生理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建及過程性評價的探究

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)實驗教學(xué)可以幫助學(xué)生理解和驗證相關(guān)理論知識，培養(yǎng)學(xué)生實際動手能力，激發(fā)學(xué)生對生理科學(xué)研究的興趣。因此，生理學(xué)實驗課程成為學(xué)生理解理論知識的重要手段[1]。傳統(tǒng)的生理學(xué)實驗教學(xué)方法以“教師演示—學(xué)生模仿—書寫實驗報告”的模式為主。教師先通過示教讓學(xué)生掌握動物實驗的操作步驟，學(xué)生聽完教師講解后開始實驗操作，按照實驗要求記錄實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)面對面實驗教學(xué)容易受到實驗動物、時長、經(jīng)費等因素的影響，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)生對知識的掌握，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)實驗教學(xué)中存在的問題

（1）生理學(xué)實驗主要以活體動物作為研究對象，通常學(xué)生沒有進行多次實驗嘗試的機會，實驗過程中很容易因害怕和緊張以及對實驗操作不熟悉和操作失誤導(dǎo)致實驗動物死亡，最終得不到預(yù)期的實驗結(jié)果。

（2）實驗過程中大多數(shù)學(xué)生只是根據(jù)實驗步驟和教師的演示進行模仿操作，認為實驗課只是操作課，只動手不動腦，逐漸降低了對實驗課的興趣，課后學(xué)生書寫實驗報告也只是對實驗對象的簡單描述和對實驗原理的復(fù)述，不能培養(yǎng)學(xué)生思考和創(chuàng)新能力。

（3）教師很難掌握每個學(xué)生的每個實驗操作步驟是否正確，課后只能通過實驗報告來進行考核和評價，實驗教學(xué)效果并不理想。

2 虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)在生理學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)用的優(yōu)勢

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

（2）在利用虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)的過程中，學(xué)生可以及時發(fā)現(xiàn)自己在實驗過程中出現(xiàn)的錯誤操作，并進行自我評價。同時教師可以通過后臺各項數(shù)據(jù)，及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，在課上進行針對性教學(xué)，從而提高實驗成功率。

（3）生理學(xué)實驗課時間有限，課上示教耽誤學(xué)生實驗時間，虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)可以為學(xué)生提供微課和真實實驗視頻等多媒體教學(xué)資源，從而彌補生理學(xué)實驗教學(xué)中的不足。

（4）虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)可以利用三維圖形圖像技術(shù)模擬真實情景并在實驗過程中設(shè)計一系列具有內(nèi)在邏輯的問題鏈，充分調(diào)動學(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)生在實驗過程中進行積極思考和創(chuàng)新[2-6]。

周莉[7]分別采用虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)和傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法進行內(nèi)分泌生理學(xué)教學(xué)，結(jié)果顯示，使用虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)的學(xué)生在考核成績、教學(xué)滿意度、對實驗教學(xué)效果的評價等方面都優(yōu)于采用傳統(tǒng)實驗教學(xué)方法的學(xué)生[7]。虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)可以彌補傳統(tǒng)生理學(xué)實驗教學(xué)的不足，但虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)不能替代真實的實驗操作。因此，只有將虛擬仿真實驗和真實實驗有機結(jié)合，各自最大限度發(fā)揮其優(yōu)勢，才能提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

3 生理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建

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

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

圖1 生理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)實施流程圖

在實驗課前階段，學(xué)生通過觀看虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)上的實驗操作視頻和其他學(xué)習(xí)資料等完成自主學(xué)習(xí)任務(wù)，再利用人機操作互動進行練習(xí)。在實驗過程中教師還會設(shè)計一系列具有內(nèi)在邏輯的問題鏈，完成啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)式教學(xué)可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使學(xué)生主動思考，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)。同時學(xué)生在實驗中遇到疑難問題可以及時在系統(tǒng)上討論，教師還可以進行針對性答疑。最終系統(tǒng)會將每個學(xué)生的答題情況、實驗操作情況、時間和完成率、疑難問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。

在實驗課上主要進行實操，教師針對學(xué)生第一階段自主學(xué)習(xí)反饋進行重點講解。學(xué)生分組討論，根據(jù)疑難問題開拓思維自主設(shè)計探究性實驗，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)理論知識選擇科學(xué)、合理、新穎的實驗題目，實驗題目確定好后進行實驗操作，實驗結(jié)束書寫實驗報告。在課程最后，學(xué)生以小組為單位上臺做報告，教師可以根據(jù)學(xué)生課堂表現(xiàn)評價學(xué)生動手能力、實驗創(chuàng)新性及可行性等。這樣既能培養(yǎng)學(xué)生的動手能力，又能培養(yǎng)學(xué)生觀察問題、分析問題和解決問題能力。

在實驗課后學(xué)生也可以使用虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)反復(fù)操作進行課后鞏固和復(fù)習(xí)，還可以進行網(wǎng)上測試。同時系統(tǒng)還可以將每個學(xué)生的自主學(xué)習(xí)情況和測試情況反饋給學(xué)生，學(xué)生能及時查看并進行自我評價，找到自己的薄弱環(huán)節(jié)進行強化。

4 生理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)評價指標(biāo)的建立

傳統(tǒng)的生理學(xué)實驗課程考核制度存在著明顯的弊端，課程考核注重終結(jié)性評價，忽視過程性評價[8]。過程性評價主要是對教學(xué)過程進行動態(tài)評價，采取目標(biāo)與過程并重的價值取向，對學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果進行全面評價[9]。本研究引入過程性評價體系建立生理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)評價指標(biāo)。目前國內(nèi)學(xué)者在醫(yī)學(xué)課程教學(xué)中利用“問卷星”等軟件對學(xué)生進行隨堂提問，根據(jù)學(xué)生的答題互動表現(xiàn)進行過程性評價[10]。生理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)可以及時統(tǒng)計學(xué)生實驗操作步驟的正確率、實驗操作時長、操作出錯率、實驗操作過程中的答題情況，適合建立過程性評價體系。生理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)過程性評價指標(biāo)包括學(xué)生登錄平臺次數(shù)、實驗操作時長、平臺其他資料及視頻觀看完整度、實驗步驟正確率、實驗操作正確率、互動答題正確率和互動交流次數(shù)。

5 結(jié)語

筆者對我校采用虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)的2017級臨床專科學(xué)生做了教學(xué)滿意度問卷調(diào)查，97.4%的學(xué)生認為生理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)和真實實驗操作結(jié)合學(xué)習(xí)效果更好。其中，94.5%的學(xué)生認為生理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)能幫助快速熟悉實驗器材和實驗操作；94.8%的學(xué)生認為通過虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)能夠了解自己的學(xué)習(xí)情況。生理學(xué)虛擬仿真實驗教學(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)生的自主評價能力，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)反饋對學(xué)生進行過程性評價，及時根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況調(diào)整實驗教學(xué)，從而提高教學(xué)質(zhì)量。