虚拟仿真实验在中职护理生理学课程中的应用

虚拟仿真实验在中职护理生理学课程中的应用中职护理专业的学生需要学习众多专业基础课程，生理学便是其一，该课程十分重要，不仅涉及广泛而复杂的理论知识，还要求学生通过实验学习，更深入地理解理论知识，并将其更好地应用到实践中。本文旨在评估虚拟仿真实验系统在中职护理专业生理学实验教学中的应用效果。通过对广西壮族自治区北海市卫生学校2022、2023级护理专业学生进行实验，得出虚拟仿真实验教学系统，能有效提升中职护理专业学生对生理学知识的掌握。一、研究背景提质培优、以质图强，是推动职业教育现代化发展的核心内容之一。《职业教育提质培优行动计划（2020—2023年）》强调，促进新时代职业教育现代化水平的提升，硬件和软件都要跟得上，增强基础设施建设，深化办学理念，以此为基准，更好地与办学初衷相呼应[1]。该计划的提出，不仅是对职业教育质量提升的号召，还对职业教育的创新发展具有推动作用。提质培优行动计划强调了教育现代化的重要性，其中包括采用新技术和方法改善教育质量和效果。虚拟仿真实验正是这一创新教育手段的代表之一。虚拟仿真实验是采用计算机模拟仿真与网络技术实验教学设备，通过人机交互、模拟实验场景和实验设备，让学生身临其境般进行虚拟实验操作，将预定的实验项目完成[2]。虚拟仿真实验实现了实验环境及具体流程的高度模拟，并且具有可控性，学生在此平台学习，安全可得到保障。在这个平台上，学生可以自由地探索，进行各种实验操作，而不必担心安全问题或是对实验动物造成伤害。更重要的是，虚拟仿真技术能够提供传统方法无法实现的复杂实验模拟，使得学生能够深入理解生理学中复杂的机制和过程。虚拟仿真实验已在医学教育领域得到广泛应用，如解剖学、外科手术等学科，取得了良好的教学效果[3-4]。二、资料与方法（一）研究对象以北海市卫生学校2022、2023级护理专业学生为研究对象，随机选取4个班学生，随机将2个班学生作为对照组（n=117）和实验组(n=116)，2组学生年龄，性别，前期各学科成绩相当，差异无显著意义(P>0.05)，具有可比性。（二）研究方法实验项目包括：①ABO血型的鉴定。②家兔呼吸运动的调节。③家兔血压调节。④哺乳动物胃肠道运动的观察。⑤反射弧的分析。⑥影响尿液生成的因素。教学方法对照组学生采用传统实验教学模式（预习实验，带教老师示教，学生动手实验），实验组教学方法采用虚拟仿真实验设备，电脑和手机端均能登上在线生理学虚拟仿真实验系统，学生可任选其一通过学号进行登录，然后将设置的所有虚拟仿真实验项目完成，且有时间限制，不可超时。（三）教学效果评价方法采用教考分离的形式，在期末对两组学生进行理论考核（包括单选题、多选题、填空题、简答题）和实验考核（包括：①操作准确性，占总评分的40%，评估标准依据学生按照实验指导书执行实验步骤的正确性；每个步骤的准确执行都是评分的关键。②安全意识，占20%，对学生进行实验安全教育，使其认识到遵守实验安全准则的重要性，为其讲解相关安全知识，包括适当的个人防护和正确处理实验废弃物等。③实验效率，占20%，主要评估学生完成实验所需的时间是否高效，鼓励学生既要保证实验质量，又要在此基础上提高操作效率。④数据记录与分析能力占20%，通过评估学生实验数据的记录完整性和对实验结果分析的准确性来考核学生的科学思维能力和数据处理技能。最后将上述4项分值详见得出实验考核成绩总分），并采用自行设计的问卷调查（包括对实验原理的了解、对理论课内容的理解、课程学习兴趣、自主学习能力、团队协作能力）进行教学效果的评估。（四）统计学方法采用SPSS统计软件（IBM公司，USA，版本24.0）进行统计学分析。对于计量资料（如测量数据或评分等），使用Kolmogorov-Smirnov检验或Shapiro-Wilk检验来评估数据是否符合正态分布。对于符合正态分布的计量资料，将采用均数±标准差（Mean±SD）来描述其集中趋势和离散程度，并通过独立样本t检验（两独立样本）比较组间差异。对于计数资料，以例数（n）和百分比（%）表示，并采用卡方检验（Chi-squaretest）或Fisher精确概率法（适用于小样本情况）比较组间差异。以P<0.05为具有统计学意义。三、结果（一）理论和实验考核成绩实验组学生理论考核成绩为76.52±11.03分，显著高于对照组学生的67.76±12.04分（P=0.000）；实验组学生实验考核成绩为83.75±2.17分，显著高于对照组的73.46±2.23分，如表1所示（P=0.000）。

（二）教学效果比较在清楚了解实验原理（c2=11.432，P=0.001），加深对理论课内容的理解（c2=10.867，P=0.000），提高了生理课学习兴趣（c2=11.780，P=0.001），提高了自主学习能力（c2=10.039，P=0.002）方面，实验组学生认为“是”的占比显著高于对照组学生，在提高了团队协作能力与沟通能力方面，实验组学生认为“是”的占比显著低于对照组，如表2所示（c2=6.714，P=0.010）。四、讨论（一）虚拟仿真实验系统提高理论知识掌握效果显著在理论考核成绩上，实验组学生显著高于对照组学生，提示虚拟仿真实验系统比传统实验教学模式更能提高生理学专业理论知识的掌握，虚拟仿真实验教学方法的学生在理论知识掌握上更加具有优势。在实验考核方面，实验组学生成绩也显著高于对照组学生，提示了虚拟仿真实验教学方法在提升学生实验操作技能上的有效性。（二）虚拟仿真实验系统在学习主观层面上的优势在了解实验原理，加深对理论课内容的理解，提高生理课学习兴趣，提高自主学习能力等方面，实验组学生认为“是”的占比显著高于对照组学生（P均<0.05），这提示在主观层面上，较之传统的实验模式，虚拟仿真实验系统更能帮助学生了解生理学实验原理，使其更深层次的理解理论课内容，提起其对理论知识的兴趣，提高自主学习能力。这可能源于仿真虚拟实验能打破时间与空间上的教学限制，学生可以多次在系统中进行实验，可以自主决定学习的次数、时间与空间，从而激发了学习兴趣。而传统的实验受限于实验成本、环境等条件，学生人数较多，教师示教时实验标本实验范围较小，学生观看受限。加之学生实验错误操作，导致实验失败或实验次数减少，这些都可能使学生在主观感受上的不满意。此外，虚拟仿真实验系统能让学生在实验操作时，可以反复尝试，避免消耗实验器材、实验试剂、实验动物等，这有助于专业知识学习能力较差的学生进行反复实验学习。此外，该系统还能使学生遇到困难或实验失败时，通过操作电脑，进入虚拟仿真实验，发现错位原因，自主探索并最终解决问题，对提高学生的自主学习能力具有重要意义。可见，在生理学实验教学中合理应用虚拟仿真实验系统，可以帮助中职护理专业学生提高生理学专业知识的掌握，并提高其学习兴趣，促进理论教学的理解，有利于培养学生自主学习能力。（三）虚拟仿真实验教学的局限性然而，对于这项技术的评估不应止步于此。我们还需要深入探讨虚拟仿真实验教学潜在的局限性以及如何克服这些局限性以优化教学效果。第一，虚拟仿真实验系统虽能够提供灵活的学习时间和空间，允许学生进行重复操作和尝试，从而加深理解和提高学习兴趣，但它也存在一定局限性。例如，虚拟环境无法完全模拟实际操作过程中的物理反馈和细节，如手术操作中的触感、麻醉的施加过程，或是神经与血管分离时的精细操作。这意味着学生可能无法通过虚拟仿真完全掌握某些专业技能，尤其是那些需要高度手感和精确操作的技能。第二，尽管虚拟仿真实验可以减少实际操作中的错误和资源消耗，但它也可能限制学生面对现实问题时的应变能力。在真实的实验环境中，错误和失败是学习过程中不可或缺的一部分，其有利于帮助学生形成批判性思维，在遇到问题时从容应对，研究解决问题的方法，提高解决问题的能力。因此，完全依赖虚拟仿真实验可能会削弱学生处理现实问题的能力。第三，虚拟仿真实验教学在培养团队协作和沟通能力方面存在局限。主要问题包括学生缺乏面对面交流机会，虚拟环境无法完全模拟实际复杂情境，以及缺少非语言交流要素。为提升学生综合素质，应结合传统教学和团队项目，提供多样化学习体验，促进团队协作和沟通能力