多元化網絡教學模式在機能實驗學課程教學中的應用

吳曉燕，袁藝標，施睿臻，高 晴，戚曉紅

(南京醫科大學基礎醫學國家級實驗教學示范中心，江蘇 南京 210029)

醫學是一門實踐性極強的學科,機能實驗學是培養和提高醫學生基本操作技能和創新能力的重要環節。信息時代推動高校教育體制改革的不斷深入，探索機能實驗學改革已成為醫學實驗教學改革的熱點[1]。將機能學虛擬仿真實驗系統與校E-learning平臺整合，并在校內外網上運行，多元化網絡教學模式成為機能實驗教學重要的輔助手段，推動了實驗教學改革。

一、機能實驗教學是“卓越醫生”培養計劃實施的重要環節

高校的實驗教學質量直接關系到學生動手能力的訓練，解決問題能力和創新意識的培養與提升[2]。隨著醫學教育改革的深化，機能實驗學教學方法與手段不斷更新，刪減部分驗證實驗，增加綜合實驗，開展自設計實驗，形成“基礎驗證型-綜合型-設計創新型”三個層次的實驗體系。基礎實驗要求學生掌握“三基理論”，即基本理論、基本知識和基本技能。綜合性實驗涉及多學科的知識點，要求學生融會貫通。設計性實驗則是由老師引導學生查閱文獻設計實驗，培養創新思維。然而現有的體系已無法適應高素質醫學人才培養的需要，如何積極開展以學生為中心和自主學習為主的教育模式，是培養“卓越醫生”需要解決的問題。

二、虛擬仿真實驗系統引入機能實驗教學

隨著信息技術發展和學習模式的轉變，虛擬仿真實驗成為推動實驗教學的一個重要輔助手段。將虛擬仿真實驗引入機能實驗教學，虛實并存，實為主體，以虛補實，虛實雙促[3]。

(一)實驗操作。

將各實驗模塊設計成3D動畫游戲的形式，學生在游戲的各階段要選擇正確的“游戲裝備”——實驗用品，進行正確的實驗操作，才能通關。

1.器械組建。傳統實驗是實驗員配試劑，搭建器械，學生按步驟直接實驗。而虛擬實驗者可從器材庫選取裝置，組裝實驗器械。操作連接失敗會給予提示，幫助順利完成。

2.試劑配制。點擊藥品試劑會出現實驗藥物、單位濃度換算、試劑配制等，學生可利用天平、燒杯、量筒等模擬練習配制試劑。

3.手術操作。學生可利用鼠標把器械拖至動物，進行相關操作，系統可判斷正確與否作出提示。如“動脈血壓綜合實驗”，進入一個三維仿真實驗室后，手術臺上出現家兔及手術工具，有手術剪、眼科鑷、動脈插管、注射器等，先選正確的工具才能進入下一步操作，否則工具圖標不予反應。接下來操作者選取注射器，將鼠標移到耳緣靜脈位置，動畫顯示注射器內藥物在減少，麻醉后家兔仰臥于手術臺。若實驗者首選手術剪備皮，則操作無法繼續且系統會彈出對話框“請先麻醉家兔”。若犯錯次數多，實驗結束后系統會顯示“遺憾，繼續努力”，可重新開始。

(二)實驗結果。

1.藥物與刺激區。通過給生物體不同的刺激或加入藥物，可實時觀測到血壓、呼吸、泌尿的變化趨勢。同時可觀察藥物間的相互作用關系及用藥順序對機體產生的藥效。如動脈血壓綜合實驗,可點擊按鈕“夾閉右側頸總動脈”、“電刺激迷走神經”、“注射藥物”等操作進行觀察。

2.波形展示區。根據不同的實驗和相應的跟蹤指標，顯示刺激或藥物作用動物后產生的生理信號波形，血壓、呼吸、泌尿同時監測。如泌尿綜合實驗，點擊“注射去甲腎上腺素”后，可立即觀察到家兔的血壓上升，尿量減少。

3.機體反應區。波形變化是根據生物的變化而設置的，記錄機體的客觀變化。當藥物作用或刺激達到一定程度時，出現機體的呼吸急促及肌肉僵化等反應。如 “骨骼肌單收縮與復合收縮”，低頻電刺激腓腸肌出現一次單收縮，高頻出現不完全甚至完全強直收縮，即肌肉痙攣。觀察機體反應時趣味性和直觀性強，學習興趣濃厚。

(三)實驗設計。

學生能開展感興趣的實驗項目，在教師的指導下制訂實驗方案和完成實驗工作。可根據需求自定義實驗，自定義藥物，每一藥物的藥效和各藥物之間的相互作用關系。

通過虛擬系統的反復操作，加深學生對實驗的全面了解，人機交互的方式使學生在玩游戲的過程中掌握了實驗原理和操作過程，規范了實驗技術。另外，避免了消耗大量的實驗動物、實驗材料、藥品和試劑給環境造成的負面影響。學生在預習、復習或拓展訓練時，虛擬實驗比實時實驗有更大的優越性。

三、E-learning自主學習平臺引入機能實驗教學

E-learning環境下,更能激發學生的求知欲，加強探索精神,并利于終身學習理念的樹立[4]。本校E-learning平臺下包含教師空間和課程網站兩塊。機能實驗學E-learning平臺教師空間包括：課程網站創建、備課、網絡考試、教學效果分析等。相應的，課程網站設置了如下板塊：師資隊伍、大綱與進度、教學內容、教案與課件、教學錄像、虛擬實驗、作業考試及答疑論壇等。

(一)教學內容。

該板塊內容豐富，包括實驗原理涉及的理論知識、相關疾病領域的文字資料、圖片、音視頻文件等。所建資源知識點標注完整，檢索明晰，與日常教學融合。教學資料設定相對應的知識點，同時設置導學板塊，培養數據檢索和軟件應用能力，全面訓練學生的科研素養。

(二)教學錄像與教案課件。

數字化學習資源庫是E-learning的基礎，需不斷完善，如視頻制作要清晰，充實與教材相配套的電子素材，優化教學環境。本課程包含13個綜合實驗的視頻錄像，是課堂內容的真實呈現，包括教師講解(實驗原理、過程及總結)和學生實際操作兩部分。E-learning完全開放的學習環境是相當先進和科學的，隨時可從網上獲取新信息。不同層次的學生根據自己的接受能力控制觀看的內容及速度，給一線教師提供了觀摩機會。

(三)答疑論壇。

該欄目最大化實現師生互動，教師可及時獲得學習效果的反饋。由于課堂教學內容多、速度快，課后答疑有限，答疑論壇能彌補上課沒有講透的地方。如“神經干雙向動作電位的產生”機制，很多學生課堂都不能透徹理解。而在此學生大多會受民主氛圍的感染，情不自禁的發表意見。另外鼓勵學生發表與課程有關的議題，積極思考，提倡一題多議，發展創新思維，正做到從“知識接受型”變為“主動探究型”。首次在機能實驗教學中利用E-learning平臺倡導翻轉課堂教學，在平臺上觀看教學資料提前學習，顛倒知識講授和內化，師生角色轉換。

四、多元化網絡教學模式的保障實施

(一)資金支持。

學校每年有固定的虛擬仿真實驗室建設經費，約164萬元/年，由學校統一劃撥，專款專用。儀器設備專人維護，并落實使用登記，保障儀器設備正常運行。

(二)人才儲備。

積極引進生物醫學工程和計算機相關專業人才，培養出一批有豐富的仿真實驗教學軟件編寫經驗的醫學計算機復合型技術骨干。按照教學需要，自主設計開發，使虛擬仿真實驗的內容始終與教學要求匹配，與教改同步。同時，參與教師有較強教學科研能力，將先進的科研方法和成果用到實驗教學中，豐富實驗教學手段，拓展實驗內容深度。

(三)制度保障。

學校相關部門全力配合，共同推動E-learning平臺發展。定期對教師開展現代教育技術培訓，將技術考核納入教學分。開學前班主任對學生進行E-learning平臺的培訓及推廣。加強教師對學生的指導和監督，對反饋的問題作出及時答復，加強網絡教學師生互動。

五、結束語

機能學虛擬仿真實驗教學系統與校E-learning平臺整合，完全融入機能實驗學教學，學生在課余時間通過網絡，對重要或未掌握的實驗技術反復練習，取得了良好的教學效果。由于沒有硬性課后作業，部分學生積極性不高，因此加強教師在網絡教學過程中及時快捷的交互尤為重要。經過近5年的建設，點擊量12萬余次，先后向東南大學等10余家醫藥院校推廣使用。

[參考文獻]

[1]王秋靜,張 明,劉 芬,等．臨床醫學八年制機能實驗學教學改革與實踐[J].中國高等醫學教育,2014(2):4-5．

[2]王秋威,張鵬霞,蔡連順,等．五年制臨床醫學專業“卓越醫生”實驗教學模式探索[J]．中國高等醫學教育,2013(6):57-58.

[3]黃華興,袁藝標,劉力嘉,等．E-learning網絡平臺的構建及應用效果分析[J].實驗室研究與探索,2017(2):200-204．

[4]王迎偉,朱學江,郭 軍,等.提高基礎醫學實驗教學質量的思考與對策[J].醫學教育探索,2010(8):1103-1106．