陳 晶 趙紫薇 楊美霞 程 云 韓曉敏

（包頭醫(yī)學院組織學與胚胎學教研室，包頭 014040）

隨著移動智能終端產(chǎn)品的普及，當代大學生從小就生活在手機、電腦、平板、電視的4屏時代，而“云計算+移動互聯(lián)網(wǎng)+4屏”聯(lián)動的時代已經(jīng)來臨。2012年教育部印發(fā)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020）》提出了強化信息技術(shù)在高等教育中的應用?；诋敶畔⒒夹g(shù)如人工智能、互聯(lián)網(wǎng)+、大數(shù)據(jù)、云平臺等的發(fā)展，智慧教育應運而生[1]。人機互融的智慧教學是通過人工智能技術(shù)與教師教學相互融合。通過構(gòu)建技術(shù)融合的學習環(huán)境，改變傳統(tǒng)教學模式，讓教師能夠施展高效的教學方法、管理制度，讓學習者能夠獲得適宜的個性化學習服務和美好的發(fā)展體驗，實現(xiàn)教學的數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化、感知化、互聯(lián)化、信息化等[2]，使教師更為靈活多樣且高效地開展教學活動，使學生更為直接、便捷且積極主動地開展學習，以此實現(xiàn)創(chuàng)造型人才的培養(yǎng)[3]。如何能夠更加有效地利用人工智能、虛擬仿真等信息技術(shù)，更好地開展人機互融的智慧教學尚屬起步階段。如何在醫(yī)學課程中開展智慧教學，其相關(guān)研究較少。現(xiàn)以基礎(chǔ)醫(yī)學課程組織學與胚胎學為例，探討智慧教學的改革之路。

1 基于信息化工具的人機互融的智慧教學

基于各類信息化工具，構(gòu)建多角度、立體化的學習體系，使學習者能夠獲得感知、體驗、實踐為一體的學習體會，使學習者成為學習的主體。

1.1 基于優(yōu)慕課平臺和自建資源開展小規(guī)模限制性在線課程（small private online course，SPOC）教學

SPOC是由加州大學伯克利分校的阿曼德福克斯教授提出的區(qū)別于MOOC（massive open online courses）的一種教學模式。與MOOC的完全開放性不同，SPOC可以對學生設置準入條件，可以面向校內(nèi)學生，教師完全介入到學生的學習，開展線上師生交流、答疑和討論，甚至根據(jù)學生不同的學習基礎(chǔ)，在課堂上針對某些關(guān)鍵知識點主動要求部分學生做一些特殊的思考，開展“面對面”的輔導。SPOC的核心理念是實行私有的、定制的、高質(zhì)量的教學。

優(yōu)慕課平臺是我校引入的綜合智慧教育平臺，是教育部首批教育信息化試點平臺，可助力構(gòu)建院校信息化教學與管理支撐系統(tǒng)，為SPOC教學的開展提供信息技術(shù)和平臺支撐。自2018年開始，進行了優(yōu)慕課平臺組織學與胚胎學資源建設與初步應用。目前形成了包括課程簡介、學習園地、課程活動、課程資源四大板塊。其中學習園地板塊以章節(jié)進行設置，比較符合學生的傳統(tǒng)認知特點。每個學習單元下設導學、教學課件、微視頻、案例教學、擴展知識和課外閱讀等欄目，學生可以根據(jù)自己的需要進行個性化自主學習。

課前通過優(yōu)慕課平臺發(fā)布學習要求，通過課件、微課、視頻等完成課前自主學習安排（圖1A）。課堂上，教師通過講解、討論、翻轉(zhuǎn)課堂等形式展開教學活動；課后，通過平臺上題庫組卷，進行交互式習題單元測試（圖1B、1C），學生進行自我評價，以練固學；學生根據(jù)自身學習情況進行擴展資源自主學習；通過討論區(qū)進行疑難問題討論，教師和學生助教進行答疑，通過平臺進行課堂的延伸（圖1D、1E）。

圖1 基于優(yōu)慕課平臺的智慧教學。A：優(yōu)慕課平臺微課視頻訪問次數(shù)；B：優(yōu)慕課平臺各階段測試分數(shù)；C：學生提交測試情況；D：優(yōu)慕課平臺學生論壇活躍情況；E：學生論壇發(fā)帖、回帖情況.

1.2 基于雨課堂工具輔助開展課堂教學

雨課堂是嵌入PPT的小插件，只要手機安裝微信，學生掃碼即可進入“課堂”，非常便捷。隨著移動技術(shù)和智能手機的廣泛應用，雨課堂成為課堂教學中有效的輔助工具。在課堂教學中，通過“長江雨課堂”可以實時推送課件、習題發(fā)布，并能及時得到習題反饋。而實時、客觀、全面地反映課堂教學狀態(tài)、學生學習情況，正是一線教師的迫切需求。通過在雨課堂上推送試題，教師可以及時了解學生某個知識點的掌握情況，學生可以及時了解自己的學習情況及其他學生的學習情況。大數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果使得課堂上增加了很多“精密的儀表”，讓學生、教師一目了然。教師適時地開啟“彈幕”、“詞云”功能，讓更多的學生參與課堂討論，解決了大學課堂沉悶、教師唱獨角戲的問題，鼓勵學生表達自己的看法，讓學生積極參與課堂，讓學生成為課堂教學的主角。教師適時地啟用雨課堂“隨機點名”功能讓學生回答問題，使學生在課堂上緊起來、注意力集中起來、課堂活起來（圖2）。

圖2 基于雨課堂平臺的智慧教學。A：教學日志；B：基于雨課堂的隨堂練習；C：基于雨課堂的課件學習情況； D ：基于雨課堂的章節(jié)測試.

1.3 基于數(shù)碼網(wǎng)絡顯微互動教學系統(tǒng)的智慧實驗教學

高速發(fā)展的計算機和網(wǎng)絡技術(shù)與顯微鏡深度融合，構(gòu)建了包括顯微鏡、教師計算機、學生計算機、教學攝像機、圖像處理軟件、網(wǎng)絡交換器等的數(shù)碼網(wǎng)絡顯微互動實驗教學系統(tǒng)。醫(yī)學形態(tài)學智慧實驗教學系統(tǒng)的運用，使組織學與胚胎學實驗教學方式發(fā)生了變革，給學生提供了獲取知識的新手段和新途徑。不僅可以使顯微鏡上所看到的圖像顯示到計算機，而且可以實現(xiàn)教師和學生的交流和互動。解決了以前基于顯微鏡和切片的實驗教學中細胞定位難、演示難、交互難的問題，使實驗教學更具活力，更能調(diào)動學生的積極性。

1.4 基于虛擬仿真技術(shù)的虛擬實驗室輔助實驗教學

2013年啟動開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作，目前虛擬仿真技術(shù)已應用于高校教學，可將原來玻片標本經(jīng)過掃描形成數(shù)字化圖像，實現(xiàn)了“虛擬實驗室”。本校于 2016 年始陸續(xù)建設并升級了基礎(chǔ)醫(yī)學虛擬仿真實驗教學平臺，在教學實踐中發(fā)現(xiàn)虛擬實驗室的數(shù)字切片效果更好、結(jié)構(gòu)更典型，可以成為課堂實驗教學的有益補充，進行線上、線下虛實結(jié)合的實驗教學。學生也可以不受時間、地點的限制，隨時隨地觀察數(shù)字切片。解決了實驗教學中玻片標本易褪色、易破碎、補充難的問題，解決了學習的時間和空間局限性的問題。

1.5 基于各類平臺的直播教學

自2020年新冠疫情爆發(fā)以來，疫情在某種程度上得到有效控制，但疫情反復以及隨之而來的后疫情時代將會在一定時間內(nèi)繼續(xù)存在[4]。國務院新聞辦發(fā)布的《抗擊新冠肺炎疫情的中國行動》白皮書指出我國疫情防控進入常態(tài)化階段。對于高校而言，基于直播平臺的智慧教學給高校教育、教學帶來了挑戰(zhàn)和機遇，也充分檢驗了我國高等教育應急處理能力，充分展示了現(xiàn)代化信息技術(shù)的優(yōu)勢。借助于各種直播平臺如釘釘、雨課堂、騰訊會議等開啟線上直播課，啟動“空中課堂”，做到“停課不停學”。并且可以對學生的上課回答問題、提交作業(yè)等情況進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 基于信息化工具的人機互補的智慧考試

智慧考試評價體系的完善是智慧教育的一個重要組成。高速發(fā)展的計算機網(wǎng)絡技術(shù)、云平臺等技術(shù)為教學考核提供了技術(shù)上的支持，為多元化、多層次智慧考試提供可能。本課程理論學時40學時，實驗學時32學時，課程總評成績包括20%平時考核，20%實驗考核，60%理論考核。其中平時考核主要基于優(yōu)慕課平臺自主學習情況和單元測試的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、基于雨課堂平臺的課堂學習數(shù)據(jù)統(tǒng)計、基于數(shù)碼網(wǎng)絡顯微互動教學系統(tǒng)的階段考試幾部分；實驗考核主要基于數(shù)碼網(wǎng)絡顯微互動教學系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡機考、數(shù)據(jù)分析；期末考核基于考易題庫隨機組卷、數(shù)據(jù)分析。實現(xiàn)了考核形式多元化，考試過程智能化、試卷無紙化、數(shù)據(jù)分析自動化。

2.1 基于優(yōu)慕課平臺、雨課堂平臺的在線單元測試、課堂測試

基于本校在線綜合教育平臺優(yōu)慕課、雨課堂自建題庫約800題，能夠?qū)崿F(xiàn)隨機組卷，交互式答題，讓學生隨時進行線上練習，隨時自我檢測，進行形成性評價，也能讓教師能夠及時掌握學生的學習狀態(tài)（圖1C，2D）。

2.2 基于數(shù)碼網(wǎng)絡顯微互動教學系統(tǒng)的階段考試、實驗考試

依托捷達科技 DML System“網(wǎng)絡顯微互動教學系統(tǒng)”，可以實現(xiàn)多功能、全開放的互動實驗室，通過考試模塊的加入可以實現(xiàn)在線考試，實現(xiàn)“網(wǎng)絡機考”。該考試模塊采用捷達公司合作開發(fā)的 B /S 架構(gòu)，使用 asp.net mvc 4 Entity Framework 5 技術(shù)框架，采用 Windows SQL 數(shù)據(jù)庫[5]，自建了組織學與胚胎學階段考試題庫；將圖片編輯成試題，自建了實驗考試題庫。實現(xiàn)了在實驗室局域網(wǎng)中的在線考試、網(wǎng)絡機考，實現(xiàn)了試題隨機組卷、交互答題，實現(xiàn)了考試數(shù)據(jù)的批量處理、數(shù)據(jù)分析等。

2.3 基于考易平臺的期末考試

“考易”系統(tǒng)是南方醫(yī)科大學推出的，涉及醫(yī)學、藥學、英語等多個學科領(lǐng)域的綜合考試題庫[6]?？家紫到y(tǒng)較早地開展了題庫軟件的開發(fā)、題庫建設與應用，實現(xiàn)了考、教分離，實現(xiàn)了無紙化考試。由考試系統(tǒng)可直接對試題難易程度進行分析，對試題分布進行分析，對學生答題情況進行分析，并可以更新考試題庫。在原題庫基礎(chǔ)上，組織本教研室教師對試題庫進行再建設，增加了一些應用型、分析型、綜合性、案例型試題，并且在案例型試題中結(jié)合了本地多發(fā)病案例，使題庫更具特色，更有利于考核學生分析、比較、應用能力。原題庫僅包括理論部分考試題庫，基于平臺框架，又增加了實驗考試題庫，考查學生的識圖、辨圖能力，在疫情線上教學期間，使用手機、電腦等終端設備可以實現(xiàn)實驗考試隨機組卷，實現(xiàn)實驗考試在線考試，讓考試更加智能化。

3 效果分析

以20級臨床本科4～6班、10～12班為教改組，以20級臨床本科1～3班、7～9班為對照組。教改組開展基于優(yōu)慕課平臺的SPOC教學，開展基于雨課堂平臺、虛擬仿真實驗教學平臺、數(shù)碼網(wǎng)絡顯微互動教學系統(tǒng)及考試題庫的人工互融的智慧教學，教改組與對照組師資配備相當、考核方式相同。

通過對學生總評成績統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)教改組20級臨床本科4～6班平均分為74.73，20級臨床本科10～12班平均分為73.6，2個教改班平均分無統(tǒng)計學差異；對照組20級臨床本科1～3班平均分為68.21，20級臨床本科7～9班平均分為67.04，2個對照班間也無統(tǒng)計學差異。而教改組的班級平均分明顯高于對照組班級，具有顯著性差異（表1）。

表1 教改組與對照組各班平均分情況（±s）

表1 教改組與對照組各班平均分情況（±s）

*P＜0.05 vs 對照組

組別n平均分對照組217 67.67±10.09教改組22874.16±9.82*

進一步分析教改組和對照組各分數(shù)段人數(shù)比例，其中教改組的學生成績在優(yōu)秀和良好分數(shù)段中的人數(shù)比例明顯高于對照組，差異具有顯著性；在及格與不及格分數(shù)段中的人數(shù)比例明顯低于對照組，差異具有顯著性（表2）。而在中等分數(shù)段人數(shù)比例無顯著性差異。說明教改組學生成績在高分數(shù)段的比例更高，而不及格的學生比例更少。

表2 教改組與對照組各分數(shù)段人數(shù)比例（%）

對教改組學生進行問卷調(diào)查，回收有效問卷196份。其中認可SPOC教學改革的學生達90.82%，也有9.18%的學生不太喜歡這種混合式教學，這部分學生覺得自主學習會占用大量時間，費時、費力。其中有90.31%的學生認為通過智慧平臺線上資源自學，能提高學生的自主學習能力。

自2016年開始智慧題庫的建設和研究；自2018年，逐步開始優(yōu)慕課平臺、雨課堂平臺等智慧工具用于課程教學的研究；自2019年開展虛擬仿真實驗教學平臺智慧教學的研究與實踐?；谔摂M仿真實驗教學平臺的使用，對20級臨床本科學生回收的171份問卷調(diào)查顯示，96.49%的學生認為虛擬仿真數(shù)字切片非常有助于理解微觀結(jié)構(gòu)，對學習有幫助；學生很喜歡這種虛擬數(shù)字切片的形式，感覺非常便捷，虛擬數(shù)字平臺隨時開放，使學生的學習不受時間、空間的限制?；谥腔燮脚_的題庫測試，回收的171份問卷顯示，84.80%的學生認為階段考試可以督促學習，84.21%認為從題庫中隨機組卷形式公平、公正，75.44%的學生認為考試程序簡便、快捷，97.66%學生認為基于智慧平臺的交互式習題對學習有幫助，愿意采用這種方式做練習。對19級臨床本科學生回收的336份問卷顯示，85.42%的學生喜歡這種基于智慧平臺的交互式測試題。對近6年本課程7 559份回收問卷顯示，本課程教師97.06%善于使用各種教學手段，特別是多媒體、網(wǎng)絡等現(xiàn)代技術(shù)手段，學生對課程總體滿意度達99.31%。目前本校優(yōu)慕課平臺中，本課程總訪問量排名第二，累計課程訪問量255 920次，平臺資源建設也得到了學生的好評。多種智慧教學工具、智慧教學平臺助力教學，使教學更具活力。

實踐表明，多樣化的智慧教學能為教學帶來活力?；谥腔劢虒W平臺可使師生之間、生生之間隨時隨地進行互動交流；基于智慧教學平臺可以通過各種題庫組卷，促進人機對話；教師也可以從各類智慧教學平臺中獲得大數(shù)據(jù)，并進行精準分析，從而更好用于指導教學實踐。智慧教學場景中的互動不僅體現(xiàn)在教師和學生之間的互動，同時也體現(xiàn)在學生與學生、學生與平臺、教師與平臺之間的互動上，這種互動性更強、交互方式更多元化。智慧教學也能實現(xiàn)精準教學，從智慧平臺上可導出學生學習數(shù)據(jù)，如學生課堂小測驗參與情況；單元測試情況、階段考試情況；以及自主學習資源情況，根據(jù)智慧教學平臺數(shù)據(jù)分析，找到預警學生，對這部分學生進行溝通、聯(lián)系、指導學習；也可以根據(jù)智慧教學平臺中呈現(xiàn)出的學習者學習偏好信息、學習風格、學習水平等數(shù)據(jù)，指導不同專業(yè)學生做個性化學習。智慧教學的多元性評價體系更能準確反映學生學習狀態(tài)，避免學生“臨時抱佛腳”，將課程學習作為常態(tài)化學習。

智能時代的到來顛覆了傳統(tǒng)教學方式，智慧教育也必將以其交互性強、診斷學習、個性指導、便捷學習改變傳統(tǒng)教學模式，增強課堂活力。同時也需要教育工作者不斷加強信息化技術(shù)手段的學習，不斷探索適合本學科、本課程的智慧教學模式，讓學習者能夠獲得適宜的個性化學習服務和美好的發(fā)展體驗。