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)國家級實(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)。信息時代推動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)生動手能力的訓(xùn)練，解決問題能力和創(chuàng)新意識的培養(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”三個層次的實(shí)驗(yàn)體系?；A(chǔ)實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生掌握“三基理論”，即基本理論、基本知識和基本技能。綜合性實(shí)驗(yàn)涉及多學(xué)科的知識點(diǎn)，要求學(xué)生融會貫通。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)成為推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個重要輔助手段。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)者可從器材庫選取裝置，組裝實(shí)驗(yàn)器械。操作連接失敗會給予提示，幫助順利完成。

2.試劑配制。點(diǎn)擊藥品試劑會出現(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“動脈血壓綜合實(shí)驗(yàn)”，進(jìn)入一個三維仿真實(shí)驗(yàn)室后，手術(shù)臺上出現(xiàn)家兔及手術(shù)工具，有手術(shù)剪、眼科鑷、動脈插管、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)。接下來操作者選取注射器，將鼠標(biāo)移到耳緣靜脈位置，動畫顯示注射器內(nèi)藥物在減少，麻醉后家兔仰臥于手術(shù)臺。若實(shí)驗(yàn)者首選手術(shù)剪備皮，則操作無法繼續(xù)且系統(tǒng)會彈出對話框“請先麻醉家兔”。若犯錯次數(shù)多，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后系統(tǒng)會顯示“遺憾，繼續(xù)努力”，可重新開始。

(二)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

1.藥物與刺激區(qū)。通過給生物體不同的刺激或加入藥物，可實(shí)時觀測到血壓、呼吸、泌尿的變化趨勢。同時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。如動脈血壓綜合實(shí)驗(yàn),可點(diǎn)擊按鈕“夾閉右側(cè)頸總動脈”、“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物后產(chǎn)生的生理信號波形，血壓、呼吸、泌尿同時監(jiān)測。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，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。可根據(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。

通過虛擬系統(tǒng)的反復(fù)操作，加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的全面了解，人機(jī)交互的方式使學(xué)生在玩游戲的過程中掌握了實(shí)驗(yàn)原理和操作過程，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，虛擬實(shí)驗(yàn)比實(shí)時實(shí)驗(yàn)有更大的優(yōu)越性。

三、E-learning自主學(xué)習(xí)平臺引入機(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)理念的樹立[4]。本校E-learning平臺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、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)定相對應(yīng)的知識點(diǎn)，同時設(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、過程及總結(jié))和學(xué)生實(shí)際操作兩部分。E-learning完全開放的學(xué)習(xí)環(huán)境是相當(dāng)先進(jìn)和科學(xué)的，隨時可從網(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。

(三)答疑論壇。

該欄目最大化實(shí)現(xiàn)師生互動，教師可及時獲得學(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)上課沒有講透的地方。如“神經(jīng)干雙向動作電位的產(chǎn)生”機(jī)制，很多學(xué)生課堂都不能透徹理解。而在此學(xué)生大多會受民主氛圍的感染，情不自禁的發(fā)表意見。另外鼓勵學(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“知識接受型”變?yōu)椤爸鲃犹骄啃汀?。首次在機(jī)能實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用E-learning平臺倡導(dǎo)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，在平臺上觀看教學(xué)資料提前學(xué)習(xí)，顛倒知識講授和內(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164萬元/年，由學(xué)校統(tǒng)一劃撥，?？顚Ｓ?。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，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E-learning平臺發(fā)展。定期對教師開展現(xiàn)代教育技術(shù)培訓(xùn)，將技術(shù)考核納入教學(xué)分。開學(xué)前班主任對學(xué)生進(jìn)行E-learning平臺的培訓(xùn)及推廣。加強(qiáng)教師對學(xué)生的指導(dǎo)和監(jiān)督，對反饋的問題作出及時答復(fù)，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)師生互動。

五、結(jié)束語

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)生在課余時間通過網(wǎng)絡(luò)，對重要或未掌握的實(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)過程中及時快捷的交互尤為重要。經(jīng)過近5年的建設(shè)，點(diǎn)擊量12萬余次，先后向東南大學(xué)等10余家醫(yī)藥院校推廣使用。

[參考文獻(xiàn)]

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[2]王秋威,張鵬霞,蔡連順,等．五年制臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)“卓越醫(yī)生”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索[J]．中國高等醫(yī)學(xué)教育,2013(6):57-58.

[3]黃華興,袁藝標(biāo),劉力嘉,等．E-learning網(wǎng)絡(luò)平臺的構(gòu)建及應(yīng)用效果分析[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2017(2):200-204．

[4]王迎偉,朱學(xué)江,郭 軍,等.提高基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的思考與對策[J].醫(yī)學(xué)教育探索,2010(8):1103-1106．