依托虛擬實(shí)驗(yàn)平臺翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在生理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

常陸林 張偉林 李君艷

（廣東江門中醫(yī)藥職業(yè)學(xué)院，廣東 江門 529000）

生理學(xué)是一門連接基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)的主干課程，是研究生物體及其各組成部分功能活動及其規(guī)律的科學(xué)，是生物科學(xué)的一個重要分支［1］。實(shí)驗(yàn)教學(xué)在生理學(xué)教學(xué)中占有重要地位。生理學(xué)實(shí)驗(yàn)是以動物為主要實(shí)驗(yàn)對象，研究其機(jī)體正常生命活動規(guī)律的科學(xué)。通過生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)，探討生物體及其各組成部分功能活動及其規(guī)律，理解書本理論知識的涵義，促進(jìn)知識的內(nèi)化和應(yīng)用，從而提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力。虛擬實(shí)驗(yàn)室是一種借助于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的新型實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，是現(xiàn)有各種教學(xué)實(shí)驗(yàn)室包括相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)對象、實(shí)驗(yàn)操作以及實(shí)驗(yàn)信息資源等的虛擬化數(shù)字化。虛擬實(shí)驗(yàn)室是未來實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要發(fā)展方向之一［2］。翻轉(zhuǎn)課堂的概念自本世紀(jì)初被提出以來，就不斷地應(yīng)用在國內(nèi)外課堂中并產(chǎn)生了一系列的研究成果。學(xué)者們普遍認(rèn)為：翻轉(zhuǎn)課堂是把課堂傳授知識和課外內(nèi)化知識的結(jié)構(gòu)翻轉(zhuǎn)過來，形成“學(xué)習(xí)知識在課外，內(nèi)化知識在課堂”建構(gòu)主義和認(rèn)知主義理論的新型教學(xué)模式［3-4］。

1 依托虛擬實(shí)驗(yàn)平臺生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式構(gòu)建

生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式把傳統(tǒng)的學(xué)習(xí)過程翻轉(zhuǎn)過來，讓學(xué)習(xí)者在課外時間完成針對知識點(diǎn)、概念和實(shí)驗(yàn)原理的自主學(xué)習(xí)，在看完微課的同時，反復(fù)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)操作，課堂則變成了教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間互動的場所，主要用于解答疑惑、匯報討論，從而達(dá)到更好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果［5］。依托虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)實(shí)施翻轉(zhuǎn)課堂的過程。翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施前的課外學(xué)習(xí)模式，教師通過智慧職教云平臺（如圖1所示）發(fā)布理論學(xué)習(xí)微課資源：如動脈血壓的形成、影響動脈血壓的因素及心血管活動的神經(jīng)和體液因素的調(diào)節(jié)，開放虛擬實(shí)驗(yàn)平臺端口學(xué)生登錄完成實(shí)驗(yàn)虛擬操作，開放討論區(qū)讓學(xué)生在相關(guān)的問題討論中，展示運(yùn)用語言表達(dá)的能力，學(xué)會同伴間互助學(xué)習(xí)。生理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施的整體設(shè)計過程（如圖2所示），在整個設(shè)計過程中翻轉(zhuǎn)了傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)、教學(xué)方式和教學(xué)模式，建立起比較徹底的“以學(xué)生為中心”的教學(xué)方式。在這種模式下，教師真正地上升為學(xué)生學(xué)習(xí)的組織者、幫助者和指導(dǎo)者。

如圖2所示的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施的整體設(shè)計，可以看出學(xué)生在整個過程中是主體，教師起主導(dǎo)作用。

圖1 翻轉(zhuǎn)課堂實(shí)施的課前學(xué)習(xí)模式

圖2 翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)實(shí)施的整體設(shè)計

2 依托虛擬實(shí)驗(yàn)平臺生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實(shí)踐

2.1 課前

學(xué)生課前進(jìn)入學(xué)校購置的成都泰盟VBL-100型虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（如圖3所示）學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理、觀看實(shí)驗(yàn)微課和模擬實(shí)驗(yàn)操作。在前期布置學(xué)習(xí)了動脈血壓的形成、影響動脈血壓的因素及心血管活動的神經(jīng)和體液因素的調(diào)節(jié)的知識的基礎(chǔ)上登錄虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)學(xué)習(xí)。家兔血壓調(diào)節(jié)的實(shí)驗(yàn)原理，從心臟的神經(jīng)支配、血管的神經(jīng)支配、心血管活動的神經(jīng)調(diào)節(jié)和心血管活動的體液調(diào)節(jié)詳細(xì)闡述了實(shí)驗(yàn)的原理內(nèi)容，學(xué)生結(jié)合配圖清晰簡潔，通俗易懂（如圖4所示）。家兔血壓調(diào)節(jié)的模擬操作，學(xué)生在觀看完整個實(shí)驗(yàn)的微課后可以點(diǎn)擊右側(cè)的工具選擇區(qū)的手術(shù)器械和藥品試劑等自行模擬操作。如果忘記了中間的操作步驟，學(xué)生可以點(diǎn)擊左下角的“Tips”（如圖5所示）。模擬操作完成，圖6是本實(shí)驗(yàn)的波形圖，本實(shí)驗(yàn)可以觀察7種藥物作用調(diào)節(jié)血壓，如圖左下角所示。

圖3 課前學(xué)生進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)平臺系統(tǒng)學(xué)習(xí)

圖4 家兔血壓調(diào)節(jié)的實(shí)驗(yàn)原理

圖5 家兔血壓調(diào)節(jié)的模擬操作

2.2 課中

本實(shí)驗(yàn)的課堂時間為4學(xué)時，教師隨機(jī)選定一個小組簡單講解實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法、注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)易出錯之后并做強(qiáng)調(diào)和總結(jié)，隨后，安排分組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可以隨時觀看大屏幕中播放的家兔血壓調(diào)節(jié)的微課。課堂中，學(xué)生在普通實(shí)驗(yàn)室分組實(shí)驗(yàn)，教師監(jiān)督和掌控實(shí)驗(yàn)時間。

圖6 家兔血壓調(diào)節(jié)的模擬波形

2.3 課后

學(xué)生查閱資料書寫實(shí)驗(yàn)報告。實(shí)驗(yàn)報告的書寫中討論部分是重點(diǎn)項(xiàng)目，它關(guān)系到學(xué)生是否真正理解和掌握了實(shí)驗(yàn)原理和對結(jié)果的深層次分析。教師利用智慧職教云平臺QQ群或微信發(fā)布討論的重點(diǎn)和對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析問題。教師根據(jù)課前虛擬操作后臺數(shù)據(jù)、課堂實(shí)踐討論、學(xué)生間打分、課后對于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的討論綜合評定實(shí)驗(yàn)成績。

3 學(xué)生對依托虛擬實(shí)驗(yàn)平臺生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的主觀評價（表）

學(xué)生對虛擬實(shí)訓(xùn)平臺下的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的主觀評價表 n（%）

學(xué)校三年制大專護(hù)理專業(yè)學(xué)生依托虛擬實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)施了生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式。課程結(jié)束后，發(fā)放調(diào)查問卷205份共回收到201份調(diào)查問卷得出的結(jié)論顯示，93.5%的學(xué)生認(rèn)為本模式對提高實(shí)驗(yàn)成功率有幫助，92.5%學(xué)生認(rèn)為本模式對提高實(shí)驗(yàn)課學(xué)習(xí)興趣有幫助，96.0%學(xué)生認(rèn)為本模式對提高實(shí)驗(yàn)課課堂效率有幫助。但仍有近一成的學(xué)生對獨(dú)立學(xué)習(xí)能力及小組合作的認(rèn)識較為模糊，對該模式的利用前景不看好。這部分學(xué)生主要是主動學(xué)習(xí)能力較差?；蛟S，跟蹤調(diào)查這部分受試者或許有更加客觀的調(diào)查有助于提高實(shí)驗(yàn)課堂效率。

4 依托虛擬實(shí)驗(yàn)平臺生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的意義

依托虛擬實(shí)驗(yàn)平臺實(shí)施生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，通過對教學(xué)過程的重新安排，擺脫了時間、地點(diǎn)的束縛，延伸了實(shí)驗(yàn)課的廣度和深度，實(shí)現(xiàn)個性化教學(xué)［6］，虛擬實(shí)訓(xùn)平臺具有高度仿真性且操作簡單，能真實(shí)再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)動物操作過程，翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式解決了學(xué)生課堂操作時間不足、實(shí)驗(yàn)失敗率高和動手機(jī)會少等教學(xué)過程中的普遍問題，有助于鞏固生理學(xué)知識內(nèi)容，能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，有助于學(xué)生合理安排學(xué)習(xí)時間，有助于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力，有助于學(xué)生身心健康的發(fā)展［7］，有助于教師的能力發(fā)展［8］。虛擬實(shí)訓(xùn)平臺緩解了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)教學(xué)資源不足的壓力，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要的補(bǔ)充形式；依托虛擬實(shí)訓(xùn)平臺的翻轉(zhuǎn)課堂模式體現(xiàn)了創(chuàng)新人才培養(yǎng)、素質(zhì)教育的教育模式，也符合教學(xué)資源共享的教育改革方向。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺成功建設(shè)及應(yīng)用為其他基礎(chǔ)課程開展網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)提供了有意義的參考，在創(chuàng)新人才培養(yǎng)和教學(xué)質(zhì)量提高將發(fā)揮重要作用，從而對于提高學(xué)校辦學(xué)實(shí)力、辦學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量將起到有力的推動作用。

（備注：李君艷為通訊作者）