生理學虛擬仿真實驗教學系統的構建及過程性評價的探究

白 雪，扈瑞平，張海峰

（內蒙古醫科大學基礎醫學院，內蒙古 呼和浩特 010110）

生理學是醫藥院校重要的基礎課程，內容復雜抽象，學生很難理解，生理學實驗教學可以幫助學生理解和驗證相關理論知識，培養學生實際動手能力，激發學生對生理科學研究的興趣。因此，生理學實驗課程成為學生理解理論知識的重要手段[1]。傳統的生理學實驗教學方法以“教師演示—學生模仿—書寫實驗報告”的模式為主。教師先通過示教讓學生掌握動物實驗的操作步驟，學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象和實驗數據。傳統面對面實驗教學容易受到實驗動物、時長、經費等因素的影響，單一教學模式容易導致學生思想僵化，既不利于學生對知識的掌握，也不利于學生今后學習和創新能力的發展。

1 傳統生理學實驗教學中存在的問題

（1）生理學實驗主要以活體動物作為研究對象，通常學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致實驗動物死亡，最終得不到預期的實驗結果。

（2）實驗過程中大多數學生只是根據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述，不能培養學生思考和創新能力。

（3）教師很難掌握每個學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，實驗教學效果并不理想。

2 虛擬仿真實驗教學系統在生理學實驗教學中應用的優勢

（1）學生可以打破時間和空間的限制，在任何環境下都可以進行生理學虛擬仿真實驗，可以反復多次使用虛擬仿真實驗教學系統進行學習，更加直觀地了解整個實驗的原理、方法，從而把實驗內容和生理學抽象的理論結合起來，從而提高教學效果。

（2）在利用虛擬仿真實驗教學系統的過程中，學生可以及時發現自己在實驗過程中出現的錯誤操作，并進行自我評價。同時教師可以通過后臺各項數據，及時掌握學生的學習情況，在課上進行針對性教學，從而提高實驗成功率。

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

（4）虛擬仿真實驗教學系統可以利用三維圖形圖像技術模擬真實情景并在實驗過程中設計一系列具有內在邏輯的問題鏈，充分調動學生的學習興趣，設置懸念，激發學生的求知欲，引導學生在實驗過程中進行積極思考和創新[2-6]。

周莉[7]分別采用虛擬仿真實驗教學系統和傳統實驗教學方法進行內分泌生理學教學，結果顯示，使用虛擬仿真實驗教學系統的學生在考核成績、教學滿意度、對實驗教學效果的評價等方面都優于采用傳統實驗教學方法的學生[7]。虛擬仿真實驗教學系統可以彌補傳統生理學實驗教學的不足，但虛擬仿真實驗教學系統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合，各自最大限度發揮其優勢，才能提高教學效果和教學質量。

3 生理學虛擬仿真實驗教學系統的構建

我校以國家級虛擬仿真實驗教學中心（內蒙古醫科大學蒙醫學虛擬仿真實驗教學中心）為依托，為積極拓展生理學實驗教學內容廣度和深度、生理學實驗教學時間和空間，以生理學實驗為原型，建立生理學虛擬仿真實驗教學系統，并將虛擬仿真實驗教學系統應用于生理學實驗教學中。學生可以充分利用課外時間，結合自身情況，自主預習并進行線上操作，實驗操作的薄弱環節還可以在該系統上反復練習，從而真正掌握實驗操作。

筆者根據生理學傳統實驗教學和虛擬仿真實驗教學系統的優勢建立了“實驗課前—實驗課中—實驗課后—課程考核”四階段的生理學虛擬仿真實驗教學流程，見圖1。

圖1 生理學虛擬仿真實驗教學實施流程圖

在實驗課前階段，學生通過觀看虛擬仿真實驗教學系統上的實驗操作視頻和其他學習資料等完成自主學習任務，再利用人機操作互動進行練習。在實驗過程中教師還會設計一系列具有內在邏輯的問題鏈，完成啟發式教學。啟發式教學可以充分調動學生的學習興趣，促使學生主動思考，引導學生由未知到已知、由具體到抽象、由現象到本質。同時學生在實驗中遇到疑難問題可以及時在系統上討論，教師還可以進行針對性答疑。最終系統會將每個學生的答題情況、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，幫助教師了解學生學習情況。

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

在實驗課后學生也可以使用虛擬仿真實驗教學系統反復操作進行課后鞏固和復習，還可以進行網上測試。同時系統還可以將每個學生的自主學習情況和測試情況反饋給學生，學生能及時查看并進行自我評價，找到自己的薄弱環節進行強化。

4 生理學虛擬仿真實驗教學系統評價指標的建立

傳統的生理學實驗課程考核制度存在著明顯的弊端，課程考核注重終結性評價，忽視過程性評價[8]。過程性評價主要是對教學過程進行動態評價，采取目標與過程并重的價值取向，對學生的學習態度、學習過程和學習效果進行全面評價[9]。本研究引入過程性評價體系建立生理學虛擬仿真實驗教學系統評價指標。目前國內學者在醫學課程教學中利用“問卷星”等軟件對學生進行隨堂提問，根據學生的答題互動表現進行過程性評價[10]。生理學虛擬仿真實驗教學系統可以及時統計學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。生理學虛擬仿真實驗教學系統過程性評價指標包括學生登錄平臺次數、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。

5 結語

筆者對我校采用虛擬仿真實驗教學系統的2017級臨床專科學生做了教學滿意度問卷調查，97.4%的學生認為生理學虛擬仿真實驗教學系統和真實實驗操作結合學習效果更好。其中，94.5%的學生認為生理學虛擬仿真實驗教學系統能幫助快速熟悉實驗器材和實驗操作；94.8%的學生認為通過虛擬仿真實驗教學系統能夠了解自己的學習情況。生理學虛擬仿真實驗教學系統符合“互聯網+”教育發展目標，以學生為主體，強化了學生自主學習能力并能跟蹤學生的學習情況，提升了學生的自主評價能力，激發了學生的學習興趣。此外，教師還可以根據學生自主學習反饋對學生進行過程性評價，及時根據學生的學習情況調整實驗教學，從而提高教學質量。