基于虛擬現實技術的實訓在線考核系統設計與實現
——以藥物制劑綜合技能訓練課程為例

夏曉靜 胡 英

浙江醫藥高等專科學校 浙江寧波 315100

實踐教學是高等職業教育實現培養高端技能型專門人才的重要手段。綜合實訓課程打破了傳統學科體系，以模塊為框架，基于工作過程，突出技能訓練，重視知識和能力拓展，培養學生的實踐操作能力和創新能力。考核是課程教學體系中不可分割的重要組成部分，其特有的評定、檢測、診斷、反饋和激勵功能，是其他教學環節所不能替代的[1]。但實訓課程在考核時考慮到設備損耗、人力投入和時間成本，往往以組為單位，針對工作流程中一個特定崗位的操作進行評價。這樣的考核方式無法真實反映每位學生對生產過程各個崗位的知識和技能的掌握程度，具有較大的局限性。筆者利用虛擬現實技術和互聯網技術進行藥物制劑綜合技能訓練實訓課程的在線考核系統設計，全方位評價學生的實訓效果。

1 設計開發背景

隨著計算機技術的發展，在線考核系統不斷涌現。國內大型考試，如計算機等級考試；國外著名考試，如托福、GRE，均采用網上考試方式。遠程教育的迅速發展也對在線考試系統的開發起到了促進作用。在線考核系統的優點在于可有效避免傳統集中考試的弊端，給考生和閱卷教師提供便利，節約大量人力、物力和財力。使用在線考核系統考查學生，對考生而言，可充分實現考試公平性；對閱卷教師而言，可節約大量的評卷時間。但已有的在線考試系統出現的題型多為選擇題、判斷題等，有的增加了簡答題，但都不能充分滿足注重操作的實訓(驗)課程在線考核的需求。

教育部《關于推進高等職業教育改革創新 引領職業教育科學發展的若干意見》(教職成[2011]12號)文件中指出：“推進現代化教學手段和方法改革，開發虛擬流程、虛擬工藝、虛擬生產線等，提升實踐教學和技能訓練的效果。”虛擬現實技術(VR)是一種可以創建和體驗虛擬世界的計算機技術，其用于教學可成功演示教學內容，達到直觀、具體的效果，并且由于其可以進行人機交互，使學生置身于一個身臨其境的綜合學習環境中[2]，從而提高教學對象的直觀度，改善教學效果，提高教學質量[3]。虛擬現實技術應用于實驗實訓教學可解決實操實訓中危險大、費用高、小概率事件難以再現、個性化訓導等問題[4]。

因此，我們采用虛擬現實技術進行模擬操作，然后通過制定評分規則，設計成操作題，將操作題嵌入基于互聯網技術的在線考核系統，構建“實踐性、綜合性、公平性、共享性”相結合的實訓在線考核系統。

2 考核平臺的構建

藥物制劑綜合技能訓練課程是我校省重點專業和特色專業—藥物制劑技術專業實踐教學體系的重要組成部分，是培養從事藥物制劑生產和質量控制等崗位人才的課程。該課程的培養目標是使學生“具備典型制劑生產所必備的制劑設備、制劑生產、制劑質檢、工藝驗證、GMP等方面綜合知識和技能”。課程開發建立在相關的專業核心課程基礎上，是對學生前期專業知識和技能的拓展和升華，而且更加重視實踐操作和創新，強調實踐過程的完整性和工作過程化。通過該課程學習，學生可以了解就業崗位工作性質和基本要求，達到崗前教育的目的。在設計考核系統題庫時，我們根據藥品生產企業的典型崗位，按項目化的方式分解。實訓考核評價體系根據項目化課程進行改進，最終的成績由形成性考核、技能考核、終期考核組成。形成性考核即過程考核，關注實訓過程中的態度、實訓項目實施情況、實訓報告完成情況等。技能考核是工作結果考核，根據完成情況進行評價。因此，在構建實訓在線考核體系平臺時，充分考慮以上因素，確立了如圖1所示的功能模塊。

圖1 實訓在線考核系統平臺

2.1 課程模塊主要功能

課程模塊主要是對實訓課程的簡介，包括課程內容結構、考核系統的使用說明，并進行用戶名、密碼、驗證碼等的身份認證，登錄系統。

2.2 學生模塊主要功能

個人信息是進行個人資料的修改，如密碼、界面、頭像、聯系方式等的修改。實訓信息由兩部分組成：實訓通知是接收所在班級的實訓課程的相關信息，如實訓時間、考核時間；教師評價是接收教師根據學生學習過程而進行的個別輔導。在線練習是選擇合適的項目進行各種題型的練習，并可查閱之前已完成的項目、個數、具體情況，獲得在線的形成性考核成績。實訓報告的主要作用是在線遞交每個項目的實訓報告，獲得教師對每個項目的反饋情況和在線技能考核成績。在線考核是在規定時間內進行在線考核，獲得期終考核成績。成績查詢是學生查詢自己的各項成績和總評成績，并可查看排名前五位的同學的成績。

2.3 教師模塊主要功能

練習管理是按班級對學生練習過程的監控，查看學生在線時長、完成項目個數、完成情況，并進行個體化輔導。報告管理是批閱學生遞交的實訓報告，進行反饋，評價完成情況，給出學生在線的技能考核成績。閱卷管理是查看機器閱卷的期終考核成績，進行考核試卷的閱卷，如有必要可采用人工閱卷。成績管理是查閱各班學生各項成績，輸入學生在真實場景中實際操作的成績，得出總評成績。

2.4 管理員模塊主要功能

用戶管理用于導入學生班級名單，教師用戶名和密碼修改等。題庫管理是按題型、項目、知識點、難易程度等進行題目導入，也可進行題目的批量導入。考核管理是進行考核時間的設定，按題型、分值、難易度、知識點分布自動組卷。公告管理用于發布實訓時間、考核時間等公告。

3 試題設計

3.1 操作題設計

此系統試題設計中需解決的最關鍵問題是基于虛擬現實技術的操作題。虛擬實訓應與現實保持一致性、高度交互性和信息反饋。在已有的虛擬實訓車間，僅提供正確的操作動作和流程，而學生實際考核時并不能完全按照正確操作來進行，因而需充分考慮操作過程中事件的發展方向，并制定詳細的評分細則，用以對學生的掌握程度進行客觀和公正的評分。

每個實訓項目由1～3個操作題目組成。每個操作題目由12～32的動作構成，根據動作數目不同，各題目的分值也不同。在虛擬實訓環境中，完全按正確的順序操作，該小題可得滿分。但學生操作時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進行，從而產生異常結果。在試題設計時要將動作進行分類，預測事件發展走向。以操作題“領料”為例，學生的操作可分為四種(如圖2所示)。

圖2 操作題設計過程舉例

(1)開始動作

開始運作是整個項目一開始可點擊的動作，通常一個項目中只有2～5個動作可作為開始動作。如果學生點擊的運作不屬于開始動作，操作無法開始；如果點擊的開始動作不是標準答案，計分只能從點擊位置開始計分。如“領料”項目中有兩個開始動作，可以先打開紫外燈，也可先打開傳遞窗門。

(2)跳過動作

在項目操作過程中，一般按順序依次進行，如不做某項動作，仍可繼續進行的稱為跳過動作。跳過動作不得分。但有些動作跳過后到某個階段會產生嚴重后果，如操作題“制水”中未檢查所有閥門打開即開啟制水設備，會導致水管爆裂，則該題記為零分。

(3)必需動作

不做此項動作，操作無法進行的稱為必需動作。如“領料”中第三個動作，如未取出物料，不能進行之后的“放入接料桶”“貼標簽”等動作，故為必需動作。

(4)返回動作

一般而言，動作跳過后不可返回，但有些動作跳過后可在一定范圍內返回進行補救，這樣的動作即為返回動作，返回動作不得分，但因補救及時不會造成不良后果，后面的動作仍可得分。

同一動作可能既是開始動作又是跳過動作，可能既是跳過動作又是返回動作。在試題設計時嚴格按真實場景中事件發生情況進行分析，從而使虛擬現實操作結果符合事實邏輯。

3.2 其他題型設計

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

4 平臺開發

B/S(瀏覽器/服務器)結構是Web興起后的一種網絡結構模式。Web瀏覽器，如Internet Explorer是客戶端最主要的應用軟件。采用B/S結構使客戶端統一，系統功能集成于服務器上。其最大的優點是可在任何可以上網的計算機上進行操作，系統擴展時只需服務器升級和修改源程序，客戶端不用下載軟件即可升級，降低了客戶端的成本，簡化了安裝、維護和使用。但該系統對服務器有一定的要求。

建立在線考核系統后，學生可經由校內局域網任一客戶端通過Web瀏覽器向Web服務器提出請求，通過驗證后Web服務器把主頁傳送給客戶端，客戶機接收并顯示考核內容。Web服務器接收學生通過客戶端提交的答案，再向數據庫服務器提出數據處理申請，數據庫服務器對數據庫進行查詢、修改、更新，將運行結果交給Web服務器，再由Web服務器將評分結果返回客戶端。

本系統是一個基于MVC模式的SSH+Ajax框架設計的JavaEE平臺的Web應用，系統設計以Strust2，Spring3，Hibernate3以及用來增加系統靈活開發和增加客戶體驗的Ajax框架的多層整合架構體系。具體系統架構如圖3所示。

圖3 系統整體架構圖

5 結束語

作為浙江省優勢專業建設中的建設重點和特色，基于虛擬現實技術和互聯網技術構建的藥物制劑綜合技能訓練實訓在線考核系統，具有以下特點：(1)采用虛擬現實技術進行實訓在線考核，擺脫了場地、時間限制，實訓設備更新速度快，經費少。利用在線考核系統中的練習模式，學生可以反復操練，強調實踐性。(2)考核系統中的與知識點相關的題目，使實訓考核不僅針對學生的實操過程進行評價，還體現了對學生的思維過程進行考核，避免了學生學習實訓時只掌握按開關的操作，而是對動手和動腦進行綜合考核。(3)計算機自動組卷、評測結果，能大大提高測評能力，同時可減少人力投入，提高工作效率，充分體現公平性。(4)適用于國內醫藥類院校的藥物制劑技術及相關專業的實踐教學及考核，可進行資源共享。可以彌補一些院校無校內實訓基地或基地內設備較為陳舊、缺乏經費更新等不足，只需利用機房和校園網即可實施實訓教學及考核。

隨著高職教育課程改革的大力推進以及國家對實踐課程的重視，實踐課程的考核體系也相應提高了要求。本文將虛擬現實技術與互聯網技術的在線考核系統進行整合，對實訓在線考核系統的設計提供了新的思路。

[1] 金根中,吳雄彪,成軍.基于實訓過程的考核模式研究與實踐[J].職業教育研究,2009(1):105-106.

[2] 陳浩磊,鄒湘軍,陳燕.虛擬現實技術的最新發展與展望[J].中國科技論文在線,2011(1):1-5.

[3] 仝兆景,張科,楊藝.運用VRML提高模像直觀的教學創新與研究[J].中國現代教育裝備,2011(5):38-40.

[4] 張建武,孔紅菊.虛擬現實技術在實踐實訓教學中的應用[J].電化教育研究,2010(4):109-112.