極域電子教室軟件在醫學機能學虛擬仿真實驗教學中的應用

丁海虎 陶明 飛倪虹 王元元 葛榮靖

摘??要：探討極域電子教室軟件在醫學機能學實驗虛擬仿真教學課堂上的應用。以本學期2019級臨床醫學2個帶教班級為研究對象，在虛擬仿真教學項目中使用極域電子教室軟件，以采用班級為實驗組，未采用班級為對照組，比較2個班學生測試成績并對實驗組學生發放調查問卷。測試成績結果顯示實驗組成績（98.000±4.549）與對照組成績（88.807±9.478）比較差異具有統計學意義（P<0.001）。問卷調查結果顯示100%的學生表示采用極域軟件教學能更有助于學習，75.86%的學生更傾向使用該軟件。極域電子教室軟件在醫學機能學實驗虛擬仿真教學課堂中具有積極的促進作用。

關鍵詞：極域電子教室;機能學實驗;虛擬仿真實驗;應用

中國圖書資料分類法分類號：R31;G642????文獻標識碼：?A

機能學實驗是綜合了生理學、藥理學和病理生理學為理論基礎和醫學技能操作、實驗動物學等技術為支撐的一門強實踐性的實驗課程[1]，在醫學院校對提升醫學生技能訓練、理論鞏固、早臨床早實踐早科研的“三早”培養及科研思維能力鍛煉等方面發揮著重要的作用。虛擬仿真實驗教學的發展應用，克服了傳統醫學機能學實驗中示教視野受限、動物教學資源成本、驗證性實驗單一[2]和開設課時有限等特點，也是隨信息化手段應用、計算機技術發展和新型實驗室開放趨勢的產物[3]，具有“以實為主，以虛補實，虛實結合”特征[4]。我校自2013年伊始始搭建VBL-100及VMC-100虛擬仿真實驗平臺并應用教學實施以來，彌補了傳統實驗教學的不足并促進學生人機互動的實驗技能提升[5]。但在教學過程中發現虛擬教室原有并排式電腦機位距離遠、教學視頻圖片演示等效果不佳，學生通過人機對話無法完全體會實際操作的復雜性以及缺乏組間同學的溝通和協作能力[6]，限制了虛擬仿真教學達成實驗教學目標的作用。

極域電子教室軟件目前普遍應用于計算機教學等方面[7-8]，在教學中可使知識更立體化，相比投影形式更直觀和強質感。本研究利用該軟件屏幕廣播、監控等功能開展虛擬仿真實驗教學，探討該軟件在醫學機能學虛擬仿真實驗教學中的促進作用。

1?對象和方法

1.3.1?對照組班級教學實施

對照組班級采用傳統教學方式：首先投影講解課件內容，而后演示虛擬仿真實驗項目操作，播放實驗視頻，針對實驗問題選取2-3名學生提問。展示結束后預留30分鐘時間讓學生自行操作練習，期間巡察學生練習情況;最后利用項目自帶考核體系進行當堂考核（含17個操作步驟和5個問答，系統自動評分），收取學生實驗報告并匯集成績。

1.3.2?實驗組班級教學實施

實驗組班級采用極域電子教室教學方式：首先通過極域電子教室軟件屏幕廣播功能講解課件，而后演示虛擬仿真實驗項目操作，播放實驗視頻。通過指定學生演示功能隨機選擇2-3名學生進行提問和實驗演示，同樣預留30分鐘時間讓學生自行操作練習。期間通過屏幕監控功能對學生操作練習情況進行巡察，如有與實驗練習無關操作則進行黑屏遠程警告。經測試后通過文件收發功能接收實驗報告并匯集成績，與對照組成績作比較分析。

1.3.3?利用微信問卷星小程序開展問卷調查

實驗組在測試結束后利用問卷星小程序當堂發放問卷，根據極域電子教室教學使用情況自制問卷，收集和統計實施該教學方式的學生對極域軟件應用于虛擬仿真教學的感受、評價和意見。

1.4?統計學方法

采用SPSS27.0軟件對成績數據進行統計分析，GraphPad?Prism9.2繪制圖形，成績數據以±S表示。數據正態性檢驗采用Shapiro-Wilk檢驗，為比較兩個正態分布的樣本組使用配對t檢驗;兩個非正態分布的樣本組使用?Mann-Whitney非參數檢驗，以p<0.05表示兩班組間成績差異具有統計學意義[9]。

2?結果

2.1?對照組和實驗組測試成績

實驗組班級虛擬仿真測試成績（98.000±4.549）與對照組班級虛擬仿真測試成績（88.807±9.478）相比具有顯著性差異（p<0.001）?？傮w錐形圖頻率結果顯示實驗組班級虛擬測試成績集中在100分（23人），對照組班級虛擬測試成績在各成績段均有分布，對知識掌握度不一。見圖1。

2.2?極域電子教室軟件應用虛擬仿真教學調查

對采用極域電子教室教學的實驗組班級發放問卷，本次問卷調查對象學生共30人，實際回收問卷29份：其中68.97%的學生對于極域電子教室的了解程度一般，而本校面向臨床醫學專業已開展的計算機相關課程教學實際采用了極域電子教室軟件，可能原因為未告知名稱;在此情況下仍有100%的學生表示較以往投影展示通過該教學方式能體驗更清晰、立體化的知識傳遞;89.66%的學生樂于接受屏幕廣播授課形式，做到基本全程聽講（72.41%）;而對于虛擬仿真實驗演示近50%的學生傾向于老師演示講解再進行自行探索，79.31%的學生表示可以自主操作練習;在大部分學生完成學習任務后100%接受切換屏幕廣播而且不會反感反復切換（79.31%）;在與學生互動、提問等環節89.66%的學生表示接受并積極配合使用學生演示功能，積極參與課堂教學中的互動;通過極域電子教室軟件的實施，75.86%的學生傾向使用該教學手段，而93.1%的學生從主觀感受體驗上對該方式滿意或無意見。

3?極域電子教室軟件的應用與體會

虛擬仿真實驗教學平臺本著“虛實結合，相互補充，能實不虛”的原則在醫學教育教學中應用廣泛[10]，打破以“教師講授→示范性操作→指導操作→實驗結果講解和討論→形成實驗報告”為模式的傳統實驗教學和實驗教學評價模式以及對實驗動物的依賴，起到強化學生動手實踐能力為目標、實現自主交互學習和促進師-生和生-生間交流的作用。疫情及后疫情時期為線上+虛擬仿真平臺混合式教學、線下+虛擬仿真平臺混合式教學等教學模式提供平臺。受限于VBL-100局域網形式，我校在原基礎上于2018年與成都泰盟軟件有限公司合作定制搭建VMC-100?2.0版系統軟件，更新后的虛擬仿真實驗平臺可資源增加和定制化、可全天候為學生開放服務，更可實時后臺監測學習進度情況。

梁忠秀[1]等在探究臨床醫學的機能學實驗金課內涵建設中認為，醫學機能學實驗中應適當使用虛擬仿真實驗教學平臺，除去教學資源、實驗動物等的考量之外在有限的機能學實驗課時現狀下運用虛擬仿真實驗教學可讓學生將更多精力投入案例分析、實驗結果分析、病理機制探討、藥物作用、指標檢測等知識獲取進程中去，利于自主學習和創新思維空間的發展，以更高效率的運用好課時。以我校臨床醫學專業為例，按照培養目標的要求《機能學實驗》開設總計60學時，涵蓋驗證性實驗+綜合性實驗+設計性實驗+人體生理學實驗，其中后3種實驗總占35學時，故在驗證性實驗有限課時內以3-4個課時的時間完成虛擬仿真實驗的教學。借助VMC-100?2.0系統搭建的《氨在肝性腦病發病中的作用》虛擬仿真實驗項目，通過臨床病例導入→實驗項目→實驗介紹→實驗模擬→實驗結果→實驗視頻→拓展知識等知識、仿真模擬等模塊設置，實現了理論與實驗、臨床與基礎、實驗錄像與實驗模擬、實驗操作及過程與實驗考核的緊密結合。

在醫學機能學實驗中發揮好虛擬仿真實驗教學優勢，引導學生正確快速使用的教學方法是值得進行探究的。極域電子教室軟件兼具屏幕廣播教學、指定學生演示、學生屏幕監控、遠程命令、文件收分發等功能[6、11]。屏幕廣播相比投影儀在展示效果上更有質感和直觀性，尤其是對需求高清晰度展示的課件、動畫等教學資源，可直接“咫尺”在學生電腦屏幕中進行展示;例如在操作虛擬仿真交互式演示步驟可讓知識、動畫呈現立體式。另外，利用學生演示功能可以增強學生主動思考和參與課堂設計環節的積極性，如指定的學生對知識點的集中力、關注度更高，在課堂理論講解和示教中更會注意把控重點和上下關聯度。在練習過程中利用學生屏幕監控功能，除監測學生練習的專注度等考量外，也能及時通過學生屏幕觀察到學生操作的不足點，以利于在課堂中及時指正，同時該操作還可以結合舉手功能，學生遇到問題可及時進行反饋。文件收集分發功能更可方便收取學生遞交的實驗報告，省卻離線拷貝的復雜程序。極域電子教室軟件強大功能因篇幅不勝枚舉。

本項目實施中利用軟件的廣播教學、屏幕監控、文件收發等功能。虛擬仿真實驗測試結果顯示采用該軟件可顯著提高成績（p<0.001）。調查問卷結果也顯示相比傳統虛擬仿真實驗教學學生更傾向使用極域電子教室軟件，72.41%的學生能做到認真聽講和觀察示教，有助于高效使用虛擬仿真實驗模塊。綜上，極域電子教室軟件的使用為虛擬仿真教學提供了一種新方式或新手段。

結語

鑒于各教師在使用極域軟件授課的教學目標，功能多樣性、使用時間等不一，在虛擬仿真實驗教學的安排、進程、思政元素融合等不同，本項目暫未納入其他帶教班級，因材施教或統一框架的教學實施方式及拓展研究對象專業有待進一步有益探究。

參考文獻：

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[11]代萍.探析極域電子教室在高校計算機教學中的應用[J].電腦迷，2018（09）：100.

基金項目：安徽省高等學校質量工程項目（2018xfsyxm070）;蚌埠醫學院教學研究一般項目（2019jyxm16）

作者簡介：丁海虎（1988—??），男，江西省高安市人，碩士，蚌埠醫學院基礎醫學院，助教，主要從事機能學實驗教學。

*通信作者：?葛榮靖（1982—??），女，安徽省蚌埠市人，博士，蚌埠醫學院基礎醫學院，副教授，主要從事病理生理學和機能學實驗教學