馬漢俊 趙士博 黃鎖義 韋雨忻 倪慶航

摘 要：目的：放大網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的教學(xué)價(jià)值，創(chuàng)建醫(yī)用化學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課堂，致力于培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和創(chuàng)造力。方法：將VR技術(shù)與PBL教學(xué)法進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)并植入醫(yī)用化學(xué)的教學(xué)改革中，依據(jù)醫(yī)用化學(xué)的教學(xué)內(nèi)容與特點(diǎn)構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課堂，探究其在教學(xué)過(guò)程的應(yīng)用成效。結(jié)果：VR技術(shù)結(jié)合PBL教學(xué)法可以改變以往傳統(tǒng)教學(xué)模式的舊面貌，擴(kuò)大了學(xué)生自主操作的空間并提升了學(xué)習(xí)深度，能夠發(fā)掘網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)與信息化技術(shù)的教學(xué)價(jià)值。結(jié)論：VR技術(shù)結(jié)合PBL教學(xué)法可以將網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)運(yùn)用于教學(xué)改革中，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)打破了時(shí)間、空間和資源的限制，有利于提高學(xué)生的臨床思維能力和創(chuàng)新創(chuàng)造力。

關(guān)鍵詞：VR技術(shù);PBL;醫(yī)用化學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);科研能力

Abstract：Objective：to enlarge the teaching value of network virtual reality technology，create virtual simulation experiment class of medical chemistry，and cultivate students' scientific research ability and creativity.Methods：VR technology and PBL teaching method were complementary and implanted into the teaching reform of medical chemistry.According to the teaching content and characteristics of medical chemistry，the virtual simulation experiment classroom was constructed to explore its application effect in the teaching process.Results：VR technology combined with PBL teaching method can change the old face of the traditional teaching mode，expand the space of students' autonomous operation and enhance the depth of learning，and can explore the teaching value of network virtual technology and information technology.Conclusion：VR technology combined with PBL teaching method can apply network virtual technology to teaching reform，which breaks the limitation of time，space and resources in experimental teaching，and is conducive to improving students' clinical thinking ability and innovative creativity.

Key words：VR technology;PBL;Medical Chemistry;Experimental teaching;Scientific research ability

1 當(dāng)前醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所面臨的難題

醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)大多是醫(yī)學(xué)科研實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)內(nèi)容，是能讓醫(yī)學(xué)生成長(zhǎng)為醫(yī)學(xué)科研人才的奠基石。然而，在傳統(tǒng)教學(xué)模式中，老師過(guò)多的是以灌輸式的教學(xué)方法進(jìn)行教與導(dǎo)[1]，如今許多醫(yī)用化學(xué)的教學(xué)仍未從傳統(tǒng)教學(xué)模式中解放出來(lái)，依然面臨著種種難題。首先，醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程由于醫(yī)用化學(xué)本身的學(xué)時(shí)少更是被擠壓得實(shí)驗(yàn)課程的時(shí)間少之又少，其次，實(shí)驗(yàn)室資源的匱乏也是讓實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以展開(kāi)的重要原因之一，枯燥的理論灌輸難以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，陳舊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也難以培育學(xué)生們的科研能力，要改變當(dāng)今醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)退兩難的局面，將網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)、信息化技術(shù)以及問(wèn)題導(dǎo)向式教學(xué)法進(jìn)行優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，形成創(chuàng)新型教學(xué)模式并植入醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中是醫(yī)用化學(xué)改變舊面貌榮獲新生的重中之重。

2 VR技術(shù)與PBL教學(xué)法相結(jié)合的策略

VR技術(shù)又可被稱(chēng)之為網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[2]，這項(xiàng)技術(shù)對(duì)人體的感官、感覺(jué)進(jìn)行刺激，能夠圍繞人的主觀意識(shí)，對(duì)身旁的環(huán)境例如聲音、物體、光線進(jìn)行模擬，讓人擁有身臨其境的感覺(jué)。PBL教學(xué)法則是以問(wèn)題為導(dǎo)向，以問(wèn)促教的新型教學(xué)法，注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中充分思考，在學(xué)習(xí)研討問(wèn)題的過(guò)程，學(xué)到專(zhuān)業(yè)知識(shí)、解題思路等重要內(nèi)容，VR技術(shù)與PBL教學(xué)法相結(jié)合，其策略是以PBL為主，VR為輔，打造一個(gè)問(wèn)題導(dǎo)向的虛擬實(shí)驗(yàn)課堂，規(guī)避傳統(tǒng)教學(xué)模式中醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)資源匱乏，實(shí)驗(yàn)課程學(xué)時(shí)短的不足，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，開(kāi)發(fā)學(xué)生的思維;充分利用網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，模擬實(shí)驗(yàn)器材、設(shè)備、裝置等高校缺乏的實(shí)驗(yàn)資源。VR技術(shù)與PBL教學(xué)法相結(jié)合將側(cè)重于培養(yǎng)學(xué)生思考解決問(wèn)題的能力以及科研能力。

3 VR技術(shù)與PBL教學(xué)法在醫(yī)用化學(xué)中的應(yīng)用

3.1 拓展學(xué)習(xí)空間，延伸科學(xué)前沿

化學(xué)，除了理論知識(shí)外，最重要的就是實(shí)驗(yàn)[3]，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，醫(yī)用化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容大多是參照課本或者是陳舊的實(shí)驗(yàn)，VR技術(shù)可以植入當(dāng)今科學(xué)發(fā)展前沿中最新且具有教學(xué)價(jià)值的實(shí)驗(yàn)，并以虛擬情境、動(dòng)畫(huà)等形式展現(xiàn)給學(xué)生，拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)空間，有更多的機(jī)會(huì)和途徑去接觸有關(guān)醫(yī)用化學(xué)的最新科研進(jìn)展，增寬學(xué)生們的眼界，此外，更能虛擬出與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的器械、裝置，指導(dǎo)學(xué)生在虛擬情景中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，達(dá)到深刻難忘的教學(xué)效果，從醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)階段就培育學(xué)生的科研創(chuàng)新意識(shí)和科研思維能力，為將來(lái)醫(yī)學(xué)生過(guò)渡成為醫(yī)學(xué)科研人才做好鋪墊。

3.2 虛擬情景建立專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系

在PBL課程開(kāi)課前要專(zhuān)門(mén)對(duì)指導(dǎo)老師進(jìn)行課前的集體備課[4]。問(wèn)題為導(dǎo)引發(fā)學(xué)生的思考，以問(wèn)促教的教學(xué)法對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，既有著思考的樂(lè)趣，也有著解答的挑戰(zhàn)。利用VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠打造出一個(gè)十分逼真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，進(jìn)而使學(xué)生們?cè)谔摂M實(shí)驗(yàn)環(huán)境之中實(shí)現(xiàn)情景化目標(biāo)[5]。VR技術(shù)所創(chuàng)建的虛擬情景教學(xué)，可以給學(xué)生更為直觀、生動(dòng)、形象的學(xué)習(xí)觀感。VR技術(shù)創(chuàng)建的虛擬情景可以讓學(xué)生學(xué)到更廣、更深的知識(shí)，并且還可根據(jù)臨床案例，模擬出與臨床貼切的實(shí)驗(yàn)情景，例如根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和臨床應(yīng)用模擬出病房、手術(shù)室、檢驗(yàn)室等環(huán)境，讓學(xué)生身臨其境的學(xué)習(xí)，建立起一個(gè)學(xué)以致用的專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系，而不是學(xué)而不用，紙上談兵。

3.3 發(fā)散臨床思維，培育職業(yè)素養(yǎng)

在虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，教師可以充分利用教學(xué)知識(shí)，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，綜合多種學(xué)科知識(shí)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)課程的廣度和深度[6]，教師在設(shè)計(jì)教學(xué)問(wèn)題的時(shí)候，可以將臨床案例融入課堂中，以臨床問(wèn)題作為VR技術(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境建設(shè)的基調(diào)，促進(jìn)學(xué)生發(fā)散臨床思維，沉浸到思考臨床問(wèn)題中去，把所學(xué)所悟都用于與問(wèn)題進(jìn)行強(qiáng)烈碰撞，由臨床應(yīng)用進(jìn)行逆向推理和逆向思維，探究出臨床應(yīng)用的來(lái)源，即醫(yī)用化學(xué)的理論知識(shí)點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，類(lèi)似于由果及因的逆向?qū)W習(xí)，讓學(xué)生在面對(duì)臨床問(wèn)題時(shí)，可以將學(xué)科知識(shí)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與臨床實(shí)際問(wèn)題相連接，接著，讓學(xué)生在VR虛擬實(shí)驗(yàn)室中自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與運(yùn)用，有助于促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知度、運(yùn)用度、感悟度的提高，培育學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)并促進(jìn)臨床思考能力的發(fā)展。

3.4 資源消耗小，虛擬實(shí)驗(yàn)容錯(cuò)率高

醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)中涉及眾多儀器，如分光光度計(jì)、PH計(jì)、容量瓶、移液管、錐形瓶、滴定管的使用[7]。VR技術(shù)所創(chuàng)建的虛擬實(shí)驗(yàn)可以有效減少現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中的實(shí)驗(yàn)耗材的使用，學(xué)習(xí)醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)生人數(shù)是非常龐大的，虛擬實(shí)驗(yàn)器材代替現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)器材將能有效節(jié)省實(shí)驗(yàn)的開(kāi)支，此外，實(shí)驗(yàn)的安全事故發(fā)生率也能有效減低。此外，VR虛擬實(shí)驗(yàn)還具備很高的容錯(cuò)率，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作失誤或者出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)失敗的現(xiàn)象，還能有機(jī)會(huì)再重新進(jìn)行，不斷嘗試、總結(jié)錯(cuò)誤與失誤，汲取更多的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的多維思考能力，不斷地開(kāi)發(fā)學(xué)生的潛力。

4 VR技術(shù)與PBL教學(xué)法在醫(yī)用化學(xué)中需注意的問(wèn)題

實(shí)驗(yàn)課教學(xué)準(zhǔn)備在學(xué)生原始創(chuàng)新能力、綜合分析問(wèn)題能力具有重要作用[8]，網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中可以發(fā)掘其重要的教學(xué)價(jià)值，但要建設(shè)出精細(xì)精準(zhǔn)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課堂，這對(duì)于技術(shù)要求非常之大，例如各種數(shù)據(jù)和參數(shù)的輸入，即使有毫厘之差也可能使虛擬仿真內(nèi)容與實(shí)際情況存在天壤之別，所以在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)過(guò)程中，需要花費(fèi)巨大的腦力、人力、物力，嚴(yán)格要求并建設(shè)出與現(xiàn)實(shí)相契合的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生真正的能夠擁有良好的學(xué)習(xí)平臺(tái)和學(xué)習(xí)體驗(yàn)。此外，需要制定并完善關(guān)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的使用制度與規(guī)定，雖然學(xué)生是在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課堂上進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)生擁有充分的自主自由的操作空間，但同樣需要管制和約束，以防意外事故的發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)在《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中提出了新工科教育的目標(biāo)要求，即提高學(xué)生的實(shí)踐和動(dòng)手能力。醫(yī)用化學(xué)作為醫(yī)學(xué)科學(xué)研究的奠基學(xué)科，對(duì)本科生的科研能力及研究水平等方面的鍛煉成效可觀[9-10]?；赩R的PBL教學(xué)法是將網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)植入醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的不凡嘗試，表現(xiàn)出現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)和信息化技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中的用武之地，能有效地規(guī)避傳統(tǒng)教學(xué)模式中的種種不足，打破時(shí)間、空間和資源的限制，讓醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂變得更加具有科研創(chuàng)造性，更加具有科研人才培養(yǎng)力，變得更加豐富多彩。同時(shí)，也給其他網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)和信息化技術(shù)融入到教學(xué)改革中提供一個(gè)新的研究思路，讓醫(yī)學(xué)生在基礎(chǔ)階段就能接受到與最新最前沿的醫(yī)學(xué)信息以及醫(yī)學(xué)科研成果相關(guān)的教育，有助于促進(jìn)醫(yī)學(xué)技術(shù)人才和醫(yī)學(xué)科研人才的培養(yǎng)與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬漢俊，趙士博，韋雨忻，等.基于BYOD的PBL教學(xué)模式在有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的研究[J].輕工科技，2020，36（7）：207-208.

[2]吳翔.VR技術(shù)的虛擬教學(xué)應(yīng)用研究[J].經(jīng)濟(jì)師，2020，（9）：185，187.

[3]劉佳.關(guān)于醫(yī)用化學(xué)課程教學(xué)改革的探究[J].才智，2020（8）：105.

[4]劉巧鳳，陳瑋，樊萌，等.美國(guó)高等教育對(duì)我國(guó)醫(yī)學(xué)教育的啟示[J].中國(guó)醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2020，17（22）：54-57.

[5]高林.VR虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2020（9）：53-54.

[6]朱麗君，方正美，常微微，等.關(guān)于虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)與預(yù)防醫(yī)學(xué)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的探討與思考[J].右江民族醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2020，42（3）：382-384.

[7]滿雪玉，王安俊，張義娜，等.“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代醫(yī)用化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革初探[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2019，37（11）：109-111.

[8]王英，崔秀吉，陳錦龍，等.新醫(yī)科背景下的醫(yī)學(xué)微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].科技風(fēng)，2020（23）：31.

[9]蘇力宏，王善瑞，原俊杰，等.化學(xué)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)位研究生VR教學(xué)技術(shù)實(shí)踐研究[J].化工高等教育，2020，37（1）：82-87.

[10]趙士博，吳忠港，鄭淮遠(yuǎn)，等.“雙一流”建設(shè)背景下翻轉(zhuǎn)課堂在醫(yī)用化學(xué)教學(xué)改革中的應(yīng)用探索與研究[J].山東化工，2019，48（22）：244-246.

作者簡(jiǎn)介：馬漢俊（1998— ），男，壯族，廣西河池人，本科，主要研究方向?yàn)榕R床醫(yī)學(xué);趙士博（1998— ），男，漢族，黑龍江哈爾濱人，主要研究方向?yàn)榕R床醫(yī)學(xué)與高等教育研究。

*通訊作者：黃鎖義（1964— ），男，漢族，廣西南寧人，本科，二級(jí)教授，碩士研究生導(dǎo)師，右江民族醫(yī)學(xué)院科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心主任，研究方向：天然藥物化學(xué)和高等教育研究。