衛(wèi)生檢驗專業(yè)虛擬仿真實驗教學的探索

盛 杰， 金忠秀， 黃 芬， 郝加虎， 陶芳標

(安徽醫(yī)科大學 公共衛(wèi)生學院， 合肥 230032)

0 引 言

衛(wèi)生檢驗專業(yè)是公共衛(wèi)生與預防醫(yī)學領(lǐng)域中的重要組成，以分析化學、儀器分析、微生物檢疫為基礎(chǔ)、同時又與基礎(chǔ)醫(yī)學、臨床醫(yī)學和預防醫(yī)學相互交叉滲透的一門綜合性的應用型學科[1]。作為一門實驗型學科,教學上圍繞檢驗技術(shù)這一核心，不但要求學生掌握專業(yè)理論知識,還要培養(yǎng)學生的實驗技術(shù)操作能力，提高創(chuàng)新思維，以應對衛(wèi)生檢驗工作中的新情況新要求。長期以來，衛(wèi)生檢驗專業(yè)實驗教學多以傳統(tǒng)模式為主，隨著現(xiàn)代數(shù)字網(wǎng)絡技術(shù)和教育技術(shù)的發(fā)展，預防醫(yī)學領(lǐng)域中以互聯(lián)網(wǎng)絡為基礎(chǔ)的各類知識的傳授、學習逐漸成為教學發(fā)展的一種趨勢，其中虛擬仿真實驗是一項受到學生歡迎的教學模式[2-3]。為此實驗中心于2017年引入上海夢之路數(shù)字科技有限公司研發(fā)的預防醫(yī)學虛擬仿真實驗項目用于實驗教學中，選擇了2015級衛(wèi)生檢驗專業(yè)27名學生為對象進行了初步調(diào)查，學生的反映是積極和正面的，對今后的虛擬仿真實驗教學是積極的探索。

1 專業(yè)實驗教學的現(xiàn)狀及改革的必要性

衛(wèi)生檢驗專業(yè)在我校預防醫(yī)學學科中起步較晚，目前的實驗教學課程仍以傳統(tǒng)驗證性實驗項目為主，多采用“教師理論講授，學生操作驗證”的常規(guī)套路施行，教學方法單一也讓學生對實驗探索缺乏興趣[4]。現(xiàn)在的衛(wèi)生檢驗實驗課程注重實驗室檢測技能培訓，對人群現(xiàn)場、環(huán)境資料的獲取能力培養(yǎng)相對較少，特別對突發(fā)公共衛(wèi)生事件現(xiàn)場模擬實驗訓練條件缺乏，導致此類實驗很難開展。實驗教學的學時安排緊張，衛(wèi)生檢驗專業(yè)的學制是4年，相比5年制的預防醫(yī)學專業(yè)理論課時數(shù)未有減少，因此相應的實驗教學學時不足，在專業(yè)人才培養(yǎng)計劃未調(diào)整情況下，使得開設(shè)的實驗課程數(shù)目明顯不足。還有實驗教學資源相對短缺，目前檢驗專業(yè)招生人數(shù)雖未有明顯增加，但其他專業(yè)增加的生源擠占了原有資源分配，包括實驗場地、經(jīng)費、實驗器材等，為應對和解決這些問題實驗教學改革勢在必行。改革不但是為解決目前存在問題的需要，也是適應衛(wèi)生檢驗學新的發(fā)展需要，原來按部就班的實驗教學體系不能完全滿足互聯(lián)網(wǎng)時代培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需求，需要計算機網(wǎng)絡體系輔助完成部分自動化、智能化和高通量的檢驗實驗[5]。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》指出，“信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視”，并把“加快教育信息化進程”單獨作為一部分進行了專門的闡述[6]。《教育部關(guān)于開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設(shè)工作的通知》(教高函[2018]5號)文件中指出，虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)工作必須堅持“學生中心、產(chǎn)出導向、持續(xù)改進”的原則，突出應用驅(qū)動、資源共享，將實驗教學信息化作為高等育系統(tǒng)性變革的內(nèi)生變量，以高質(zhì)量實驗教學助推高等教育教學質(zhì)量變軌超車，助力高等教育強國建設(shè)[7]。這些都是實驗教學改革的動力。

2 專業(yè)虛擬仿真實驗教學的探索

2.1 虛擬仿真平臺的建設(shè)

衛(wèi)生檢驗專業(yè)實驗教學是學生從理論知識轉(zhuǎn)變?yōu)閷嶋H工作能力的有效途徑，是理論聯(lián)系實際的重要手段，實驗教學效果如何對學生技能培養(yǎng)至關(guān)重要。近年來，虛擬仿真技術(shù)已在許多專業(yè)的實驗教學中得到廣泛應用，通過三維仿真實驗平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)實驗教學模式難以達到的教學效果，可使抽象枯燥的教學變得豐富多彩，教學過程變得更加直觀、生動，提高了學生參與實驗的主動性和教學效果[8-9]。我校預防醫(yī)學實驗教學示范中心作為國家級的實驗教學平臺，近來在這方面做了一些有益的嘗試，建立了預防醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心,圖1所示為中心網(wǎng)站和平臺使用指南。

圖1 預防醫(yī)學實驗教學中心網(wǎng)站和平臺使用指南

預防醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心以Internet為基礎(chǔ)，支持分布式的資源服務器，支持在不同時間、空間和任意終端上訪問實驗資源、可以實施網(wǎng)上考試等功能，資源項目的表現(xiàn)形式有圖片、文字、視頻、二維、三維交互動畫等，教學過程中不受時間、地點限制，實現(xiàn)了真正意義上的隨時隨地自主學習目標。教學中心目前有色譜儀器分析操作、公共衛(wèi)生應急處置訓練等十個實驗項目，根據(jù)計劃中心將陸續(xù)增添預防醫(yī)學類實驗內(nèi)容，以滿足學院不同專業(yè)的需求。

2.2 虛擬仿真項目在實驗教學中的應用

2.2.1資料與方法

(1) 資料。衛(wèi)生檢驗技術(shù)專業(yè)2015級本科班27人，教材選用2015年人民衛(wèi)生出版社李磊/高希寶主編的《儀器分析》，理論授課內(nèi)容是高效液相色譜。

(2) 教學方法。對學生采用高效液相色譜分析儀操作虛擬仿真項目輔助，實施學習和考核過程相結(jié)合的教學方法。

(3) 教學過程。① 在結(jié)束理論課時要求學生對該理論知識部分能理解和掌握，課后授權(quán)該班級學生可以在預防醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心網(wǎng)站上進行注冊(見圖2)，每位同學取得自己的賬號后可以對高效液相色譜分析儀操作項目進行實驗課前的自主學習，學習的內(nèi)容包括掌握實驗目的和原理、熟悉實驗儀器和方法，之后可以觀看教學錄像學習實驗過程，每位同學在自主學習時對關(guān)鍵步驟和內(nèi)容都設(shè)有問答題目，共30個，并給出答案和評判結(jié)果計100分，圖3顯示部分實驗內(nèi)容截圖，包括對照品制備、樣品制備、流動相配制、樣品分析及數(shù)據(jù)處理等。② 在實驗教學課開始之前查看學生的自主學習結(jié)果，評判分數(shù)在90分以上者可以允許操作儀器，不達標者在老師講解以后繼續(xù)模擬實驗直至符合要求才可以進入下一環(huán)節(jié)。③ 實驗結(jié)束后的部分，該虛擬項目在線課程管理包括學習內(nèi)容、資源、作業(yè)、測驗、討論(見圖4)。學生在實驗課后可以的作業(yè)、報告等項都是網(wǎng)上在線完成，老師和學生之間的交流、答疑以及補充相關(guān)課程的資源，擴展學習的深度和廣度也是在此進行。

圖2 注冊界面

圖4 在線課程管理界面

2.2.2結(jié)果

實驗課授課和觀摩教師認為，該教學方式效果好，學生在課前、課中和課后都能積極主動參與學習過程。課前的自主學習積極認真，準備充分；課堂上師生互動良好，氣氛活躍；課后學生能及時完成作業(yè)，積極思考問題，知識點理解和分析較為深入，學生課后在線問題也比平時多；在該平臺上學生測驗成績均在75分以上，其中≧90分者8名，是一次成功的實驗教學。

在課程結(jié)束后對該次教學以問卷表的形式進行了滿意度調(diào)查，參與本實驗課的學生以無記名方式填寫，共發(fā)放問卷27份，回收27份，回收率和有效率均100%(見表1)。其中問卷表中促進課前預習(92.6%)、促進學習的獨立性(85.2%)、能激發(fā)學習興趣與積極性(81.5%)、提高實驗操作水平(96.3%)、接受這種教學模式(88.9%)等各項的正面意見在90%左右；而對在線討論分析、課堂氣氛的活躍、培養(yǎng)團隊合作意識、增強溝通交流能力等項有超過70%是正面意見；有一半的意見認為該教學模式還有改進的空間。從問卷調(diào)查的結(jié)果可看出，學生對虛擬仿真實驗教學輔助模式的實施是持積極態(tài)度。

表1 學生對虛擬仿真教學模式的滿意度調(diào)查

2.2.3討論

高效液相色譜分析儀操作實驗教學課程經(jīng)任課教師認真準備和衛(wèi)生檢驗專業(yè)學生的積極參與已經(jīng)完成，實驗教學結(jié)果顯示該虛擬仿真實驗項目的整體應用效果較好，主要表現(xiàn)在對學生預習課程產(chǎn)生顯著作用，這與該系統(tǒng)的交互性、直觀性、沉浸感的特點相關(guān)聯(lián)[10]。學生在虛擬仿真實驗系統(tǒng)上可以積極、自主學習，因為該學習過程循環(huán)可逆，系統(tǒng)有詳細的規(guī)范操作、演示視頻、文字說明等，學生可根據(jù)自己實際學習進度調(diào)整學習過程，激發(fā)學生學習興趣。以虛擬仿真實驗系統(tǒng)為輔助，基于學生對高效液相色譜儀原理、操作步驟的預習，教師講解與實際操作虛實結(jié)合，幫助學生理解實驗原理，掌握實驗技術(shù)，提升實驗成功率，有利于教學質(zhì)量的提高，這在虛擬仿真系統(tǒng)有助于提高液相色譜實驗操作水平的調(diào)查結(jié)果中得到直觀反映，也與其他專業(yè)應用虛擬仿真實驗教學的結(jié)果相同[11-15]。從調(diào)查結(jié)果中還可以看出這種教學手段有助于活躍課堂氣氛、培養(yǎng)團隊合作意識、增強溝通交流能力，學生在實驗課前已做了預習，對課程有一定了解和掌握，學生的負重感減輕；同時初次接觸該系統(tǒng)學生存在新鮮和好奇，因此課堂上教師容易調(diào)動學生的積極性，產(chǎn)生活躍的氛圍，這也是實驗教學過程中積極追求的一種境況。

調(diào)查結(jié)果還顯示超過50%的學生認為該系統(tǒng)仍然有改進的空間，在教學過程中部分學生感覺該系統(tǒng)實驗原理與操作結(jié)合效果欠佳，除去因初次體驗不夠熟悉系統(tǒng)原因外，在虛擬仿真實驗系統(tǒng)的建設(shè)及其應用中，如何減少學生對知識掌握程度以及綜合能力的差異在應用系統(tǒng)過程中出現(xiàn)的困難，如何進一步加強基礎(chǔ)知識與實踐操作的結(jié)合是完善該系統(tǒng)所需要克服的問題。

3 結(jié) 語

高效液相色譜分析儀操作虛擬仿真實驗系統(tǒng)在衛(wèi)生檢驗學實驗課程中的應用效果較好，得到參與實驗教學師生的肯定，虛實結(jié)合可以提高教學質(zhì)量，是培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力的有效途徑，這為今后虛擬仿真實驗教學的全面鋪開提供了有益的探索。