生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建及過(guò)程性評(píng)價(jià)的探究

白 雪，扈瑞平，張海峰

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010110）

生理學(xué)是醫(yī)藥院校重要的基礎(chǔ)課程，內(nèi)容復(fù)雜抽象，學(xué)生很難理解，生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以幫助學(xué)生理解和驗(yàn)證相關(guān)理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生對(duì)生理科學(xué)研究的興趣。因此，生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程成為學(xué)生理解理論知識(shí)的重要手段[1]。傳統(tǒng)的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法以“教師演示—學(xué)生模仿—書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的模式為主。教師先通過(guò)示教讓學(xué)生掌握動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的操作步驟，學(xué)生聽完教師講解后開始實(shí)驗(yàn)操作，按照實(shí)驗(yàn)要求記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)面對(duì)面實(shí)驗(yàn)教學(xué)容易受到實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、時(shí)長(zhǎng)、經(jīng)費(fèi)等因素的影響，單一教學(xué)模式容易導(dǎo)致學(xué)生思想僵化，既不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握，也不利于學(xué)生今后學(xué)習(xí)和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

1 傳統(tǒng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題

（1）生理學(xué)實(shí)驗(yàn)主要以活體動(dòng)物作為研究對(duì)象，通常學(xué)生沒(méi)有進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)嘗試的機(jī)會(huì)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中很容易因害怕和緊張以及對(duì)實(shí)驗(yàn)操作不熟悉和操作失誤導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡，最終得不到預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

（2）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中大多數(shù)學(xué)生只是根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟和教師的演示進(jìn)行模仿操作，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)課只是操作課，只動(dòng)手不動(dòng)腦，逐漸降低了對(duì)實(shí)驗(yàn)課的興趣，課后學(xué)生書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告也只是對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的簡(jiǎn)單描述和對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的復(fù)述，不能培養(yǎng)學(xué)生思考和創(chuàng)新能力。

（3）教師很難掌握每個(gè)學(xué)生的每個(gè)實(shí)驗(yàn)操作步驟是否正確，課后只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)進(jìn)行考核和評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果并不理想。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)在生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

（1）學(xué)生可以打破時(shí)間和空間的限制，在任何環(huán)境下都可以進(jìn)行生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，可以反復(fù)多次使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，更加直觀地了解整個(gè)實(shí)驗(yàn)的原理、方法，從而把實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和生理學(xué)抽象的理論結(jié)合起來(lái)，從而提高教學(xué)效果。

（2）在利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的過(guò)程中，學(xué)生可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤操作，并進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。同時(shí)教師可以通過(guò)后臺(tái)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，在課上進(jìn)行針對(duì)性教學(xué)，從而提高實(shí)驗(yàn)成功率。

（3）生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課時(shí)間有限，課上示教耽誤學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)可以為學(xué)生提供微課和真實(shí)實(shí)驗(yàn)視頻等多媒體教學(xué)資源，從而彌補(bǔ)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足。

（4）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)可以利用三維圖形圖像技術(shù)模擬真實(shí)情景并在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中設(shè)計(jì)一系列具有內(nèi)在邏輯的問(wèn)題鏈，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，設(shè)置懸念，激發(fā)學(xué)生的求知欲，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行積極思考和創(chuàng)新[2-6]。

周莉[7]分別采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法進(jìn)行內(nèi)分泌生理學(xué)教學(xué)，結(jié)果顯示，使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的學(xué)生在考核成績(jī)、教學(xué)滿意度、對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)等方面都優(yōu)于采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的學(xué)生[7]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，但虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)不能替代真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作。因此，只有將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，各自最大限度發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，才能提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

3 生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建

我校以國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)蒙醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心）為依托，為積極拓展生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容廣度和深度、生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)間和空間，以生理學(xué)實(shí)驗(yàn)為原型，建立生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，并將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。學(xué)生可以充分利用課外時(shí)間，結(jié)合自身情況，自主預(yù)習(xí)并進(jìn)行線上操作，實(shí)驗(yàn)操作的薄弱環(huán)節(jié)還可以在該系統(tǒng)上反復(fù)練習(xí)，從而真正掌握實(shí)驗(yàn)操作。

筆者根據(jù)生理學(xué)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)建立了“實(shí)驗(yàn)課前—實(shí)驗(yàn)課中—實(shí)驗(yàn)課后—課程考核”四階段的生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程，見圖1。

圖1 生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施流程圖

在實(shí)驗(yàn)課前階段，學(xué)生通過(guò)觀看虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)上的實(shí)驗(yàn)操作視頻和其他學(xué)習(xí)資料等完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)，再利用人機(jī)操作互動(dòng)進(jìn)行練習(xí)。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師還會(huì)設(shè)計(jì)一系列具有內(nèi)在邏輯的問(wèn)題鏈，完成啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)式教學(xué)可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生主動(dòng)思考，引導(dǎo)學(xué)生由未知到已知、由具體到抽象、由現(xiàn)象到本質(zhì)。同時(shí)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到疑難問(wèn)題可以及時(shí)在系統(tǒng)上討論，教師還可以進(jìn)行針對(duì)性答疑。最終系統(tǒng)會(huì)將每個(gè)學(xué)生的答題情況、實(shí)驗(yàn)操作情況、時(shí)間和完成率、疑難問(wèn)題等信息反饋給任課教師，幫助教師了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況。

在實(shí)驗(yàn)課上主要進(jìn)行實(shí)操，教師針對(duì)學(xué)生第一階段自主學(xué)習(xí)反饋進(jìn)行重點(diǎn)講解。學(xué)生分組討論，根據(jù)疑難問(wèn)題開拓思維自主設(shè)計(jì)探究性實(shí)驗(yàn)，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)理論知識(shí)選擇科學(xué)、合理、新穎的實(shí)驗(yàn)題目，實(shí)驗(yàn)題目確定好后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)驗(yàn)結(jié)束書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。在課程最后，學(xué)生以小組為單位上臺(tái)做報(bào)告，教師可以根據(jù)學(xué)生課堂表現(xiàn)評(píng)價(jià)學(xué)生動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新性及可行性等。這樣既能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，又能培養(yǎng)學(xué)生觀察問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力。

在實(shí)驗(yàn)課后學(xué)生也可以使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)反復(fù)操作進(jìn)行課后鞏固和復(fù)習(xí)，還可以進(jìn)行網(wǎng)上測(cè)試。同時(shí)系統(tǒng)還可以將每個(gè)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況和測(cè)試情況反饋給學(xué)生，學(xué)生能及時(shí)查看并進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，找到自己的薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行強(qiáng)化。

4 生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立

傳統(tǒng)的生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課程考核制度存在著明顯的弊端，課程考核注重終結(jié)性評(píng)價(jià)，忽視過(guò)程性評(píng)價(jià)[8]。過(guò)程性評(píng)價(jià)主要是對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，采取目標(biāo)與過(guò)程并重的價(jià)值取向，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行全面評(píng)價(jià)[9]。本研究引入過(guò)程性評(píng)價(jià)體系建立生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)學(xué)者在醫(yī)學(xué)課程教學(xué)中利用“問(wèn)卷星”等軟件對(duì)學(xué)生進(jìn)行隨堂提問(wèn)，根據(jù)學(xué)生的答題互動(dòng)表現(xiàn)進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)[10]。生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)可以及時(shí)統(tǒng)計(jì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作步驟的正確率、實(shí)驗(yàn)操作時(shí)長(zhǎng)、操作出錯(cuò)率、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中的答題情況，適合建立過(guò)程性評(píng)價(jià)體系。生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)過(guò)程性評(píng)價(jià)指標(biāo)包括學(xué)生登錄平臺(tái)次數(shù)、實(shí)驗(yàn)操作時(shí)長(zhǎng)、平臺(tái)其他資料及視頻觀看完整度、實(shí)驗(yàn)步驟正確率、實(shí)驗(yàn)操作正確率、互動(dòng)答題正確率和互動(dòng)交流次數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

筆者對(duì)我校采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的2017級(jí)臨床?？茖W(xué)生做了教學(xué)滿意度問(wèn)卷調(diào)查，97.4%的學(xué)生認(rèn)為生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作結(jié)合學(xué)習(xí)效果更好。其中，94.5%的學(xué)生認(rèn)為生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)能幫助快速熟悉實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)操作；94.8%的學(xué)生認(rèn)為通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)能夠了解自己的學(xué)習(xí)情況。生理學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)符合“互聯(lián)網(wǎng)+”教育發(fā)展目標(biāo)，以學(xué)生為主體，強(qiáng)化了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力并能跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，提升了學(xué)生的自主評(píng)價(jià)能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外，教師還可以根據(jù)學(xué)生自主學(xué)習(xí)反饋對(duì)學(xué)生進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)，及時(shí)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況調(diào)整實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從而提高教學(xué)質(zhì)量。