吳曉燕，袁藝標(biāo)，施睿臻，高 晴，戚曉紅

(南京醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，江蘇 南京 210029)

醫(yī)學(xué)是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科,機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)是培養(yǎng)和提高醫(yī)學(xué)生基本操作技能和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。信息時(shí)代推動(dòng)高校教育體制改革的不斷深入，探索機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)改革已成為醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的熱點(diǎn)[1]。將機(jī)能學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與校E-learning平臺(tái)整合，并在校內(nèi)外網(wǎng)上運(yùn)行，多元化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式成為機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)重要的輔助手段，推動(dòng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革。

一、機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)是“卓越醫(yī)生”培養(yǎng)計(jì)劃實(shí)施的重要環(huán)節(jié)

高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到學(xué)生動(dòng)手能力的訓(xùn)練，解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)與提升[2]。隨著醫(yī)學(xué)教育改革的深化，機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)方法與手段不斷更新，刪減部分驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，增加綜合實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，形成“基礎(chǔ)驗(yàn)證型-綜合型-設(shè)計(jì)創(chuàng)新型”三個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)體系。基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生掌握“三基理論”，即基本理論、基本知識(shí)和基本技能。綜合性實(shí)驗(yàn)涉及多學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)，要求學(xué)生融會(huì)貫通。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)則是由老師引導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。然而現(xiàn)有的體系已無(wú)法適應(yīng)高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)的需要，如何積極開(kāi)展以學(xué)生為中心和自主學(xué)習(xí)為主的教育模式，是培養(yǎng)“卓越醫(yī)生”需要解決的問(wèn)題。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)引入機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)

隨著信息技術(shù)發(fā)展和學(xué)習(xí)模式的轉(zhuǎn)變，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)成為推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)重要輔助手段。將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)引入機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)，虛實(shí)并存，實(shí)為主體，以虛補(bǔ)實(shí)，虛實(shí)雙促[3]。

(一)實(shí)驗(yàn)操作。

將各實(shí)驗(yàn)?zāi)K設(shè)計(jì)成3D動(dòng)畫游戲的形式，學(xué)生在游戲的各階段要選擇正確的“游戲裝備”——實(shí)驗(yàn)用品，進(jìn)行正確的實(shí)驗(yàn)操作，才能通關(guān)。

1.器械組建。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)員配試劑，搭建器械，學(xué)生按步驟直接實(shí)驗(yàn)。而虛擬實(shí)驗(yàn)者可從器材庫(kù)選取裝置，組裝實(shí)驗(yàn)器械。操作連接失敗會(huì)給予提示，幫助順利完成。

2.試劑配制。點(diǎn)擊藥品試劑會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)藥物、單位濃度換算、試劑配制等，學(xué)生可利用天平、燒杯、量筒等模擬練習(xí)配制試劑。

3.手術(shù)操作。學(xué)生可利用鼠標(biāo)把器械拖至動(dòng)物，進(jìn)行相關(guān)操作，系統(tǒng)可判斷正確與否作出提示。如“動(dòng)脈血壓綜合實(shí)驗(yàn)”，進(jìn)入一個(gè)三維仿真實(shí)驗(yàn)室后，手術(shù)臺(tái)上出現(xiàn)家兔及手術(shù)工具，有手術(shù)剪、眼科鑷、動(dòng)脈插管、注射器等，先選正確的工具才能進(jìn)入下一步操作，否則工具圖標(biāo)不予反應(yīng)。接下來(lái)操作者選取注射器，將鼠標(biāo)移到耳緣靜脈位置，動(dòng)畫顯示注射器內(nèi)藥物在減少，麻醉后家兔仰臥于手術(shù)臺(tái)。若實(shí)驗(yàn)者首選手術(shù)剪備皮，則操作無(wú)法繼續(xù)且系統(tǒng)會(huì)彈出對(duì)話框“請(qǐng)先麻醉家兔”。若犯錯(cuò)次數(shù)多，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后系統(tǒng)會(huì)顯示“遺憾，繼續(xù)努力”，可重新開(kāi)始。

(二)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.藥物與刺激區(qū)。通過(guò)給生物體不同的刺激或加入藥物，可實(shí)時(shí)觀測(cè)到血壓、呼吸、泌尿的變化趨勢(shì)。同時(shí)可觀察藥物間的相互作用關(guān)系及用藥順序?qū)C(jī)體產(chǎn)生的藥效。如動(dòng)脈血壓綜合實(shí)驗(yàn),可點(diǎn)擊按鈕“夾閉右側(cè)頸總動(dòng)脈”、“電刺激迷走神經(jīng)”、“注射藥物”等操作進(jìn)行觀察。

2.波形展示區(qū)。根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)和相應(yīng)的跟蹤指標(biāo)，顯示刺激或藥物作用動(dòng)物后產(chǎn)生的生理信號(hào)波形，血壓、呼吸、泌尿同時(shí)監(jiān)測(cè)。如泌尿綜合實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)擊“注射去甲腎上腺素”后，可立即觀察到家兔的血壓上升，尿量減少。

3.機(jī)體反應(yīng)區(qū)。波形變化是根據(jù)生物的變化而設(shè)置的，記錄機(jī)體的客觀變化。當(dāng)藥物作用或刺激達(dá)到一定程度時(shí)，出現(xiàn)機(jī)體的呼吸急促及肌肉僵化等反應(yīng)。如 “骨骼肌單收縮與復(fù)合收縮”，低頻電刺激腓腸肌出現(xiàn)一次單收縮，高頻出現(xiàn)不完全甚至完全強(qiáng)直收縮，即肌肉痙攣。觀察機(jī)體反應(yīng)時(shí)趣味性和直觀性強(qiáng)，學(xué)習(xí)興趣濃厚。

(三)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

學(xué)生能開(kāi)展感興趣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在教師的指導(dǎo)下制訂實(shí)驗(yàn)方案和完成實(shí)驗(yàn)工作?？筛鶕?jù)需求自定義實(shí)驗(yàn)，自定義藥物，每一藥物的藥效和各藥物之間的相互作用關(guān)系。

通過(guò)虛擬系統(tǒng)的反復(fù)操作，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的全面了解，人機(jī)交互的方式使學(xué)生在玩游戲的過(guò)程中掌握了實(shí)驗(yàn)原理和操作過(guò)程，規(guī)范了實(shí)驗(yàn)技術(shù)。另外，避免了消耗大量的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物、實(shí)驗(yàn)材料、藥品和試劑給環(huán)境造成的負(fù)面影響。學(xué)生在預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)或拓展訓(xùn)練時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)比實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)有更大的優(yōu)越性。

三、E-learning自主學(xué)習(xí)平臺(tái)引入機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)

E-learning環(huán)境下,更能激發(fā)學(xué)生的求知欲，加強(qiáng)探索精神,并利于終身學(xué)習(xí)理念的樹(shù)立[4]。本校E-learning平臺(tái)下包含教師空間和課程網(wǎng)站兩塊。機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)E-learning平臺(tái)教師空間包括：課程網(wǎng)站創(chuàng)建、備課、網(wǎng)絡(luò)考試、教學(xué)效果分析等。相應(yīng)的，課程網(wǎng)站設(shè)置了如下板塊：師資隊(duì)伍、大綱與進(jìn)度、教學(xué)內(nèi)容、教案與課件、教學(xué)錄像、虛擬實(shí)驗(yàn)、作業(yè)考試及答疑論壇等。

(一)教學(xué)內(nèi)容。

該板塊內(nèi)容豐富，包括實(shí)驗(yàn)原理涉及的理論知識(shí)、相關(guān)疾病領(lǐng)域的文字資料、圖片、音視頻文件等。所建資源知識(shí)點(diǎn)標(biāo)注完整，檢索明晰，與日常教學(xué)融合。教學(xué)資料設(shè)定相對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)設(shè)置導(dǎo)學(xué)板塊，培養(yǎng)數(shù)據(jù)檢索和軟件應(yīng)用能力，全面訓(xùn)練學(xué)生的科研素養(yǎng)。

(二)教學(xué)錄像與教案課件。

數(shù)字化學(xué)習(xí)資源庫(kù)是E-learning的基礎(chǔ)，需不斷完善，如視頻制作要清晰，充實(shí)與教材相配套的電子素材，優(yōu)化教學(xué)環(huán)境。本課程包含13個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)的視頻錄像，是課堂內(nèi)容的真實(shí)呈現(xiàn)，包括教師講解(實(shí)驗(yàn)原理、過(guò)程及總結(jié))和學(xué)生實(shí)際操作兩部分。E-learning完全開(kāi)放的學(xué)習(xí)環(huán)境是相當(dāng)先進(jìn)和科學(xué)的，隨時(shí)可從網(wǎng)上獲取新信息。不同層次的學(xué)生根據(jù)自己的接受能力控制觀看的內(nèi)容及速度，給一線教師提供了觀摩機(jī)會(huì)。

(三)答疑論壇。

該欄目最大化實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)，教師可及時(shí)獲得學(xué)習(xí)效果的反饋。由于課堂教學(xué)內(nèi)容多、速度快，課后答疑有限，答疑論壇能彌補(bǔ)上課沒(méi)有講透的地方。如“神經(jīng)干雙向動(dòng)作電位的產(chǎn)生”機(jī)制，很多學(xué)生課堂都不能透徹理解。而在此學(xué)生大多會(huì)受民主氛圍的感染，情不自禁的發(fā)表意見(jiàn)。另外鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表與課程有關(guān)的議題，積極思考，提倡一題多議，發(fā)展創(chuàng)新思維，正做到從“知識(shí)接受型”變?yōu)椤爸鲃?dòng)探究型”。首次在機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用E-learning平臺(tái)倡導(dǎo)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，在平臺(tái)上觀看教學(xué)資料提前學(xué)習(xí)，顛倒知識(shí)講授和內(nèi)化，師生角色轉(zhuǎn)換。

四、多元化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的保障實(shí)施

(一)資金支持。

學(xué)校每年有固定的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)，約164萬(wàn)元/年，由學(xué)校統(tǒng)一劃撥，專款專用。儀器設(shè)備專人維護(hù)，并落實(shí)使用登記，保障儀器設(shè)備正常運(yùn)行。

(二)人才儲(chǔ)備。

積極引進(jìn)生物醫(yī)學(xué)工程和計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)人才，培養(yǎng)出一批有豐富的仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件編寫經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)學(xué)計(jì)算機(jī)復(fù)合型技術(shù)骨干。按照教學(xué)需要，自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，使虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容始終與教學(xué)要求匹配，與教改同步。同時(shí)，參與教師有較強(qiáng)教學(xué)科研能力，將先進(jìn)的科研方法和成果用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容深度。

(三)制度保障。

學(xué)校相關(guān)部門全力配合，共同推動(dòng)E-learning平臺(tái)發(fā)展。定期對(duì)教師開(kāi)展現(xiàn)代教育技術(shù)培訓(xùn)，將技術(shù)考核納入教學(xué)分。開(kāi)學(xué)前班主任對(duì)學(xué)生進(jìn)行E-learning平臺(tái)的培訓(xùn)及推廣。加強(qiáng)教師對(duì)學(xué)生的指導(dǎo)和監(jiān)督，對(duì)反饋的問(wèn)題作出及時(shí)答復(fù)，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)師生互動(dòng)。

五、結(jié)束語(yǔ)

機(jī)能學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)與校E-learning平臺(tái)整合，完全融入機(jī)能實(shí)驗(yàn)學(xué)教學(xué)，學(xué)生在課余時(shí)間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)重要或未掌握的實(shí)驗(yàn)技術(shù)反復(fù)練習(xí)，取得了良好的教學(xué)效果。由于沒(méi)有硬性課后作業(yè)，部分學(xué)生積極性不高，因此加強(qiáng)教師在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過(guò)程中及時(shí)快捷的交互尤為重要。經(jīng)過(guò)近5年的建設(shè)，點(diǎn)擊量12萬(wàn)余次，先后向東南大學(xué)等10余家醫(yī)藥院校推廣使用。

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