机能学实验教学新模式探索——基于雨课堂和虚拟仿真技术

竺瑞芳，滕少康，黄仲庆，高斐雄

（漳州卫生职业学院 基础医学部，福建 漳州 363000)

国内高职实验教学，不仅一直存在学生理论基础薄弱、自主学习能力较低的实际学情，也一直部分存在学校实践操作资源不足、学生难以反复练习实践操作从而导致操作不熟练的困难。虚拟仿真技术在高职实验教学[1]中的应用，以其深度体验、高度仿真、线上随时、反复练习、终端接入灵活（手机、电脑、平板均可）等特点，让以上困难得到一定缓解。比如，近年来有学者应用虚拟仿真技术在机能学实验[2]和其他实验[3-4]中进行了卓有成效的实验改革实践。此外，近年来随着各种智慧教学平台（雨课堂、蓝墨云、学习通等）的推陈出新，有学者应用智慧教学平台单独[5-6]或者结合虚拟仿真技术[7]对机能学实验进行了改革实践。这其中基于微信的雨课堂平台，凭着其全周期（课前、课中及课后）获取学生学习信息、线上线下混合式教学的优点，成为目前较受师生欢迎且众多课程实证应用的智慧教学软件。但截至目前，雨课堂结合虚拟仿真技术在机能学实验中的实践研究，仍未见报道。本文以机能学实验课程为例，基于雨课堂智慧教学平台，通过实验对照研究，探索在高职院校进行虚实结合（虚拟仿真技术和具体实验操作结合）、线上线下混合的实验教学改革实践。

1 对象与方法

1.1 对象

随机抽取漳州卫生职业学院2018级护理专业2个班，共117人作为实验组；另外随机抽取2018级护理专业2个班，共114人作为对照组。实验组和对照组同学入学成绩差异无统计学意义；所用教材、课程标准及教学计划完全相同。

1.2 方法

1.2.1 教学应用软件 智慧教学平台：雨课堂4.0；虚拟仿真教学软件：泰盟公司VMC-100。

1.2.2 实验对照研究 按6～7人为1小组，实验组共18小组，共117人；对照组按6～7人为1小组，共18小组，共114人。实验组实施雨课堂+虚拟仿真的创新型高职实验教学模式。步骤：①课前,教师制作雨课堂课件、视频；安装、测试虚拟仿真软件。教师通过雨课堂平台推送教学任务、课件、实验操作视频、仿真操作练习、课前测试；学生通过关注雨课堂公众号在教师规定时间内进行预习和虚拟仿真软件自行操练。教师通过雨课堂平台查阅学生自学信息。②课中，即课堂教学。首先，电脑开启雨课堂，学生手机扫码进入课程，通过雨课堂课件先后随机点名两三名同学先后回答两三个实验操作相关问题。其次，随机抽取一、两个学生进行虚拟仿真操作演示。再次，教师做出点评并进行虚拟仿真操作示范、实际操作示范。第四，学生分组进行操作，每一小组每次随机抽取一名同学作为操作负责人，其负责小组成员的分工与合作。操作过程中教师给予适时辅导。最后，抽取一名学生总结操作体会；教师总结。此外，从第二次实验开始，最后一步进行随堂小测。考核检测内容是本次课实验原理和实践操作要点。题型一般是选择题。③课后，要求学生完成报告及作业并拍照上传雨课堂平台；继续进行虚拟仿真操作练习。教师另上传本次实验操作的总结。

对照组实施传统教学。步骤：课前通过QQ推送教学任务和课件。课中教师讲解和示范、分组实际操作；从第二次实验开始，最后一步进行随堂小测，内容和题型同实验组。课后完成实验报告及作业。

1.2.3 教学效果评价和问卷调查 第一，实验操作效果评价。根据动物实验主要操作项目（兔气管插管、兔动脉插管、神经分离、大鼠麻醉）对两组进行实验操作成功率的比较、成功完成各项操作所需时间的比较。第二，平时成绩考核。实验组平时成绩的考核项目组成：课堂情况（习题总得分率、课件查看率、到课率、互动总次数、迟到数）、课前或课后课件推送（课件查阅率、课件习题得分率）、随堂小测、实验报告等。对照组的平时成绩组成包括出勤情况、随堂小测、实验报告。比较两组的随堂小测和实验报告成绩。第三，问卷调查。对实施雨课堂+虚拟仿真教学模式的学生发放问卷调查。从7个方面对学生进行调查：雨课堂感兴趣程度、虚拟仿真软件感兴趣程度、提高自学能力的帮助程度、提高实验操作能力的帮助程度、教学互动效果的满意程度、课程实验感兴趣程度、综合评分的满意程度。

1.3 统计学处理

数据处理采用SPSS17.0,两组各项操作成功率的比较采用χ2检验；两组成功完成各项操作组所需时间、随堂小测和实验报告分数的比较采用T检验。

2 结果

2.1 实验操作效果的比较

比较实验组和对照组在四项操作的完成率，结果显示，在兔气管插管、兔动脉插管和大鼠麻醉三项操作中，实验组的完成率高于对照组（P＜0.05），见表1。在神经分离项目中，两组完成率差异无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 实验组和对照组各项操作成功率的比较 （n,%）

对实验组和对照组操作成功的小组（实验组兔气管插管、兔动脉插管、神经分离和大鼠麻醉操作成功的组数依次为16、17、16、17小组；对照组兔气管插管、兔动脉插管、神经分离和大鼠麻醉操作成功的组数依次为10、12、11、11小组）操作平均用时进行比较，结果发现，两组在兔气管插管、兔动脉插管和大鼠麻醉三项操作中的平均用时差异有统计学意义（P＜0.05），见表2；神经分离项目中两组平均用时差异无统计学意义（P＞0.05），表2。

表2 实验组和对照组操作成功者操作平均用时（x±s）比较

2.2 随堂小测和实验报告成绩的比较

四次随堂小测，实验组（89.41±5.26）高于对照组（82.13±3.91）（P＜0.05）。五次实验报告，实验组（91.32±4.17）高于对照组（83.35±4.16）（P＜0.05）。

2.3 实验组问卷调查结果

对实施雨课堂+虚拟仿真教学模式组学生的问卷调查结果显示，在激发学生学习兴趣等7个方面，学生均给予了很高的评价（表3）。

表3 雨课堂+虚拟仿真教学模式组学生的问卷调查结果

3 讨论

从实验操作效果来看，无论是操作完成率的比较，还是操作成功小组操作平均用时的比较，四项中有三项实验组均优于对照组。由此可推论，在机能学实验课程实施雨课堂+虚拟仿真教学模式，较之于传统教学，有着明显的改进与提升。究其原因，我们认为，虚拟仿真软件VMC-100为学生提供了全学程（课前、课中及课后）、可反复操作演练的机会，让学生能在多次虚拟演练中初步掌握了操作技能，使她们在实际操作前巩固了操作步骤记忆，从而在真正操作中能更加容易上手和熟练每个步骤。

从随堂小测和实验报告成绩来看，实验组的表现也优于对照组。在此结果性评价的基础上，研究团队也借助雨课堂对学习动态数据收集分析的能力，进行了学习过程跟踪与监督。雨课堂对实验组学生的学习干预，主要包括课前线上学习，主要包括推送学习资源、课件和视频查阅监督；课中线上线下混合式教学，随时提问、监督学生浏览课件和视频情况，根据学生答题情况现场及时调整教学内容和进程；课后学生混合式学习，教师可以通过雨课堂线上查看监督学生完成作业、报告情况，学生线上线下结合完场各项作业等。因此，雨课堂这种全学程采集、分析学生学习信息的方法，能较理想对教学效果进行过程性评价。

从对实验组学生的问卷调查来看，学生对雨课堂结合虚拟仿真软件的新型教学模式给予了高度认可。如，实验组学生“对雨课堂感兴趣程度”很高者占了87.2%，这与云霞[8]的调查结果比较接近。在“对提高实验操作能力的帮助程度”方面，也有高达89.8%的实验组同学认为帮助很大。可见，这两个平台软件激发了他们的学习兴趣和动力。问卷调查还发现，学生对新模式提高自学能力、提高实验操作能力、教学互动效果、课程实验感兴趣程度、综合评分的满意程度等都给予了较高的评价。

总的看来，雨课堂结合虚拟仿真软件（VMC-100）在机能学实验教学改革中收效显著。在学生维度，利用虚拟仿真技术，解决了传统教学中由于实体教学的局限学生无法进行反复演练的难题和不足。学生能反复多次（全天候）进行虚拟操作演练，熟悉了操作过程，提升了动手能力。在教师维度，雨课堂软件全学程采集、分析学生学习信息的优点，特别是能即时反馈学生学习状况的特点；对于教师快速应对学生学情，及时调整教学手段和进程，作用不小。当然，目前这套虚拟仿真软件，仍不能准确呈现实际操作的每个细节，未来仍需要完善软件的细节、增加更多操作模块。同时，目前雨课堂收集的学生学习信息仍不够丰富，对学生学习过程进行动态监测与评估的效果依然需要改进。因此，如果要将雨课堂挖掘的学生学习动态数据应有于构建模式预警学生学习成绩，还需要大量实验实践来验证。

“虚实结合”依然是操作类课程教学的最重要手段；同时，系统能即时反馈学生学习状况而教师能及时加以调整，学生能全天候学习，这样的线上线下、虚实结合教学模式才值得进一步研究实践。