“三模塊五平臺”虛擬仿真實驗教學體系的構建與實踐

曾祥炎，孟 陽

（華南師范大學心理學院a.腦認知與教育科學教育部重點實驗室（華南師范大學）；b.心理應用研究中心；c.心理學國家級實驗教學示范中心；d.廣東省心理健康與認知科學重點實驗室，廣州 510631）

0 引言

在全面推進教育信息化“十三五”規劃［1］和國家“互聯網＋”新時期發展戰略［2］的布局下，心理學院從2009年獲批心理學國家級實驗教學示范中心［3］起，全力推進實驗教學的信息化建設與改革，并針對當前業界心理學應用型人才培養的模式和當前存在著的諸多

制約教學人才培養的瓶頸及教學問題［4-9］，提出了“研究者＋實踐者”創新應用型人才培養的理念和目標，并以“虛擬仿真”實驗作為能力培養的創新手段［10-14］，構建了“三模塊五平臺”虛擬仿真實驗教學體系，系統地推進了實驗教學信息化建設和實驗教學改革與發展，促進了人才培養質量的全面提升［15-16］。

1 當前心理學教育教學存在的主要問題

（1）研究能力和應用技能分離。黨的十九大提出了“加強社會心理服務體系建設”的社會治理目標，毫無疑問，心理學專業人才是加強社會心理服務體系建設的主力軍。國內大部分高校的心理學專業以培養服務社會的應用型人才為目標，但往往割裂應用技能和研究能力的關系，不注重研究能力的培養，導致學生在實際工作中無法創新性地解決復雜的實際應用問題。因此，需要創新人才培養理念，強調研究能力和應用技能并重培養［17］。

（2）技能實訓教學手段缺失。心理診斷、心理咨詢、心理治療等專業學生必須掌握服務社會的心理應用技能，長期以來高校僅僅單純依靠有限和零散的實習環節進行訓練，沒有專門的實驗室和實驗設備，存在著嚴重的教學手段缺失。在有限的實習中學生很少能全面接觸各種心理癥狀和咨詢案例，心理咨詢、心理治療等應用技能也就無法得到系統地訓練。因此，急需創立應用技能培養的新型專業設備及相應實驗室。

（3）實驗場景難以實現或實驗設備難以滿足。由于倫理問題、高危險、不可及、時空限制等因素，有一大部分心理實驗在現有實驗室設備條件下是難以實現的，包括實驗場景難以實現或實驗設備難以滿足，如“視崖實驗”“自殺事件危機干預”等，需要借助虛擬仿真技術，創設虛擬實驗場景進行實驗實訓，以拓展實驗教學的寬度和深度［18］。

（4）公共心理普識教學一直難于開展實驗教學。全國各師范院校心理學院系都承擔著全校師范生公共必修課《心理學》的課程教學任務。由于受一校多區和修課人數眾多等因素限制，師范生公共必修課《心理學》的實驗教學一直難以開展。同時，由于公共課《心理學》作為心理學的入門課程，對非師范類專業也開設有網絡課程、輔修和選修課程等多種開設形式，因此，急需創設公共心理遠程實驗平臺，以滿足不同校區、不同開設形式和大規模實驗的實際教學需求。

2 教學體系解決教學問題的方法

圖1 “三模塊五平臺”虛擬仿真實驗教學體系

瞄準“研究者＋實踐者”創新應用型心理學人才培養目標，構建和實施了“三模塊五平臺”虛擬仿真實驗教學體系，如圖1所示?！叭K”即基礎心理、應用心理和公共心理三大教學內容模塊，“五平臺”即高端儀器虛擬實訓平臺、虛擬現實實驗平臺、神經心理實驗平臺、心理應用技能虛擬實訓平臺、公共心理遠程實驗平臺5大虛擬仿真實驗平臺，將“三模塊”教學內容部署到5大實驗平臺上進行實驗實訓和能力培養?！叭K五平臺”教學體系有效地解決了心理學人才培養中研究能力和應用技能分離、心理應用技能培養教學手段缺失、實驗場景難以實現、公共心理教學實驗難于開展等教學難題［19-20］。

2.1 研發心理應用技能虛擬實訓平臺

瞄準業界對心理應用技能的培養單純通過實習和實踐完成而沒有專門設備支撐的重大教學現實問題，突破有關的關鍵技術，自主研發心理應用技能虛擬實訓平臺，形成了5套教學設備：心理測評訓練儀、心理診斷訓練儀、心理咨詢訓練儀、心理治療訓練儀和團體輔導訓練儀，通過虛擬各種癥狀以及各種癥狀的咨詢和治療過程，以“動口訓練”為核心，通過人機交互，對心理學服務社會的應用技能進行全方位的綜合訓練，在全國率先開創了通過實驗室系統培養心理應用技能的新途徑。

平臺以虛擬“實驗對象”的方式，即通過虛擬有癥狀的“病人”，以虛補實，實現對各種心理癥狀的診斷、咨詢、治療和危機干預的系統訓練，解決了業界常規教學中咨詢案例難求、技能實訓單一低效的傳統難題。

2.2 開發高端儀器虛擬實訓平臺

實訓平臺已開發了腦功能磁共振成像儀、事件相關腦電位儀、近紅外光學腦成像儀、眼動儀和生理多導儀等高精尖、高投入、高消耗的“三高”大型設備的虛擬實訓實驗項目。學生在虛擬平臺上進行設備操作的反復演練，充分掌握高端儀器設備的原理和操作方法，為過渡到正式和正確地使用真實實驗設備，節省了大量的使用機時和實驗耗材，減少了設備耗損，充分踐行了綠色教學的思想和行動［21］。有效地解決了高端儀器數量不足、使用成本高、無法滿足大規模本科實驗的教學難題。

2.3 構建虛擬現實實驗平臺

平臺主要支撐“心理統計與實驗設計”“心理與行為實驗”兩大基礎心理教學模塊和“人力資源管理”應用心理教學模塊的虛擬仿真實驗的開展，開發的實驗項目包括自殺事件危機干預虛擬實訓、高空斷橋仿真拓展訓練實驗、公眾演說焦慮干預仿真訓練實驗、群體事件中的溝通與疏導策略仿真訓練實驗、社會惰化虛擬仿真實驗等近20個實驗項目，學生在虛擬的實驗場景中展開互動實驗，演示和驗證各種心理現象和心理理論，或進行虛擬心理拓展訓練，極大豐富了教學內容，拓寬了實驗教學的深度和寬度，提升了人才培養質量的厚實度，解決了傳統實驗室無法完成的實驗教學任務，激活了學生的學習興趣，錘煉和提升了實驗研究技能和心理應用技能［22］。

2.4 創設神經心理實驗平臺

認知神經科學成為當前心理學教學人才培養與科學研究的前沿。設立神經心理實驗平臺，開發了大腦結構與功能、大腦皮層分區結構與功能、“第一印象”形成的神經機制、詞匯閱讀神經通路、覺醒到睡眠過程的基本神經通路等15個虛擬仿真實驗項目，實驗者通過“點擊腦區，觀察結果”和“點擊實驗，觀察神經通路”等交互方式，充分體驗和探索大腦宏微觀結構和神經過程的可視化、形象化［23-24］。通過虛擬大腦和神經通路，以虛化實，將大腦的結構、功能定位、腦網絡、神經通路等看不見摸不著的實驗對象與過程可視化形象化，有效解決了認知神經科學前沿理論教學抽象難懂的教學難題。

2.5 搭建公共心理遠程實驗平臺

利用Unity3D、flash、網絡通信等現代信息技術，高度仿真常規實驗設備的實驗過程，搭建了“公共心理遠程實驗平臺”，開發了“速度知覺”“似動現象”“棒框實驗”“反應時實驗”等近30個虛擬仿真實驗項目，學生通過遠程登錄訪問進入高度仿真實驗環境中開展互動實驗，徹底改變了公共課《心理學》長期以來無法進行實驗演示和開展實驗的教學狀況，創新了公共課《心理學》的教學模式，激發了學生學習公共課《心理學》的熱情和內驅力，提升了《心理學》教與學的雙重功效［25-26］。通過虛擬常規儀器設備，以虛代實，打破了一校多區和一課多種開設形式下實驗教學長期以來依賴設備實驗的時間和空間限制，解決了大規模實驗和“一校多區”實驗難以開展的教學難題。

五大虛擬仿真實驗平臺虛擬實驗的內容、性質和解決的教學問題，見表2。

3 實驗教學體系的創新點

3.1 人才培養理念創新

創新性地提出了“研究者＋實踐者”的人才培養理念與目標，強調兩者并舉培養，既要加強基礎研究訓練，又要注重多途徑地培養學生的應用技能，為業界人才培養確立了科學的方向。尤其要強調的是，沒有“研究者”為基礎，不可能成為功底厚實的心理學“實踐者”。當前不少高校對應用型人才的培養往往割裂了應用技能和研究能力的關系，忽視或弱化研究能力的培養，導致學生在實際工作中無法創新性地解決復雜的實際應用問題。

表2 五大虛擬仿真實驗平臺實驗內容及性質

3.2 實驗教學體系創新

實驗教學作為高效培養研究能力和應用技能的重要突破口，創新性地提出了“三模塊五平臺”虛擬仿真實驗教學體系。三大內容模塊強調研究能力與應用技能并舉培養，學科基礎與前沿理論有機結合，專業教育與普識教育協同實施。五大實驗平臺針對課程體系和教學內容的需求，自主開發了70余項虛擬仿真實驗項目，運用于心理學專業所有核心課程和公共心理的教學之中，具有很強的原創性。

該體系的實施，促進了教學內容、教學方法的改革，既拓寬了專業教學的深度和寬度，有效促進了研究能力和應用技能的提升，可為大規模的公共心理普識教育實施實驗教學找到了有效的方法。本體系解決了新時期制約人才培養的諸多教學難題，適合各級各類院校心理學專業人才培養的需求，具有較高的推廣和運用價值。

3.3 技能實訓平臺創新

為改變目前高校心理學專業單純依靠實習與社會實踐培養學生應用技能的傳統做法，首創了心理應用技能虛擬實訓平臺5套教學設備，在全國率先開創了通過實驗室和實驗教學系統地培養學生應用能力的新途徑。研發的5套設備已通過專家驗收，產品研發的關鍵技術于2017年獲批國家發明專利（專利號為ZL201410064706.4）［27］，產品已在20 余所國內高校中得到推廣應用，目前產值達500余萬元。

4 教學改革成效與應用

4.1 人才培養質量大幅提升，專業發展勢頭強勁

（1）學生研究創新能力和專業應用技能有了質的提升。近5年本科生發表學術論文87篇，第一作者42篇，SCI和SSCI期刊24篇。獲各類科研項目99項，國家級12項。獲全國“大學生挑戰杯”競賽三等獎1項，省挑戰杯大賽特等獎1項、一等獎1項，省高校師范生教學技能大賽一等獎10項。學生升研率連續6年居全校第一。學生在汶川震后心理援助、社區心理服務和學校心理健康教育等實踐領域均表現突出。

（2）促進學科發展，專業發展勢頭強勁。2008年獲國家級教學團隊［28］、國家理科基礎科學研究和教學人才培養基地［29］；2009年獲國內首個心理學國家級實驗教學示范中心；2014年獲批國家級教學成果獎（高等教育）二等獎［30］；2017年獲首批全國高校黃大年式教師團隊（心理學科唯一）［31］；本學科在教育部2009年和2013年的學科評估中均排名第三，在2017年學科評估中被評為A＋［32］，與北京師范大學和北京大學心理學科并列第一。

4.2 人才培養理念引領業界，實驗教學體系輻射全國

自2009年獲批示范中心以來，每年有20余所國內外院校同仁訪問中心，人才培養理念和實驗教學改革的成果正不斷通過示范中心平臺得到宣傳和推廣，發揮出積極的引領示范和輻射作用。在近幾年舉辦的教育部心理學教指委暨全國心理學機構負責人聯席會議和省本科高校虛擬仿真實驗教學建設研討會等會議上，宣傳和推廣了“研究者＋實踐者”創新應用型心理學人才培養模式、虛擬仿真實驗教學體系建設、心理應用技能虛擬實訓平臺的研發等成果與經驗。越來越多的國內同行通過優化課程設置和完善實驗教學體系強化研究能力的培養，提升了“實踐者”的綜合素養。

4.3 教學產品在20多所高校得到推廣應用

心理應用技能實訓5套教學專利產品目前已推廣至華中師范大學、江西師范大學、福建師范大學、廣州大學、廣東外語外貿大學、湖南第一師范學院等20余所高校，產值達500余萬元。本教學產品極大地提升了學生的專業技能，有力推動了我國心理學人才培養手段、方式方法的轉型發展。

4.4 公共心理教學輻射社會各界，受益面廣泛

開發的“公共心理遠程實驗平臺”，以面向非專業學生的心理學普識教學為目的，對心理學的推廣和民眾心理素質的提升起到了積極的推動作用。平臺應用于我校16個師范專業的《心理學》必修課和《心理學》網絡課、廣州大學城10所高?！缎睦韺W》輔修課，每年約有13 000學生受益；應用于廣東省心理健康教育教師上崗資格培訓的教師，每年約3 000人；應用于“廣州科普游自由行”，每年約300人。

5 結語

教學改革實踐始于2009年全國獲批的心理學國家級實驗教學示范中心，歷經產品研發、體系創建、體系完善、實踐推廣等階段，取得顯著成效。提出“研究者＋實踐者”的人才培養目標，強調研究能力和應用技能并重培養?！叭K五平臺”虛擬仿真實驗教學體系，依托“優化基礎，強化應用”的課程體系，學科基礎與前沿理論有機結合，專業教育與普識教育協同實施，以虛擬仿真實驗為創新手段，破解新時期制約人才培養的諸多教學難題，系統地訓練和提升學生的研究能力和應用技能，有力推動了我國心理學專業人才培養理念、培養模式和培養手段的轉型發展。改革成果2018年獲國家級教學成果獎（高等教育）二等獎。