Many medical students have difficulty learning basic science, either because they find the material challenging to comprehend or because they believe it has limited clinical application. Computer-assisted instruction (CAI)—ie, computer animation—can clarify instruction by allowing students to visualize complex, dynamic processes in an interesting presentation. At West Virginia School of Osteopathic Medicine (WVSOM) in Lewisburg, a series of computer animations have been developed to present concepts in molecular and cellular biology. The author conducted an investigation to compare the efficacy of one representative computer animation with that of traditional textbook material. The subjects were 22 students who had been admitted to WVSOM but who had not yet begun classes. The experimental design of the study consisted of a prelesson test, a lesson, and a postlesson test. The lesson explained the process of deoxyribonucleic acid (DNA) replication using either a computer animation (n=12) or a chapter from a textbook (n=10). Lesson comprehension as measured by the tests was significantly higher for subjects who used the computer animation than for subjects who used the textbook (Plt;.01). Furthermore, reviewing the text after studying with the computer animation did not raise test scores, suggesting that the animation was sufficient for learning and the text was unnecessary. After the study, a majority of subjects indicated a preference for the animation over the text. These results demonstrate that CAI can be an effective tool for relating basic science to medical students by improving comprehension and eliciting interest in the lessons.
Medical students often have difficulty learning basic science. This is partially because some of the material is conceptually challenging, but also because many students are so eager to master clinical applications that they lack motivation to study fundamental science material. The advent of computer-assisted instruction (CAI) offers educators a means for addressing this problem. Computers can be used to generate detailed animations depicting molecules and cells interacting in three-dimensional space. These animations have the potential to make it easier for students to understand difficult science concepts. They allow students to watch dynamic biomolecular processes unfold step by step, rather than forcing them to rely solely on their imaginations. Computer animations can also help to hold students attention by providing visually stimulating presentations.
Numerous studies have analyzed the efficacy of CAI by comparing the performance of students using these programs with that of students using traditional educational methods, such as lectures or textbooks. Although results vary, most of these studies1–7 report test performances for CAI that are equal or superior to those obtained with traditional teaching methods. Students exposed to CAI usually consider it to be a useful learning tool.6–8 Students often prefer access to both CAI and traditional methods,3,9 and study time is usually shorter with CAI.2,10,11 Such reports suggest that the use of CAI can be an effective instructional tool.
At West Virginia School of Osteopathic Medicine (WVSOM) in Lewisburg, a series of CAI animations has been developed to teach biology at the molecular and cellular levels (Figure 1). These animations consist of moving images displaying subcellular processes, such as transcription factors binding recognition sequences, nucleosomes coiling into solenoids, transport protein action, fluid mosaic diffusion, and primitive streak elongation. Student evaluations regarding these animations have been mostly favorable, demonstrating that the students appreciate the computerized presentations. However, there has been no empirical evidence that the WVSOM animations actually enhance learning. Therefore, to verify that the computer animations are effective tools for relating basic science to medical students, an investigation was conducted comparing the efficacy of one representative animation—presenting the topic of deoxyribonucleic acid (DNA) replication—with the efficacy of textbook material presenting the same topic.
Methods
The institutional review board at WVSOM approved all procedures for the present study. The subjects were 22 osteopathic medical students from the classes of 2007 and 2008 at WVSOM who had not yet begun classes. When a candidate paid his or her retainer fee for admission to the school, the candidate was mailed an invitation to volunteer for the study. Personnel in the admissions office mediated all mailings, and the only identifier seen by the author was an arbitrary number assigned to each subject. There were two main purposes for this blinded experimental design: (1) to guarantee that there was no inadvertent coercion of students to participate, and (2) to discourage subjects from returning responses that they thought the principle investigator wanted to hear.
Figure 1.
Examples of computer-generated illustrations used to explain concepts in molecular and cellular biology at West Virginia School of Osteopathic Medicine (WVSOM) in Lewisburg. The top two images are excised from the animation explaining DNA replication that was used in the present study. The bottom two illustrations depict other aspects of cellular biology modeled at WVSOM.
The invitation mailing included a cover letter with a basic explanation of the study, an informed consent form, a questionnaire, and a 20-question prelesson test. After a subject returned these materials, he or she was assigned to either the computer group (n=12) or the textbook group (n=10). Three criteria were evaluated to maintain equivalent expertise levels between the groups:
the subjects prelesson test scores;
the subjects estimation of their computer skills (ranked on a scale of 1 to 5); and
the subjects estimation of their
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许多医学生在学习基础科学方面有困难，要么是因为他们发现材料具有挑战性，要么是因为他们认为它的临床应用有限。计算机专业他教学（CAI）-即，计算机动画可以通过让学生观察复杂的明确指令，在一个有趣的演示动态过程。在西弗吉尼亚的学校osteopathiC医学（wvsom）在刘易斯堡，一系列的计算机动画已经发展到分子和细胞生物学的概念。调查比较有效进行的作者具有代表性的计算机动画与传统教材。22名学生被录取到wvsom但尚未开始上课。实验研究设计包括一个prelesson试验，教训，和postlesson试验。这个教训解释了脱氧核糖核酸（DNA）复制过程中使用的计算机动画（N = 12）或从教科书的一章（N = 10）。作为测试的课程理解的主题是显着高于使用电脑动画的科目比使用教科书的人（P 01。）。此外，审查后的文字与计算机动画学习并没有提高考试成绩，这表明动画是足够的学习和文本是不必要的。后T他研究，大多数受试者表示对文本的动画偏好。这些结果表明，CAI可以是一个有效的工具，有关基本科学的医学生，我提高理解和激发兴趣的课程。
医学生学习基础科学往往有困难。这部分是因为一些材料在概念上是具有挑战性的，但也因为许多学生急于掌握临床l他们缺乏研究基础科学材料的动机。计算机辅助教学（CAI）的出现提供了教育工作者解决这个问题的一种手段。电脑可以用于生成描绘三维空间中相互作用的分子和细胞的详细动画。这些动画有可能使学生更容易理解困难的科学概念。他们允许学生观看动态生物分子过程逐步展开，而不是迫使他们完全依靠他们的想象力。电脑动画也可以帮助何通过提供视觉刺激演示学生的注意力。
无数的研究已经通过使用这些程序与用传统的教育方法，学生的表现分析了计算机辅助教学的效果，如讲座或textboOKS。虽然结果不相同，大多数这些研究报告7测试性能–CAI等于或优于传统的教学方法得到。接触CAI的学生通常我们将考虑这是一个有用的学习工具。6–8学生经常喜欢访问这两CAI与传统方法，3,9和学习时间通常较短蔡。2,10,11这样的报告表明，使用CAI是一种有效的教学工具。
在骨科医学学校（西弗吉尼亚wvsom）在刘易斯堡，一系列的CAI动画已经发展到在分子和细胞水平教生物（图1）。这些动画C包括运动图像显示亚细胞过程，如转录因子结合的识别序列，卷取成核小体螺线管，转运蛋白的作用，流体扩散离子和原始条纹延伸率。学生对这些动画的评价大多是有利的，表明学生欣赏电脑演示。然而，这再没有实证证据表明，wvsom动画真正提高学习。因此，以验证计算机动画相关的基础科学到医学研究的有效工具NTS，调查了一个代表性的动画呈现与脱氧核糖核酸（DNA）的主题效果与教材介绍的功效复制同一主题。
方法：
在wvsom机构审查委员会的批准，为本研究的所有程序。22例骨科医学学生从2007和2008班在wvsom曾尚未开始上课。当候选人支付他或她的固定费用入学，该候选人被邮寄的邀请志愿学习。招生办公室人员介导的所有邮件，和唯一标识符由作者看到的是一个任意的数字分配给每个主题。有两个主要目的为这个盲目的实验设计：（1）保证有没有无意的强迫学生参与，和（2），以阻止受试者返回的答复，他们认为原则的研究者想听到。
图1。计算机生成的插图，用来解释在分子和细胞在骨科医学西弗吉尼亚高中生物概念的例子（wvsom）在刘易斯堡。前两个图像交换欢迎从动画解释DNA的复制，在本研究中使用。底部两插图描绘了细胞生物学等方面的建模wvsom。
邀请邮件我随着研究的一个基本的解释，包括求职信、知情同意书、一份调查问卷，和一个20的问题prelesson试验。当一个主题返回这些材料，他或她地奈德的计算机组（n = 12）或教科书组（n = 10）。三个标准进行评估，以保持相当的专业知识水平之间的群体：
受试者的prelesson测试成绩；受试者对计算机技能的估计（按1到5的比例排列）；
受试者对DNA复制的理解（按1到5的比例排列）。
在主体CTS被分配到他们的研究小组，一个包邮寄给每个志愿者含有指示，日志记录他们的学习时间，和一系列的六信封标有“步骤1”通过“步骤6。“受试者被指示依次打开每个信封。
对于计算机组，步骤1的信封中包含一个CD-ROM，上面有一个计算机动画来解释DNA复制的主题。这个动画是由Corel演示幻灯片程序（Corel演示10；加拿大科瑞尔公司、渥太华、安大略）。动画开始呈现七个特点DNA复制的集成电路，然后用图形化地显示复制过程。演示结束了一个测验审查关键术语。
对于教材组，步骤1信封包含内德印刷文字从基础医学生物化学12章：临床approach.12本教材用于wvsom在DNA复制的教训。封面的最后七页两个主题没有由计算机动画DNA修复和重组，所以只有前七页被纳入研究包。
步骤2的信封里装着20个问题postless在测试中，计算机组和教科书组是相同的。包含步骤3信封相互审查材料：计算机组从教材的材料OOK，而教材组的光盘。步骤4信封包含20个问题的最后测试，这两组相同。在prelesson测试的20个问题，postlesson试验，每个测试的最终测试是不同的。
第5步信封包含一个问卷，要求受试者指出他们喜欢的媒体（文本，计算机，两者，或没有偏好）和排名如何以及动画和文本协助他们的联合国我们的主题。调查问卷还要求书面回答三个主观问题：
你最喜欢的动画是什么？
你对动画不喜欢什么？
作为一种学习工具，动画是如何与文本相比较的？
步骤6信封包含一个自我处理信封返回所有完成的材料。
统计分析测试和问卷调查，采用双侧t检验方法相比，使用电子表格程序（微软Excel 2000；微软公司、Redmond、Wash）。以确定可靠性、测试管理程序（LXR 6；应用测量专业公司，上洛马，Calif）是用来计算克龙巴赫的alpha;系数。为了定量分析对问卷调查的三个主观问题进行了反应，并对每个反应的描述性短语进行了统计。例如，下面的反应记入六个短语：
我发现我不得不阅读文本材料的几次，一切都陷入。我看了电脑动画一次，觉得我对材料有了一个清晰的了解。基本上，我觉得电脑动画节省时间，这是一个有趣的，简单的方法来学习！归功于这个反应的短语是几次，清晰，理解，节省时间，乐趣，和容易。
结果：
这项研究的结果证实，学生在计算机组和教科书组开始与同等水平的专业知识。如图2所示，无显著差异为prelesson测试成绩吐温组（计算机组，51.7%；教材组，48.5%；P＜6）。也有显着的差异，在计算自估计收视群之间技能（计算机组，3.9；教科书组，3.6；P。。05）或理解的主题（计算机组，2.8；教科书组，2.9；P。。8）。
计算机集团postlesson试验结果表明，试验是可靠的（克龙巴赫的alpha;系数= 0.83）。然而，对于计算机和特克斯的prelesson试验结果的变异性一项常抓组太大，可靠性评估。教科书的集团postlesson测试结果两组最终检测结果的变异性太低，可靠性评估。
图2是的prelesson测试成绩（由学生在研究），的测试（由学生完成postlesson与计算机动画或行动第一堂课之后第k章）和期末测验（学生在完成复习后，用倒数媒体）。错误条代表SD。
图4倾向于单独学习课本的学生的百分比，单独的计算机动画，或教科书的章节和计算机动画，和学生的百分比谁不表示偏爱。学生在研究前所提供的反应，在研究结束后向左。
如图2所示，在电脑组学生的平均成绩是22.3%高的postlesson测试比在教材组学生的平均成绩（计算机组，96.3%；Textbook组，74%；P＜01）。这种差异表明，理解显着较高的学生使用电脑动画比学生使用教材的教科书。
完成postlesson试验后，每组学生进行相互审查使用相反的介质。计算机组读课文，而教材组研究与计算二动画。进行相互审查，让学生有机会比较两种媒体，并查看是否审查两个媒体是任何比单独使用媒体。的回报其次是局部复习期末考试。
最后的测试结果必须谨慎解释，因为没有对照组，以确定是否有任何改进的分数是由重复的经验教训或重复测试。然而，如图2所示，这是有关计算机组的平均分数却略有下降，但显著，从postlesson测试，最终测试（postlesson试验，96.3%；最后的测试，90.8%；P＜05），并且计算机组的平均得分和postlesson试验教材组的期末考试平均成绩无显著性差异（计算机组，96.3%；Textbook组，97%；P＜6）。如果回顾媒体不提高理解上述研究计算机动画单独实现的水平，那么它是合理的结论，动画n是足够的，文本是不必要的。
图3表明，对于计算机和教科书组，大多数学生的电脑动画排名高于课本上的一个偏好量表1（不喜欢）到5（大大提前FER）。对于计算机组，动画的平均偏爱等级在文本上是显著的（计算机动画，4.9；教科书章节，第3.5页；P lt;。001）。教科书组也排名计算机动画高，但优先等级差异不显著（电脑动画，4.3；教材的第一章，3.8；P＜3）。这些结果表明，该序列的使用的CO计算机动画和教材的第一章影响动画的偏好。学生对电脑动画反应更有利，如果他们使用它之前，他们使用的教科书章节。
为了进一步分析偏好，我们要求学生，无论是之前和之后进行的研究，以表明他们喜欢的媒体。电脑动画的经验改变了他们对他的问题。在这项研究之前，没有学生给一个单独使用电脑动画的偏好，但经过研究，一个小的大多数科目（12 [ 54.6% ]）说他们喜欢用阿尼玛单独处理（图4）。有趣的是，使用顺序影响了意见。在研究结束时，大多数的计算机组（8 [ 66.7% ]）的首选电脑，而大多数的教科书马航集团的主题（6 [ 60% ]）的首选访问两个媒体。这一观察表明，学生不太接受的文本，如果他们阅读后，使用动画。
另一种评价偏好的方法是在书面回答三个主观问题的关键或免费的短语计数。对于问问题的主题是什么他们最喜欢的是电脑动画，100个免费的动画短语和九个批评的文本进行了计数。对于问学生他们不喜欢的问题动画，只有14（63.6%）学生回应。这些学生都指向动画的特定属性，例如某些图形移动得太快。对于问螺柱的问题树人比较动画与教材的第一章作为学习工具，所有的响应都青睐的动画。五零五个短语，赞扬了动画计数的反应的问题。只有三个短语批评的动画，而有12个批评的文本。六响应文本的一定的优势，但这些优势承认动画的性。这一分析表明，大多数的评论青睐动画。
图5是学生使用计算机动画或课本章节完成课程所需的平均时间。错误条代表SD。
许多学生用来赞扬电脑动画的短语都是由积极的词构成的。这些包括警报，来生活，渴望学习，启用，乐趣，更多请！，优越的，生动。相比之下，大多数用来描述教科书章节条款进行重点负，包括无聊的，混乱的，干燥的，劣质的，恐吓的，轻松完成时，老和呵欠反射。对动画的优势和热情赞誉表明，许多学生都热衷于它，而赞美和批评为缺乏热情课文表明学生对它是对立的。
如图5所示，当完成一个教训所需的平均时间进行了分析，没有显着差异，观察在任一组在学习时间的计算机动画对课本章节学习时间（8。）。计算机组平均完成50分钟的动画课，课本课平均为44.6分钟；课本组完成在平均39.7分钟的动画课，在平均43.1分钟的课教材。此外，有没有显着差异的数量采取的休息或动画和课本课的每一次休息的长度（文件上的数据）。这些结果表明，与预期的相反，动画没有缩短学习时间与教科书章节相比。
评论：
目前的研究表明，在DNA复制wvsom计算机动画是一种更有效的学习工具，医学生比基本医疗生化相应材料尝试.学生利用动画更深入地了解主题。此外，这种经验增加了他们的喜好电脑辅助教学。这些结果支持使用CAI作为医学生基础科学概念教学的有效工具。
这项研究的证据表明，不仅计算机动画更有效地建立学生的理解，但也不必要的教科书。完成他们的Reciprocal评论，无论是计算机组和教材组的得分显著高于计算机组的得分在其利用动画单独。因此，如果复习教材第四章不加强理解，有理由得出结论：动画足够学习，阅读课本章节构成了无效的学习时间。
与以前的报道相一致，作为目前的调查发现，经验与计算机动画改变偏好有利于计算机。然而，几乎一半的学生在介绍NT研究继续渴望传统教材与计算机动画结合。这一发现与以前的报告是一致的，受试者不愿意放弃传统传统的教学方法。4,5,15这些观察说明，对蔡不排除传统的教学方法，学生欣赏。
在本研究中，媒体使用顺序和媒体偏好之间的相关性是显而易见的。在阅读课本前学习电脑动画的学生反应更有利巧妙地向动画和更多的负向文本。这一发现与先前报道的结果是一致的。3这种相关性的一个可能的解释是动画解释这个话题太好了，复习教科书章节似乎不必要，甚至适得其反。对于那些开始学习课本章节的学生来说，动画似乎是一种补充因为它澄清了某些混乱的点。如果这种解释是正确的，那么在观看电脑动画之前阅读文本可以促进文本的欣赏。
在问卷调查中的书面答复表明，大多数学生发现电脑动画是有趣和有趣。十三回应包括短语愉快，娱乐乐趣，保持注意力，或有趣。娱乐价值可能有助于动画的有效性，因为它有助于引起学生的注意。更有趣的前表示，这是更容易集中精力听课，更多的信息可以吸收时间较长。
计算机动画和教科书章节需要大致相等的学习时间。这一发现是意外因为大多数以前的报告指出，减少学习时间2,10,11但蔡，计算机的学习时间等于或大于文本研究时曾与特定的CAI中的应用观察。9的一种可能解释本研究的观察时间等效家庭暴力是，虽然信息可能被吸收的更迅速的动画与文字、动画格式包括步骤：文本没有。阿尼玛首先从DNA复制的
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