免疫學實驗視頻結合虛擬實驗的在線教學體會①

王福財 林俊生

(華僑大學醫學院，泉州 362021)

2020年春季由于受新冠肺炎疫情的影響，全國各地高校積極響應教育部“停課不停學”的倡議，因此各種各樣的在線教學已普遍成為學生知識獲取方式。目前高校中，理論授課從線下轉到線上的方式已逐漸被人們所接受，但是實驗教學做法不一，有的開展了以實驗視頻教學為主的在線教學，有的開展了以虛擬仿真實驗為主的在線教學，有的實驗課無法開課，有的實驗課留著復學后補課，等等。因此，疫情當前，如何開展“停課不停學”，如何在教師與學生之間、學生相互之間不見面的情況下，保證在線教學與線下課堂教學質量實質等效，成為實驗教學中一項亟待解決的教學難題[1]。

醫學免疫學是生命科學和醫學領域中一門重要的基礎性、前沿性和支柱性學科，其實驗技術專業性強且更新快，而且在現實中實驗教學受實驗學時、實驗經費、儀器設備等諸多限制，各個醫學高等院校開展的實驗項目數量不等，實驗內容也不盡相同[2]。近年來，在國家政策引導下，免疫學虛擬仿真實驗項目越來越多。虛擬仿真實驗具有成本低、安全性高、可重復操作等優點，能夠提升教學質量，提高學生創新意識和能力，在醫學實驗教學中具有廣闊的應用前景[3]。因此，如何充分利用現有的虛擬仿真實驗平臺，開展符合自身學校實際情況的在線實驗教學，成為大家關注的熱點話題。

本文在我校本科生免疫學實驗教學中，開展了MOOC視頻結合虛擬仿真實驗穿插于理論教學法進行在線實驗教學。首先，充分利用已拍攝完成的免疫學實驗視頻在中國大學MOOC平臺開展在線教學；然后，通過醫學魔課(MOEC)虛擬仿真實驗平臺中相應的虛擬仿真實驗項目進一步開展在線實驗教學，并在中國大學MOOC平臺進行學習交流、完成實驗報告及答疑討論等教學活動；最后，教學評價通過收集兩個平臺學生的學習數據及問卷調查進行綜合評價分析。本文采用MOOC視頻結合虛擬仿真實驗穿插于理論教學法在本科生免疫學實驗中開展在線實驗教學并進行了初步實踐與評價分析。

1 對象與方法

1.1研究對象 選取華僑大學醫學院2018級藥學專業52名本科生及2018級臨床醫學專業56名本科生進行教學實踐與評價分析。

1.2教學方法

1.2.1疫情下MOOC視頻結合虛擬仿真實驗穿插于理論教學法的形成 根據免疫學實驗教學大綱的要求(6個實驗項目，共計18學時，表1)，本教學團隊2019年已通過學校精品在線課程“免疫學”建設經費資助，完成在中國大學MOOC平臺“免疫學”課程上線。免疫學課程以人民衛生出版社第七版《醫學免疫學》教材為主要參考教材，把理論教學與在線實驗視頻教學相融合，將實驗教學項目拍攝成教學視頻穿插于相應的理論課章節之中，作為免疫學實驗課課前預習及課后復習的重要輔助教學材料。

由于受新冠肺炎疫情影響，在“停課不停學”的指導方針下，本團隊及時與免費向我校開放的醫學魔課(MOEC)虛擬仿真實驗教學平臺的工作人員進行對接，從MOEC虛擬仿真實驗平臺中選取了免疫學教學大綱對應的實驗項目開展在線教學(共7項虛擬仿真實驗，分別用A～G編號，以方便后期統計分析)，事先讓平臺工作人員幫忙把學生名單導入相關實驗項目中。具體的虛擬仿真實驗免疫學實驗項目內容及授課安排，見表2。

1.2.2疫情下MOOC視頻結合虛擬仿真實驗穿插于理論教學法的實施 采用MOOC視頻結合虛擬仿真實驗穿插于理論教學法進行免疫學實驗在線教學實踐。在中國大學MOOC平臺開展免疫學理論教學的同時，把免疫學實驗在線視頻教學與理論教學相結合，讓學生加深理論知識的理解，同時作為開展虛擬仿真實驗教學的課前預習(表1)。例如：首先，把表1中的實驗項目1“檢測抗原和抗體的體外實驗1：凝集反應-ABO血型鑒定”以及實驗項目2“檢測抗原和抗體的體外實驗2：沉淀反應-雙向免疫擴散”，分別穿插于第四章《抗體》章節中進行在線視頻教學；然后，學生在掌握相關的抗原抗體基本理論知識后，為了讓學生更好地理解抗原抗體的結構及其意義，要求學生通過MOEC虛擬仿真實驗教學平臺，進一步完成對應的虛擬仿真實驗項目A“ABO血型鑒定和交叉配血”以及虛擬仿真實驗項目B“沉淀反應虛擬仿真教學軟件”等(表2)。在線平臺允許學生多次重復操作直到完全掌握、獲得滿分為止。平臺后臺會自動記錄實驗過程中學生學習過程的大數據，包括學生進行虛擬實驗操作的學習進度、學習次數、累計學習時長以及綜合評定得分等。教師在實驗在線教學過程中，注重引導學生發現問題，并通過微信群、QQ群或中國大學MOOC平臺的討論區及時在線解決問題。如果是比較簡單及共性的問題，采取師生或生生之間進行答疑；如果是比較難及個性的問題，引導學生線下查找資料后再進行在線討論。在整個免疫學實驗教學過程中，教師不再是教學主體，而是在學生自行在線視頻學習后，督促及協調學生完成虛擬仿真實驗操作，針對實驗過程中學生發現的問題引導學生如何解決問題，在線開展“以學生為主，教師為輔”的自主式學習。實驗課后，通過中國大學MOOC平臺的作業區，讓學生及時拍照上傳每次的實驗報告。實驗報告內容，包含實驗項目名稱、實驗日期、實驗原理、實驗材料、方法與步驟、實驗結果、結果分析與討論等。教師對學生上傳的實驗報告進行逐一批改。針對學生實驗報告存在的問題、結果分析與討論中學生的疑問與不足及時予以在線反饋。

表1 免疫學實驗項目MOOC視頻教學內容及授課安排Tab.1 MOOC video teaching content and teaching arrangement of Immunology experimental project

表2 免疫學虛擬仿真實驗項目內容及授課安排Tab.2 Content and teaching arrangement of virtual simulation experiments of Immunology

1.3疫情下MOOC視頻結合虛擬仿真實驗穿插于理論教學法的教學評價

1.3.1問卷調查 采用問卷星小程序，通過微信群、QQ群等方式發布在線調查問卷，主要針對教學條件、教學內容、教學效果及存在問題等多方面進行自行設計，學生以不記名形式完成調查問卷。

1.3.2虛擬仿真實驗平臺的在線教學評價 MOEC虛擬仿真實驗教學平臺的后臺會自動記錄學生學習活動，包括學生進行虛擬實驗操作的學習進度、學習次數、累計學習時長以及綜合評定得分等。根據后臺導出的學生學習情況，進行綜合分析。

1.3.3MOOC平臺的在線教學評價 根據中國大學MOOC平臺后臺導出的學生實驗報告完成情況、實驗視頻觀看及在線討論等情況進行綜合評價，對于完成度較好的學生予以適當加分。實驗報告采用統一格式要求，每周實驗課結束后，讓學生及時通過中國大學MOOC平臺的作業區拍照上傳實驗報告。教師主要根據實驗報告卷面是否整潔、格式是否規范、實驗原理是否完整、實驗結果記錄及處理是否正確、結果分析與討論是否充分等5項基本標準進行統一評定，其中5項完成度均較好為優秀，4項完成度較好為良好，3項完成度較好為基本合格，其他的為不合格。

2 結果

2.1調查問卷反饋 在線發放調查問卷108份，收回問卷94份，其中有效問卷94份，回收率為87.04%，有效率為100%。

2.1.1教學條件方面 ①學生對虛擬仿真實驗的了解度：10.64%的學生以前從未聽過虛擬仿真實驗，46.81%的學生雖然聽過但以前沒做過虛擬仿真實驗，僅有42.55%的學生以前做過虛擬仿真實驗；②操作過程中主要存在問題：34.04%的學生認為網絡不穩定影響較大；48.94%的學生認為使用電腦不方便影響較大；51.06%的學生認為操作虛擬軟件有困難影響較大。

2.1.2教學內容方面 ①虛擬仿真實驗項目內容：85.11%的學生認為目前開設的7個虛擬仿真實驗項目已能滿足免疫學實驗課要求；78.72%的學生認為《ABO血型鑒定及交叉配血實驗》比較簡單；70.21%的學生認為《小鼠脾單個核細胞分離和計數觀察》及《抗血清制備及效價測定——血清抗體效價的檢測虛擬仿真教學軟件》相對較難；②虛擬仿真實驗與現實實驗的結合度：93.62%的學生認為虛擬仿真實驗可作為實驗課前預習及實驗后復習的有效手段；89.36%的學生認為虛擬仿真實驗可作為現實實驗教學的輔助手段，只有部分實驗項目取代現實實驗。

2.1.3教學效果方面 89.36%的學生認為該教學法有助于提高學生學習的主觀能動性；93.62%的學生認為該教學法有助于學生更好地掌握實驗基本知識及操作技能；85.11%的學生認為該教學法有助于培養學生的創新性思維；87.23%的學生認為該教學法有助于提高學生發現問題及解決問題的能力；91.49%的學生對虛擬仿真實驗教學較為滿意，愿意向其他同學推薦免疫學虛擬仿真實驗。

2.2虛擬仿真實驗平臺的在線教學評價 實驗結束后，收集了MOEC虛擬仿真實驗教學平臺藥學班52名學生和臨床醫學班56名學生的學習次數、累計學習時長、最終評定得分等，進行虛擬仿真實驗學習，評價統計數據來自MOEC虛擬仿真實驗教學平臺，見表3。

表3 虛擬仿真實驗平臺各學習指標的分析結果(n=108，%)Tab.3 Analysis results of each learning index of virtual simulation experiment platform(n=108，%)

2.3MOOC平臺的在線實驗教學評價 實驗結束后，收集了中國大學MOOC平臺藥學班52名學生和臨床醫學班56名學生的在線學習數據，根據學生實驗報告完成情況、實驗視頻觀看及在線討論等情況進行綜合評價。數據分析發現，實驗視頻觀看及實驗報告的完成率均為100%；實驗報告書寫較為整潔規范，學生實驗報告教師評價的優良率高于80%。

3 討論

新冠肺炎疫情期間，為了達到“停教不停學”以及線上線下教學效果“實質等效”的教學目標，我國各大高校不斷探索適合自身校情的在線教學方式。結合我校實際情況及教學大綱安排，本團隊也不斷探索適合我校免疫學實驗在線教學的教學方法。

采用MOOC視頻結合虛擬仿真實驗穿插于理論教學法進行免疫學實驗在線教學實踐。首先，在相關理論課章節中，穿插在線實驗視頻進行教學，可以讓學生理論聯系實際，使得理論課不會太枯燥，同時可作為實驗課的課前預習，初步掌握實驗原理及實驗內容，平臺可記錄學生進行課前預習及質疑討論的情況，不同于以往只是簡單地讓學生完成實驗預習報告，無法真正掌握學生預習情況，做到心中有數，避免盲目地進行實驗操作，是學生進行實驗課前預習一種行之有效的輔助教學手段[4]。其次，根據疫情線上教學需要，選取符合我校教學大綱要求的虛擬仿真實驗項目開展在線實驗教學，取得一定的教學效果但也發現不少的教學問題。學生反映虛擬仿真實驗存在一些問題：例如，由于需要較流暢的網絡條件以及計算機設備(大多數不支持手機端操作)，導致有一部分學生無法按時完成實驗操作；實驗過程中，每個項目制作的軟件要求及技術不同，導致學生每個實驗都得去熟悉軟件操作要求，需要反復摸索才能獲得實驗分；虛擬仿真實驗平臺無法進行在線討論答疑；目前虛擬仿真實驗無法像現實實驗體驗感那么強，有些實驗做完很容易忘記，其制作技術有待進一步優化等問題。學生也提出虛擬仿真實驗具有不少的教學優勢：例如，學生自由進出虛擬實驗室，視頻可以反復觀看直到掌握為止，實驗操作也可以在線反復操作，不受時間、空間、經費、設備、安全性等因素限制，具有很好的重復性，大大加強學生對實驗理論學習及基本操作能力訓練，有利于提高學生學習的主觀能動性、有助于學生更好地掌握實驗基本知識及操作技能、培養創新性思維、提高學生發現問題及解決問題的能力等[5]。但目前由于虛擬仿真實驗制作技術的限制，實驗教學的內容尚不能全部采用虛擬仿真實驗。因此，在安排實驗教學體系時，應根據自身學校實際情況整合實驗資源，協調虛擬仿真實驗與現實實驗的學時比例，達到優化免疫學實驗教學體系的最佳效果[6]。

疫情期間，充分利用平臺資源開展MOOC視頻結合虛擬仿真實驗穿插于理論教學法對免疫學實驗教學進行了初步實踐，取得了較好的在線實驗教學效果，但也存在一些無法替代的現實實驗教學問題。各種在線教學平臺為我們提供了學生學習過程中的大數據以及在線交流工具，但是如何做好線上與線下教學相結合以及如何做好虛擬仿真實驗與現實實驗相融合，形成一套更適合我校的免疫學實驗的教學方案，還需要在以后的免疫學實驗教學實踐中不斷探索并加以改進完善。