線上教學(xué)平臺(tái)在機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐與探索

趙西梅 孔群 弭德玲 馬雪敏 孫庚華

摘 要：傳統(tǒng)的線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式存在一定弊端，特別是以研究動(dòng)物機(jī)能活動(dòng)為主的機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)，它依賴必要的活體動(dòng)物、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等，且實(shí)驗(yàn)成功率較低。因此基于線上平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索勢(shì)在必行，通過(guò)虛擬仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了線下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的真實(shí)模擬，利用學(xué)習(xí)通平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)過(guò)程的綜合管理，二者結(jié)合可以消除傳統(tǒng)線下教學(xué)弊端，降低教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn);學(xué)習(xí)通;虛擬仿真平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642;G434 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 收稿日期：2020-10-10 文章編號(hào)：1674-120X（2020）32-0065-02

近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)科技的不斷發(fā)展，大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、云計(jì)算等信息技術(shù)促進(jìn)了信息時(shí)代下各行業(yè)的蓬勃發(fā)展。借助信息技術(shù)，教育方式也不斷向云上化、智能化、移動(dòng)化方向演變。針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程的虛擬仿真平臺(tái)也應(yīng)運(yùn)而生，它是將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、儀器設(shè)備、操作流程等融合一體的線上學(xué)習(xí)系統(tǒng)。2020年伊始，突如其來(lái)的新冠肺炎疫情，給高校正常的教學(xué)秩序帶來(lái)了沖擊，齊魯理工學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中心積極響應(yīng)教育部“停課不停學(xué)”的指示精神，利用線上教學(xué)平臺(tái)保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)秩序正常進(jìn)行，在充分的實(shí)踐探索中摸索出“虛擬仿真平臺(tái)+學(xué)習(xí)通”的教學(xué)模式。

一、機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)

機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)是一門(mén)研究生物體正常機(jī)能、疾病發(fā)生機(jī)制和藥物作用規(guī)律的實(shí)驗(yàn)性科學(xué)。它是將生理學(xué)、藥理學(xué)及病理生理學(xué)三門(mén)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合在一起而形成的一門(mén)綜合性、研究性的實(shí)驗(yàn)課程，面向護(hù)理學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等醫(yī)學(xué)類(lèi)專業(yè)開(kāi)設(shè)。

機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)多選用活體動(dòng)物或離體組織器官作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，實(shí)驗(yàn)成本高，操作要求高，難度大。傳統(tǒng)的機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多需要教師進(jìn)行示教演示，這種方式可以讓學(xué)生直觀地看到實(shí)驗(yàn)操作步驟，但浪費(fèi)了寶貴的課堂時(shí)間，有些班級(jí)人數(shù)較多，很多學(xué)生無(wú)法近距離觀看，教學(xué)效果差。此外，由于相關(guān)儀器設(shè)備數(shù)量有限，實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地和課時(shí)受限，因此學(xué)生對(duì)儀器設(shè)備操作不熟悉，不能完全掌握機(jī)能實(shí)驗(yàn)操作技術(shù)。

二、線上教學(xué)平臺(tái)

（一）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)是將真實(shí)的和仿真的機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)集成一體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)包含虛擬實(shí)驗(yàn)課程、線上課程資源、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源三大模塊。該系統(tǒng)有學(xué)生端和教師端，學(xué)生可以登錄學(xué)生端系統(tǒng)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)資源包括文字、圖像、Flash交互動(dòng)畫(huà)等。學(xué)生還可以自主完成虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作練習(xí)和線上課程資源的學(xué)習(xí)。教師端提供數(shù)據(jù)管理功能，教師可以導(dǎo)入學(xué)生名單、建立班級(jí)、上傳課件、上傳視頻、布置作業(yè)、發(fā)布考試、批閱試題等。系統(tǒng)中每個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)包括簡(jiǎn)介、原理、模擬、視頻、波形和考試6部分的內(nèi)容，便于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的全方位理解和掌握。

（二）學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)

學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)是由超星集團(tuán)打造的知識(shí)傳播與管理分享平臺(tái)，提供移動(dòng)學(xué)習(xí)、知識(shí)共享、移動(dòng)社交、組織管理四位一體的知識(shí)服務(wù)。該平臺(tái)支持PC端和移動(dòng)端，非常適合在線教學(xué)和知識(shí)傳播，為各大高校構(gòu)建基于智能移動(dòng)端的教學(xué)服務(wù)提供了有力的支撐，且實(shí)現(xiàn)了學(xué)生學(xué)習(xí)個(gè)性化、課程教學(xué)動(dòng)態(tài)化、資源獲取便捷化、教學(xué)管理透明化。它還可以實(shí)現(xiàn)課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后復(fù)習(xí)檢測(cè)等教學(xué)過(guò)程，能提供覆蓋課程互動(dòng)的豐富的活動(dòng)，支持簽到、提問(wèn)、搶答、投票、討論等功能。

三、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)和學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)結(jié)合的教學(xué)模式

（一）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用

1.預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)

學(xué)生在課前利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)，結(jié)合理論課所學(xué)習(xí)的知識(shí)，認(rèn)真學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介和原理，并觀看視頻進(jìn)行模擬操作。在實(shí)驗(yàn)之前利用虛擬平臺(tái)預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣運(yùn)用各種虛擬實(shí)驗(yàn)器械，利用鼠標(biāo)的拖拽與鍵盤(pán)的點(diǎn)擊來(lái)選擇操作的儀器和實(shí)驗(yàn)對(duì)象。這樣可以對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行實(shí)時(shí)仿真操作，包括抓取、稱重、注射麻醉、手術(shù)等，學(xué)生在有趣的模擬操作中可以熟練掌握實(shí)驗(yàn)步驟。通過(guò)預(yù)習(xí)，學(xué)生在正式實(shí)驗(yàn)時(shí)可減少盲目操作，縮短指導(dǎo)教師示教的時(shí)間，大幅提高實(shí)驗(yàn)成功率。

2.拓展學(xué)習(xí)

在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)會(huì)受到多方面的限制，如實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、實(shí)驗(yàn)試劑等因素會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無(wú)法正常開(kāi)展。比如：有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目受學(xué)時(shí)限制，一些耗時(shí)較長(zhǎng)的綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無(wú)法在課上完成;有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所用儀器設(shè)備價(jià)格高昂，維護(hù)成本高，利用率低。針對(duì)此類(lèi)情況，學(xué)生可以利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，對(duì)此類(lèi)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行模擬學(xué)習(xí)，從而彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的弊端。此外，學(xué)生還可以根據(jù)自己的興趣來(lái)自主進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，從而驗(yàn)證理論，發(fā)散思維，做到舉一反三。通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，學(xué)生可以自主擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，這有利于打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的瓶頸，豐富機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，拓寬學(xué)生的視野，為創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供支撐。

3.零成本多次模擬實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)課與理論課不同，實(shí)驗(yàn)課程要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行觀察與分析，總結(jié)歸納出理論原理，這就要求學(xué)生充分理解實(shí)驗(yàn)過(guò)程并認(rèn)真分析結(jié)果。在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，學(xué)生在課上做完實(shí)驗(yàn)后，有時(shí)會(huì)忘記實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所用儀器設(shè)備、藥品、劑量大小等關(guān)鍵知識(shí)。單純依賴課本進(jìn)行復(fù)習(xí)無(wú)法幫助學(xué)生準(zhǔn)確回憶操作過(guò)程，且線下復(fù)盤(pán)的成本高。針對(duì)此種情況，學(xué)生可以利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，根據(jù)自己掌握知識(shí)的情況來(lái)自主進(jìn)行選擇性復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)，它擺脫了傳統(tǒng)線下實(shí)驗(yàn)的種種依賴，無(wú)時(shí)間、地點(diǎn)、儀器等限制。顯然，這種方式將實(shí)驗(yàn)成本和學(xué)習(xí)成本都降到了最低。另外，學(xué)生利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)可反復(fù)模擬，過(guò)程也可中斷、暫停。這種低成本甚至零成本的學(xué)習(xí)方式，將提高學(xué)生的自主性，培養(yǎng)其探索性的實(shí)驗(yàn)思想。

（二）學(xué)習(xí)通平臺(tái)介入教學(xué)過(guò)程管理

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)能夠滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需求，但是該平臺(tái)缺少教師和學(xué)生之間實(shí)時(shí)的交流互動(dòng)和學(xué)生學(xué)習(xí)情況的反饋，即教師無(wú)法準(zhǔn)確掌握每個(gè)學(xué)生的參與情況和學(xué)習(xí)過(guò)程中所遇到的問(wèn)題，也無(wú)法開(kāi)展統(tǒng)一的線上討論活動(dòng)。筆者借助學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行全生命周期管理，建立了機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，上傳了課程教學(xué)日歷、教學(xué)大綱、課件、視頻等教學(xué)資源。以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為單元建立了章節(jié)目錄，每一個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都有一個(gè)學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)的章節(jié)對(duì)應(yīng)，這樣做到了一對(duì)一匹配，有利于提高教學(xué)質(zhì)量。

1.任務(wù)引導(dǎo)

為提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，筆者利用學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)在實(shí)驗(yàn)課前發(fā)布任務(wù)清單，明確學(xué)生在課前需要完成的任務(wù)，提高實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的成效。任務(wù)包括學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)理論知識(shí)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作練習(xí)、視頻觀看、討論等。例如，在進(jìn)行“尿生成的影響因素”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之前，要求學(xué)生在學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)中學(xué)習(xí)本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目相關(guān)的知識(shí)：尿液的生成過(guò)程，影響尿液生成的因素，去甲腎上腺素、呋塞米的藥理作用等相關(guān)知識(shí)。然后完成討論題，通過(guò)此方式，教師可以檢測(cè)學(xué)生對(duì)基本理論知識(shí)的掌握情況。此外，學(xué)生也可以在學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)上分享自己的觀點(diǎn)，查看其他同學(xué)的觀點(diǎn)。最后，學(xué)生完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作練習(xí)和視頻觀看。教師則借助學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)布置階梯式的任務(wù)，為學(xué)生營(yíng)造了闖關(guān)的學(xué)習(xí)氛圍，從而引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課前完成所布置的任務(wù)，讓學(xué)生在課上帶著問(wèn)題參與到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的探究中。

2.課堂互動(dòng)

在上課時(shí)運(yùn)用學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)的投屏功能可以實(shí)現(xiàn)機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)空中課堂與線下課堂的無(wú)縫銜接，所有課堂的教學(xué)活動(dòng)在學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)中都可同步呈現(xiàn)。比如，教師在課前可以發(fā)布簽到，來(lái)記錄學(xué)生每次的考勤;也可以在授課過(guò)程中進(jìn)行提問(wèn)，根據(jù)學(xué)生的回答，給予一定的加分獎(jiǎng)勵(lì)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，實(shí)現(xiàn)教師與學(xué)生的實(shí)時(shí)互動(dòng)。最后，通過(guò)測(cè)驗(yàn)檢測(cè)學(xué)生本次實(shí)驗(yàn)課的掌握情況，并把每道題的答題情況向?qū)W生清晰地展現(xiàn)出來(lái)，包括每個(gè)選項(xiàng)選擇的人數(shù)和百分率。這樣教師可以準(zhǔn)確地把握學(xué)生的掌握情況，有針對(duì)性地進(jìn)行答疑，學(xué)生也可以尋找差距，反思錯(cuò)題，不斷進(jìn)步。

3.課程考核

把機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)課程考核計(jì)入學(xué)生的平時(shí)成績(jī)，將過(guò)程性考核納入期末成績(jī)中，更能反映學(xué)生真實(shí)的學(xué)習(xí)情況。平時(shí)成績(jī)考核包括線上和線下兩部分，線上主要是利用學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行課程考核。學(xué)習(xí)通平臺(tái)可以準(zhǔn)確記錄每名學(xué)生的平時(shí)學(xué)習(xí)情況和課堂參與及互動(dòng)情況，包括視頻觀看的時(shí)長(zhǎng)、測(cè)驗(yàn)正確率、提問(wèn)搶答所得分值、章節(jié)學(xué)習(xí)次數(shù)、任務(wù)點(diǎn)完成、討論參與情況等。教師只需要設(shè)置好每部分成績(jī)所占比例，后臺(tái)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算出學(xué)生線上學(xué)習(xí)成績(jī)。

四、結(jié)語(yǔ)

在機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，能為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)提供了優(yōu)質(zhì)的資源。學(xué)生可以在反復(fù)的操作練習(xí)中掌握要領(lǐng)，提高實(shí)驗(yàn)成功率和學(xué)生分析問(wèn)題及解決問(wèn)題的能力。平臺(tái)中豐富的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和多維度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，能幫助學(xué)生提高學(xué)生的創(chuàng)新和思辨的能力，在主動(dòng)探索過(guò)程中養(yǎng)成遇到難題查閱資料、總結(jié)分析、獨(dú)立解決問(wèn)題的好習(xí)慣。以學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建的機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)“空中課堂”是對(duì)傳統(tǒng)線下課堂的補(bǔ)充，也是課堂教學(xué)活動(dòng)和師生互動(dòng)的載體。虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)和學(xué)習(xí)通教學(xué)平臺(tái)兩個(gè)線上教學(xué)平臺(tái)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，充分體現(xiàn)了學(xué)生參與、以實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為主體、教師輔助引導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念。文章希望通過(guò)對(duì)這兩個(gè)平臺(tái)的結(jié)合應(yīng)用和實(shí)踐，為機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供實(shí)踐指導(dǎo)。

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