn)組的問卷調(diào)查結(jié)果，繪制出各項(xiàng)科研能力指標(biāo)的雷達(dá)圖，可以看出學(xué)生對(duì)科研能力評(píng)價(jià)從高到低依次是：科研的積極性、科研實(shí)操能力、科研設(shè)計(jì)能力、論文撰寫能力、科研創(chuàng)新能力及外語水平能力，其中外語水平能力的評(píng)價(jià)最低(圖1)。

圖1 實(shí)驗(yàn)組各項(xiàng)科研能力指標(biāo)比較雷達(dá)圖

兩組研究生在細(xì)胞培養(yǎng)、PCR及IHC三項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)操作能力考核(包括所需材料、操作步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析)的綜合得分，以及科研思維能力考核(包括科研選題、文獻(xiàn)回顧、課題設(shè)計(jì)、擬定技術(shù)路線圖、使用實(shí)驗(yàn)方法)的綜合得分進(jìn)行比較，實(shí)驗(yàn)組研究生無論是實(shí)驗(yàn)操作能力還是科研思維能力的評(píng)分均優(yōu)于對(duì)照組，二者差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(<0.001)。如表2所示。

表2 兩組研究生實(shí)驗(yàn)操作能力和科研思維能力的綜合評(píng)分比較(分，

3 討 論

近幾年來，高校研究生擴(kuò)招給醫(yī)學(xué)研究基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué)帶來了巨大的壓力，傳統(tǒng)的教學(xué)方法存在“理論與實(shí)際脫節(jié)、教學(xué)與實(shí)踐脫離”的弊端，并且傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué)主要依賴費(fèi)用高昂的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，前期投入大、后期維護(hù)費(fèi)用高，加上實(shí)驗(yàn)課時(shí)緊張、實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足、實(shí)驗(yàn)易耗品消耗加大等諸多實(shí)際問題逐漸突顯，教學(xué)模式的改革勢(shì)在必行。

虛擬仿真教學(xué)的引入為現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué)打開了新的視野，它不僅可以使實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)試劑反復(fù)操作以降低實(shí)驗(yàn)成本，而且通過沉浸式的互動(dòng)方式為研究生提供了更形象逼真的實(shí)驗(yàn)技術(shù)學(xué)習(xí)環(huán)境。本研究初次嘗試對(duì)研究生的醫(yī)學(xué)研究基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué)進(jìn)行改革，探索虛擬仿真模擬教學(xué)平臺(tái)聯(lián)合PBL教學(xué)法應(yīng)用于細(xì)胞培養(yǎng)、PCR及IHC三項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué)中。通過事先在實(shí)驗(yàn)技術(shù)理論教學(xué)前給予學(xué)習(xí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，讓所有的研究生熟悉課程重點(diǎn)，掌握三項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)試劑、操作步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析解讀等內(nèi)容，課程結(jié)束后采用問卷的形式調(diào)查實(shí)驗(yàn)組研究生對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)聯(lián)合PBL教學(xué)法的評(píng)價(jià)，并對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作能力和科研思維能力進(jìn)行考核評(píng)分，對(duì)比教學(xué)效果。結(jié)果顯示：100%的學(xué)生認(rèn)為“虛擬仿真+PBL教學(xué)法”使他們的科研實(shí)驗(yàn)操作能力、科研積極性得到有效提升，且對(duì)課程的滿意度高達(dá)95%以上，90%以上的同學(xué)認(rèn)為對(duì)自身整體科研能力有所提高。另外，實(shí)驗(yàn)組研究生無論是實(shí)驗(yàn)操作能力還是科研思維能力的評(píng)分均明顯優(yōu)于對(duì)照組，并且他們?cè)谀M平臺(tái)中操作的一次成功率、實(shí)操嫻熟程度、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析能力方面也表現(xiàn)突出，虛擬仿真聯(lián)合PBL教學(xué)方法的應(yīng)用更能激發(fā)研究生的科研興趣，提升他們的實(shí)驗(yàn)操作能力。

本研究采用“虛擬仿真+PBL教學(xué)法”聯(lián)合教學(xué)方式成效明顯，主要原因在于：研究生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之前通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)反復(fù)模擬的訓(xùn)練，提前開展了實(shí)際操作的演練，生動(dòng)地模擬實(shí)驗(yàn)操作場(chǎng)景，有效地縮短了預(yù)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，幫助學(xué)生進(jìn)行正確實(shí)驗(yàn)操作和判斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果，增加實(shí)驗(yàn)成功率，從而增強(qiáng)了學(xué)生自信心，提升科研積極性。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限性，其更直觀、生動(dòng)、開放、便捷的優(yōu)點(diǎn)獲得學(xué)生們的青睞。其次，PBL教學(xué)可較好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力，用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題。這兩種教學(xué)方法深度結(jié)合，相互融合，相得益彰，較好地凸顯出新型聯(lián)合教學(xué)方法的優(yōu)勢(shì)。近年來，虛擬仿真教學(xué)法、PBL教學(xué)法應(yīng)用在其他醫(yī)學(xué)教學(xué)內(nèi)容上也取得良好的成效。王天曉等的研究顯示“虛擬仿真+翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)模式能使二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，達(dá)到提高生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的目的。張亞林通過虛擬仿真模型人結(jié)合PBL教學(xué)法應(yīng)用于老年護(hù)理學(xué)課程教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)有助于提高護(hù)士的臨床思維能力、綜合學(xué)習(xí)能力和教學(xué)滿意度。余琳等人通過自動(dòng)化儀器虛擬仿真項(xiàng)目應(yīng)用在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提升了實(shí)習(xí)生學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)能力。李旭波等通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)合PBL教學(xué)方法應(yīng)用在藥理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，提高了實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)質(zhì)量。

綜上所述，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)聯(lián)合PBL教學(xué)方法能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中的缺陷，不但提高了研究生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的操作能力，還增強(qiáng)了研究生的科研興趣和自主學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)研究生的科研綜合素養(yǎng)，提高研究生教育教學(xué)質(zhì)量。這是一次研究生教育教學(xué)課程改革的嘗試與突破，為后期的其他實(shí)驗(yàn)技術(shù)教學(xué)提供了前期基礎(chǔ)，值得在研究生教育教學(xué)改革工作中推廣。