基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的實(shí)訓(xùn)在線考核系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
——以藥物制劑綜合技能訓(xùn)練課程為例

夏曉靜 胡 英

浙江醫(yī)藥高等?？茖W(xué)校 浙江寧波 315100

實(shí)踐教學(xué)是高等職業(yè)教育實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)高端技能型專門人才的重要手段。綜合實(shí)訓(xùn)課程打破了傳統(tǒng)學(xué)科體系，以模塊為框架，基于工作過程，突出技能訓(xùn)練，重視知識(shí)和能力拓展，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和創(chuàng)新能力。考核是課程教學(xué)體系中不可分割的重要組成部分，其特有的評(píng)定、檢測(cè)、診斷、反饋和激勵(lì)功能，是其他教學(xué)環(huán)節(jié)所不能替代的[1]。但實(shí)訓(xùn)課程在考核時(shí)考慮到設(shè)備損耗、人力投入和時(shí)間成本，往往以組為單位，針對(duì)工作流程中一個(gè)特定崗位的操作進(jìn)行評(píng)價(jià)。這樣的考核方式無法真實(shí)反映每位學(xué)生對(duì)生產(chǎn)過程各個(gè)崗位的知識(shí)和技能的掌握程度，具有較大的局限性。筆者利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行藥物制劑綜合技能訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)課程的在線考核系統(tǒng)設(shè)計(jì)，全方位評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)效果。

1 設(shè)計(jì)開發(fā)背景

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在線考核系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)。國(guó)內(nèi)大型考試，如計(jì)算機(jī)等級(jí)考試；國(guó)外著名考試，如托福、GRE，均采用網(wǎng)上考試方式。遠(yuǎn)程教育的迅速發(fā)展也對(duì)在線考試系統(tǒng)的開發(fā)起到了促進(jìn)作用。在線考核系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于可有效避免傳統(tǒng)集中考試的弊端，給考生和閱卷教師提供便利，節(jié)約大量人力、物力和財(cái)力。使用在線考核系統(tǒng)考查學(xué)生，對(duì)考生而言，可充分實(shí)現(xiàn)考試公平性；對(duì)閱卷教師而言，可節(jié)約大量的評(píng)卷時(shí)間。但已有的在線考試系統(tǒng)出現(xiàn)的題型多為選擇題、判斷題等，有的增加了簡(jiǎn)答題，但都不能充分滿足注重操作的實(shí)訓(xùn)(驗(yàn))課程在線考核的需求。

教育部《關(guān)于推進(jìn)高等職業(yè)教育改革創(chuàng)新 引領(lǐng)職業(yè)教育科學(xué)發(fā)展的若干意見》(教職成[2011]12號(hào))文件中指出：“推進(jìn)現(xiàn)代化教學(xué)手段和方法改革，開發(fā)虛擬流程、虛擬工藝、虛擬生產(chǎn)線等，提升實(shí)踐教學(xué)和技能訓(xùn)練的效果?！碧摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)(VR)是一種可以創(chuàng)建和體驗(yàn)虛擬世界的計(jì)算機(jī)技術(shù)，其用于教學(xué)可成功演示教學(xué)內(nèi)容，達(dá)到直觀、具體的效果，并且由于其可以進(jìn)行人機(jī)交互，使學(xué)生置身于一個(gè)身臨其境的綜合學(xué)習(xí)環(huán)境中[2]，從而提高教學(xué)對(duì)象的直觀度，改善教學(xué)效果，提高教學(xué)質(zhì)量[3]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)可解決實(shí)操實(shí)訓(xùn)中危險(xiǎn)大、費(fèi)用高、小概率事件難以再現(xiàn)、個(gè)性化訓(xùn)導(dǎo)等問題[4]。

因此，我們采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行模擬操作，然后通過制定評(píng)分規(guī)則，設(shè)計(jì)成操作題，將操作題嵌入基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的在線考核系統(tǒng)，構(gòu)建“實(shí)踐性、綜合性、公平性、共享性”相結(jié)合的實(shí)訓(xùn)在線考核系統(tǒng)。

2 考核平臺(tái)的構(gòu)建

藥物制劑綜合技能訓(xùn)練課程是我校省重點(diǎn)專業(yè)和特色專業(yè)—藥物制劑技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的重要組成部分，是培養(yǎng)從事藥物制劑生產(chǎn)和質(zhì)量控制等崗位人才的課程。該課程的培養(yǎng)目標(biāo)是使學(xué)生“具備典型制劑生產(chǎn)所必備的制劑設(shè)備、制劑生產(chǎn)、制劑質(zhì)檢、工藝驗(yàn)證、GMP等方面綜合知識(shí)和技能”。課程開發(fā)建立在相關(guān)的專業(yè)核心課程基礎(chǔ)上，是對(duì)學(xué)生前期專業(yè)知識(shí)和技能的拓展和升華，而且更加重視實(shí)踐操作和創(chuàng)新，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐過程的完整性和工作過程化。通過該課程學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解就業(yè)崗位工作性質(zhì)和基本要求，達(dá)到崗前教育的目的。在設(shè)計(jì)考核系統(tǒng)題庫(kù)時(shí)，我們根據(jù)藥品生產(chǎn)企業(yè)的典型崗位，按項(xiàng)目化的方式分解。實(shí)訓(xùn)考核評(píng)價(jià)體系根據(jù)項(xiàng)目化課程進(jìn)行改進(jìn)，最終的成績(jī)由形成性考核、技能考核、終期考核組成。形成性考核即過程考核，關(guān)注實(shí)訓(xùn)過程中的態(tài)度、實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目實(shí)施情況、實(shí)訓(xùn)報(bào)告完成情況等。技能考核是工作結(jié)果考核，根據(jù)完成情況進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，在構(gòu)建實(shí)訓(xùn)在線考核體系平臺(tái)時(shí)，充分考慮以上因素，確立了如圖1所示的功能模塊。

圖1 實(shí)訓(xùn)在線考核系統(tǒng)平臺(tái)

2.1 課程模塊主要功能

課程模塊主要是對(duì)實(shí)訓(xùn)課程的簡(jiǎn)介，包括課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)、考核系統(tǒng)的使用說明，并進(jìn)行用戶名、密碼、驗(yàn)證碼等的身份認(rèn)證，登錄系統(tǒng)。

2.2 學(xué)生模塊主要功能

個(gè)人信息是進(jìn)行個(gè)人資料的修改，如密碼、界面、頭像、聯(lián)系方式等的修改。實(shí)訓(xùn)信息由兩部分組成：實(shí)訓(xùn)通知是接收所在班級(jí)的實(shí)訓(xùn)課程的相關(guān)信息，如實(shí)訓(xùn)時(shí)間、考核時(shí)間；教師評(píng)價(jià)是接收教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)過程而進(jìn)行的個(gè)別輔導(dǎo)。在線練習(xí)是選擇合適的項(xiàng)目進(jìn)行各種題型的練習(xí)，并可查閱之前已完成的項(xiàng)目、個(gè)數(shù)、具體情況，獲得在線的形成性考核成績(jī)。實(shí)訓(xùn)報(bào)告的主要作用是在線遞交每個(gè)項(xiàng)目的實(shí)訓(xùn)報(bào)告，獲得教師對(duì)每個(gè)項(xiàng)目的反饋情況和在線技能考核成績(jī)。在線考核是在規(guī)定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行在線考核，獲得期終考核成績(jī)。成績(jī)查詢是學(xué)生查詢自己的各項(xiàng)成績(jī)和總評(píng)成績(jī)，并可查看排名前五位的同學(xué)的成績(jī)。

2.3 教師模塊主要功能

練習(xí)管理是按班級(jí)對(duì)學(xué)生練習(xí)過程的監(jiān)控，查看學(xué)生在線時(shí)長(zhǎng)、完成項(xiàng)目個(gè)數(shù)、完成情況，并進(jìn)行個(gè)體化輔導(dǎo)。報(bào)告管理是批閱學(xué)生遞交的實(shí)訓(xùn)報(bào)告，進(jìn)行反饋，評(píng)價(jià)完成情況，給出學(xué)生在線的技能考核成績(jī)。閱卷管理是查看機(jī)器閱卷的期終考核成績(jī)，進(jìn)行考核試卷的閱卷，如有必要可采用人工閱卷。成績(jī)管理是查閱各班學(xué)生各項(xiàng)成績(jī)，輸入學(xué)生在真實(shí)場(chǎng)景中實(shí)際操作的成績(jī)，得出總評(píng)成績(jī)。

2.4 管理員模塊主要功能

用戶管理用于導(dǎo)入學(xué)生班級(jí)名單，教師用戶名和密碼修改等。題庫(kù)管理是按題型、項(xiàng)目、知識(shí)點(diǎn)、難易程度等進(jìn)行題目導(dǎo)入，也可進(jìn)行題目的批量導(dǎo)入?？己斯芾硎沁M(jìn)行考核時(shí)間的設(shè)定，按題型、分值、難易度、知識(shí)點(diǎn)分布自動(dòng)組卷。公告管理用于發(fā)布實(shí)訓(xùn)時(shí)間、考核時(shí)間等公告。

3 試題設(shè)計(jì)

3.1 操作題設(shè)計(jì)

此系統(tǒng)試題設(shè)計(jì)中需解決的最關(guān)鍵問題是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的操作題。虛擬實(shí)訓(xùn)應(yīng)與現(xiàn)實(shí)保持一致性、高度交互性和信息反饋。在已有的虛擬實(shí)訓(xùn)車間，僅提供正確的操作動(dòng)作和流程，而學(xué)生實(shí)際考核時(shí)并不能完全按照正確操作來進(jìn)行，因而需充分考慮操作過程中事件的發(fā)展方向，并制定詳細(xì)的評(píng)分細(xì)則，用以對(duì)學(xué)生的掌握程度進(jìn)行客觀和公正的評(píng)分。

每個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目由1～3個(gè)操作題目組成。每個(gè)操作題目由12～32的動(dòng)作構(gòu)成，根據(jù)動(dòng)作數(shù)目不同，各題目的分值也不同。在虛擬實(shí)訓(xùn)環(huán)境中，完全按正確的順序操作，該小題可得滿分。但學(xué)生操作時(shí)可能不是從正確位置開始，或在操作過程中跳過某些步驟而繼續(xù)進(jìn)行，從而產(chǎn)生異常結(jié)果。在試題設(shè)計(jì)時(shí)要將動(dòng)作進(jìn)行分類，預(yù)測(cè)事件發(fā)展走向。以操作題“領(lǐng)料”為例，學(xué)生的操作可分為四種(如圖2所示)。

圖2 操作題設(shè)計(jì)過程舉例

(1)開始動(dòng)作

開始運(yùn)作是整個(gè)項(xiàng)目一開始可點(diǎn)擊的動(dòng)作，通常一個(gè)項(xiàng)目中只有2～5個(gè)動(dòng)作可作為開始動(dòng)作。如果學(xué)生點(diǎn)擊的運(yùn)作不屬于開始動(dòng)作，操作無法開始；如果點(diǎn)擊的開始動(dòng)作不是標(biāo)準(zhǔn)答案，計(jì)分只能從點(diǎn)擊位置開始計(jì)分。如“領(lǐng)料”項(xiàng)目中有兩個(gè)開始動(dòng)作，可以先打開紫外燈，也可先打開傳遞窗門。

(2)跳過動(dòng)作

在項(xiàng)目操作過程中，一般按順序依次進(jìn)行，如不做某項(xiàng)動(dòng)作，仍可繼續(xù)進(jìn)行的稱為跳過動(dòng)作。跳過動(dòng)作不得分。但有些動(dòng)作跳過后到某個(gè)階段會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重后果，如操作題“制水”中未檢查所有閥門打開即開啟制水設(shè)備，會(huì)導(dǎo)致水管爆裂，則該題記為零分。

(3)必需動(dòng)作

不做此項(xiàng)動(dòng)作，操作無法進(jìn)行的稱為必需動(dòng)作。如“領(lǐng)料”中第三個(gè)動(dòng)作，如未取出物料，不能進(jìn)行之后的“放入接料桶”“貼標(biāo)簽”等動(dòng)作，故為必需動(dòng)作。

(4)返回動(dòng)作

一般而言，動(dòng)作跳過后不可返回，但有些動(dòng)作跳過后可在一定范圍內(nèi)返回進(jìn)行補(bǔ)救，這樣的動(dòng)作即為返回動(dòng)作，返回動(dòng)作不得分，但因補(bǔ)救及時(shí)不會(huì)造成不良后果，后面的動(dòng)作仍可得分。

同一動(dòng)作可能既是開始動(dòng)作又是跳過動(dòng)作，可能既是跳過動(dòng)作又是返回動(dòng)作。在試題設(shè)計(jì)時(shí)嚴(yán)格按真實(shí)場(chǎng)景中事件發(fā)生情況進(jìn)行分析，從而使虛擬現(xiàn)實(shí)操作結(jié)果符合事實(shí)邏輯。

3.2 其他題型設(shè)計(jì)

除操作題外，在考核系統(tǒng)中的題型還包括單項(xiàng)選擇題、多項(xiàng)選擇題、判斷題、配伍題、比較題。題目或選項(xiàng)中可放入圖片、聲音、視頻等多媒體資料。每題涵蓋問題、選項(xiàng)、正確答案及答案解釋，并標(biāo)記所屬知識(shí)點(diǎn)、項(xiàng)目名稱、難易度。試題考查學(xué)生對(duì)項(xiàng)目實(shí)施所需知識(shí)點(diǎn)的掌握及操作中異常情況的判斷等。

4 平臺(tái)開發(fā)

B/S(瀏覽器/服務(wù)器)結(jié)構(gòu)是Web興起后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式。Web瀏覽器，如Internet Explorer是客戶端最主要的應(yīng)用軟件。采用B/S結(jié)構(gòu)使客戶端統(tǒng)一，系統(tǒng)功能集成于服務(wù)器上。其最大的優(yōu)點(diǎn)是可在任何可以上網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行操作，系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)只需服務(wù)器升級(jí)和修改源程序，客戶端不用下載軟件即可升級(jí)，降低了客戶端的成本，簡(jiǎn)化了安裝、維護(hù)和使用。但該系統(tǒng)對(duì)服務(wù)器有一定的要求。

建立在線考核系統(tǒng)后，學(xué)生可經(jīng)由校內(nèi)局域網(wǎng)任一客戶端通過Web瀏覽器向Web服務(wù)器提出請(qǐng)求，通過驗(yàn)證后Web服務(wù)器把主頁傳送給客戶端，客戶機(jī)接收并顯示考核內(nèi)容。Web服務(wù)器接收學(xué)生通過客戶端提交的答案，再向數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器提出數(shù)據(jù)處理申請(qǐng)，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢、修改、更新，將運(yùn)行結(jié)果交給Web服務(wù)器，再由Web服務(wù)器將評(píng)分結(jié)果返回客戶端。

本系統(tǒng)是一個(gè)基于MVC模式的SSH+Ajax框架設(shè)計(jì)的JavaEE平臺(tái)的Web應(yīng)用，系統(tǒng)設(shè)計(jì)以Strust2，Spring3，Hibernate3以及用來增加系統(tǒng)靈活開發(fā)和增加客戶體驗(yàn)的Ajax框架的多層整合架構(gòu)體系。具體系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)整體架構(gòu)圖

5 結(jié)束語

作為浙江省優(yōu)勢(shì)專業(yè)建設(shè)中的建設(shè)重點(diǎn)和特色，基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建的藥物制劑綜合技能訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)在線考核系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)：(1)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)在線考核，擺脫了場(chǎng)地、時(shí)間限制，實(shí)訓(xùn)設(shè)備更新速度快，經(jīng)費(fèi)少。利用在線考核系統(tǒng)中的練習(xí)模式，學(xué)生可以反復(fù)操練，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性。(2)考核系統(tǒng)中的與知識(shí)點(diǎn)相關(guān)的題目，使實(shí)訓(xùn)考核不僅針對(duì)學(xué)生的實(shí)操過程進(jìn)行評(píng)價(jià)，還體現(xiàn)了對(duì)學(xué)生的思維過程進(jìn)行考核，避免了學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)訓(xùn)時(shí)只掌握按開關(guān)的操作，而是對(duì)動(dòng)手和動(dòng)腦進(jìn)行綜合考核。(3)計(jì)算機(jī)自動(dòng)組卷、評(píng)測(cè)結(jié)果，能大大提高測(cè)評(píng)能力，同時(shí)可減少人力投入，提高工作效率，充分體現(xiàn)公平性。(4)適用于國(guó)內(nèi)醫(yī)藥類院校的藥物制劑技術(shù)及相關(guān)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)及考核，可進(jìn)行資源共享。可以彌補(bǔ)一些院校無校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地或基地內(nèi)設(shè)備較為陳舊、缺乏經(jīng)費(fèi)更新等不足，只需利用機(jī)房和校園網(wǎng)即可實(shí)施實(shí)訓(xùn)教學(xué)及考核。

隨著高職教育課程改革的大力推進(jìn)以及國(guó)家對(duì)實(shí)踐課程的重視，實(shí)踐課程的考核體系也相應(yīng)提高了要求。本文將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的在線考核系統(tǒng)進(jìn)行整合，對(duì)實(shí)訓(xùn)在線考核系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了新的思路。

[1] 金根中,吳雄彪,成軍.基于實(shí)訓(xùn)過程的考核模式研究與實(shí)踐[J].職業(yè)教育研究,2009(1):105-106.

[2] 陳浩磊,鄒湘軍,陳燕.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的最新發(fā)展與展望[J].中國(guó)科技論文在線,2011(1):1-5.

[3] 仝兆景,張科,楊藝.運(yùn)用VRML提高模像直觀的教學(xué)創(chuàng)新與研究[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備,2011(5):38-40.

[4] 張建武,孔紅菊.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在實(shí)踐實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].電化教育研究,2010(4):109-112.