多元化网络教学模式在机能实验学课程教学中的应用

吴晓燕，袁艺标，施睿臻，高 晴，戚晓红

(南京医科大学基础医学国家级实验教学示范中心，江苏 南京 210029)

医学是一门实践性极强的学科,机能实验学是培养和提高医学生基本操作技能和创新能力的重要环节。信息时代推动高校教育体制改革的不断深入，探索机能实验学改革已成为医学实验教学改革的热点[1]。将机能学虚拟仿真实验系统与校E-learning平台整合，并在校内外网上运行，多元化网络教学模式成为机能实验教学重要的辅助手段，推动了实验教学改革。

一、机能实验教学是“卓越医生”培养计划实施的重要环节

高校的实验教学质量直接关系到学生动手能力的训练，解决问题能力和创新意识的培养与提升[2]。随着医学教育改革的深化，机能实验学教学方法与手段不断更新，删减部分验证实验，增加综合实验，开展自设计实验，形成“基础验证型-综合型-设计创新型”三个层次的实验体系。基础实验要求学生掌握“三基理论”，即基本理论、基本知识和基本技能。综合性实验涉及多学科的知识点，要求学生融会贯通。设计性实验则是由老师引导学生查阅文献设计实验，培养创新思维。然而现有的体系已无法适应高素质医学人才培养的需要，如何积极开展以学生为中心和自主学习为主的教育模式，是培养“卓越医生”需要解决的问题。

二、虚拟仿真实验系统引入机能实验教学

随着信息技术发展和学习模式的转变，虚拟仿真实验成为推动实验教学的一个重要辅助手段。将虚拟仿真实验引入机能实验教学，虚实并存，实为主体，以虚补实，虚实双促[3]。

(一)实验操作。

将各实验模块设计成3D动画游戏的形式，学生在游戏的各阶段要选择正确的“游戏装备”——实验用品，进行正确的实验操作，才能通关。

1.器械组建。传统实验是实验员配试剂，搭建器械，学生按步骤直接实验。而虚拟实验者可从器材库选取装置，组装实验器械。操作连接失败会给予提示，帮助顺利完成。

2.试剂配制。点击药品试剂会出现实验药物、单位浓度换算、试剂配制等，学生可利用天平、烧杯、量筒等模拟练习配制试剂。

3.手术操作。学生可利用鼠标把器械拖至动物，进行相关操作，系统可判断正确与否作出提示。如“动脉血压综合实验”，进入一个三维仿真实验室后，手术台上出现家兔及手术工具，有手术剪、眼科镊、动脉插管、注射器等，先选正确的工具才能进入下一步操作，否则工具图标不予反应。接下来操作者选取注射器，将鼠标移到耳缘静脉位置，动画显示注射器内药物在减少，麻醉后家兔仰卧于手术台。若实验者首选手术剪备皮，则操作无法继续且系统会弹出对话框“请先麻醉家兔”。若犯错次数多，实验结束后系统会显示“遗憾，继续努力”，可重新开始。

(二)实验结果。

1.药物与刺激区。通过给生物体不同的刺激或加入药物，可实时观测到血压、呼吸、泌尿的变化趋势。同时可观察药物间的相互作用关系及用药顺序对机体产生的药效。如动脉血压综合实验,可点击按钮“夹闭右侧颈总动脉”、“电刺激迷走神经”、“注射药物”等操作进行观察。

2.波形展示区。根据不同的实验和相应的跟踪指标，显示刺激或药物作用动物后产生的生理信号波形，血压、呼吸、泌尿同时监测。如泌尿综合实验，点击“注射去甲肾上腺素”后，可立即观察到家兔的血压上升，尿量减少。

3.机体反应区。波形变化是根据生物的变化而设置的，记录机体的客观变化。当药物作用或刺激达到一定程度时，出现机体的呼吸急促及肌肉僵化等反应。如 “骨骼肌单收缩与复合收缩”，低频电刺激腓肠肌出现一次单收缩，高频出现不完全甚至完全强直收缩，即肌肉痉挛。观察机体反应时趣味性和直观性强，学习兴趣浓厚。

(三)实验设计。

学生能开展感兴趣的实验项目，在教师的指导下制订实验方案和完成实验工作。可根据需求自定义实验，自定义药物，每一药物的药效和各药物之间的相互作用关系。

通过虚拟系统的反复操作，加深学生对实验的全面了解，人机交互的方式使学生在玩游戏的过程中掌握了实验原理和操作过程，规范了实验技术。另外，避免了消耗大量的实验动物、实验材料、药品和试剂给环境造成的负面影响。学生在预习、复习或拓展训练时，虚拟实验比实时实验有更大的优越性。

三、E-learning自主学习平台引入机能实验教学

E-learning环境下,更能激发学生的求知欲，加强探索精神,并利于终身学习理念的树立[4]。本校E-learning平台下包含教师空间和课程网站两块。机能实验学E-learning平台教师空间包括：课程网站创建、备课、网络考试、教学效果分析等。相应的，课程网站设置了如下板块：师资队伍、大纲与进度、教学内容、教案与课件、教学录像、虚拟实验、作业考试及答疑论坛等。

(一)教学内容。

该板块内容丰富，包括实验原理涉及的理论知识、相关疾病领域的文字资料、图片、音视频文件等。所建资源知识点标注完整，检索明晰，与日常教学融合。教学资料设定相对应的知识点，同时设置导学板块，培养数据检索和软件应用能力，全面训练学生的科研素养。

(二)教学录像与教案课件。

数字化学习资源库是E-learning的基础，需不断完善，如视频制作要清晰，充实与教材相配套的电子素材，优化教学环境。本课程包含13个综合实验的视频录像，是课堂内容的真实呈现，包括教师讲解(实验原理、过程及总结)和学生实际操作两部分。E-learning完全开放的学习环境是相当先进和科学的，随时可从网上获取新信息。不同层次的学生根据自己的接受能力控制观看的内容及速度，给一线教师提供了观摩机会。

(三)答疑论坛。

该栏目最大化实现师生互动，教师可及时获得学习效果的反馈。由于课堂教学内容多、速度快，课后答疑有限，答疑论坛能弥补上课没有讲透的地方。如“神经干双向动作电位的产生”机制，很多学生课堂都不能透彻理解。而在此学生大多会受民主氛围的感染，情不自禁的发表意见。另外鼓励学生发表与课程有关的议题，积极思考，提倡一题多议，发展创新思维，正做到从“知识接受型”变为“主动探究型”。首次在机能实验教学中利用E-learning平台倡导翻转课堂教学，在平台上观看教学资料提前学习，颠倒知识讲授和内化，师生角色转换。

四、多元化网络教学模式的保障实施

(一)资金支持。

学校每年有固定的虚拟仿真实验室建设经费，约164万元/年，由学校统一划拨，专款专用。仪器设备专人维护，并落实使用登记，保障仪器设备正常运行。

(二)人才储备。

积极引进生物医学工程和计算机相关专业人才，培养出一批有丰富的仿真实验教学软件编写经验的医学计算机复合型技术骨干。按照教学需要，自主设计开发，使虚拟仿真实验的内容始终与教学要求匹配，与教改同步。同时，参与教师有较强教学科研能力，将先进的科研方法和成果用到实验教学中，丰富实验教学手段，拓展实验内容深度。

(三)制度保障。

学校相关部门全力配合，共同推动E-learning平台发展。定期对教师开展现代教育技术培训，将技术考核纳入教学分。开学前班主任对学生进行E-learning平台的培训及推广。加强教师对学生的指导和监督，对反馈的问题作出及时答复，加强网络教学师生互动。

五、结束语

机能学虚拟仿真实验教学系统与校E-learning平台整合，完全融入机能实验学教学，学生在课余时间通过网络，对重要或未掌握的实验技术反复练习，取得了良好的教学效果。由于没有硬性课后作业，部分学生积极性不高，因此加强教师在网络教学过程中及时快捷的交互尤为重要。经过近5年的建设，点击量12万余次，先后向东南大学等10余家医药院校推广使用。

[参考文献]

[1]王秋静,张 明,刘 芬,等．临床医学八年制机能实验学教学改革与实践[J].中国高等医学教育,2014(2):4-5．

[2]王秋威,张鹏霞,蔡连顺,等．五年制临床医学专业“卓越医生”实验教学模式探索[J]．中国高等医学教育,2013(6):57-58.

[3]黄华兴,袁艺标,刘力嘉,等．E-learning网络平台的构建及应用效果分析[J].实验室研究与探索,2017(2):200-204．

[4]王迎伟,朱学江,郭 军,等.提高基础医学实验教学质量的思考与对策[J].医学教育探索,2010(8):1103-1106．