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卫生检验专业虚拟仿真实验教学探索

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摘要:卫生检验学实验是公共卫生相关专业本科生必修课程之一,具有较强实践性。该文分析了卫生检验学实验教学目前现状和存在的问题,提出改革的必要性。作为传统实验教学的有效补充,将虚拟仿真技术引入实验教学中,充分发挥虚拟仿真实验的生动、直观、沉浸性等优势。在实施新的实验教学模式后对其效果进行了评价,通过对卫生检验专业本科2015级学生进行了一轮成功的教学实践,探讨了该系统在实验课程预习、课堂教学及课后分析报告起到的积极作用。问卷调查结果显示,该教学模式可有效提高教学质量、培养学生的实践能力和创新能力。

关键词:卫生检验学;虚拟仿真;实验教学;教学改革

引言

卫生检验专业是公共卫生与预防医学领域中的重要组成,以分析化学、仪器分析、微生物检疫为基础、同时又与基础医学、临床医学和预防医学相互交叉渗透的一门综合性的应用型学科[1]。作为一门实验型学科,教学上围绕检验技术这一核心,不但要求学生掌握专业理论知识,还要培养学生的实验技术操作能力,提高创新思维,以应对卫生检验工作中的新情况新要求。长期以来,卫生检验专业实验教学多以传统模式为主,随着现代数字网络技术和教育技术的发展,预防医学领域中以互联网络为基础的各类知识的传授、学习逐渐成为教学发展的一种趋势,其中虚拟仿真实验是一项受到学生欢迎的教学模式[2-3]。为此实验中心于2017年引入上海梦之路数字科技有限公司研发的预防医学虚拟仿真实验项目用于实验教学中,选择了2015级卫生检验专业27名学生为对象进行了初步调查,学生的反映是积极和正面的,对今后的虚拟仿真实验教学是积极的探索。

1专业实验教学的现状及改革的必要性

卫生检验专业在我校预防医学学科中起步较晚,目前的实验教学课程仍以传统验证性实验项目为主,多采用“教师理论讲授,学生操作验证”的常规套路施行,教学方法单一也让学生对实验探索缺乏兴趣[4]。现在的卫生检验实验课程注重实验室检测技能培训,对人群现场、环境资料的获取能力培养相对较少,特别对突发公共卫生事件现场模拟实验训练条件缺乏,导致此类实验很难开展。实验教学的学时安排紧张,卫生检验专业的学制是4年,相比5年制的预防医学专业理论课时数未有减少,因此相应的实验教学学时不足,在专业人才培养计划未调整情况下,使得开设的实验课程数目明显不足。还有实验教学资源相对短缺,目前检验专业招生人数虽未有明显增加,但其他专业增加的生源挤占了原有资源分配,包括实验场地、经费、实验器材等,为应对和解决这些问题实验教学改革势在必行。改革不但是为解决目前存在问题的需要,也是适应卫生检验学新的发展需要,原来按部就班的实验教学体系不能完全满足互联网时代培养创新型人才的需求,需要计算机网络体系辅助完成部分自动化、智能化和高通量的检验实验[5]。《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》指出,“信息技术对教育发展具有革命性影响,必须予以高度重视”,并把“加快教育信息化进程”单独作为一部分进行了专门的阐述[6]。《教育部关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》(教高函[2018]5号)文件中指出,虚拟仿真实验教学中心建设工作必须坚持“学生中心、产出导向、持续改进”的原则,突出应用驱动、资源共享,将实验教学信息化作为高等育系统性变革的内生变量,以高质量实验教学助推高等教育教学质量变轨超车,助力高等教育强国建设[7]。这些都是实验教学改革的动力。

2专业虚拟仿真实验教学的探索

2.1虚拟仿真平台的建设

卫生检验专业实验教学是学生从理论知识转变为实际工作能力的有效途径,是理论联系实际的重要手段,实验教学效果如何对学生技能培养至关重要。近年来,虚拟仿真技术已在许多专业的实验教学中得到广泛应用,通过三维仿真实验平台,能够实现传统实验教学模式难以达到的教学效果,可使抽象枯燥的教学变得丰富多彩,教学过程变得更加直观、生动,提高了学生参与实验的主动性和教学效果[8-9]。我校预防医学实验教学示范中心作为国家级的实验教学平台,近来在这方面做了一些有益的尝试,建立了预防医学虚拟仿真实验教学中心,图1所示为中心网站和平台使用指南。预防医学虚拟仿真实验教学中心以Internet为基础,支持分布式的资源服务器,支持在不同时间、空间和任意终端上访问实验资源、可以实施网上考试等功能,资源项目的表现形式有图片、文字、视频、二维、三维交互动画等,教学过程中不受时间、地点限制,实现了真正意义上的随时随地自主学习目标。教学中心目前有色谱仪器分析操作、公共卫生应急处置训练等十个实验项目,根据计划中心将陆续增添预防医学类实验内容,以满足学院不同专业的需求。

2.2虚拟仿真项目在实验教学中的应用

2.2.1资料与方法(1)资料。卫生检验技术专业2015级本科班27人,教材选用2015年人民卫生出版社李磊/高希宝主编的《仪器分析》,理论授课内容是高效液相色谱。(2)教学方法。对学生采用高效液相色谱分析仪操作虚拟仿真项目辅助,实施学习和考核过程相结合的教学方法。(3)教学过程。①在结束理论课时要求学生对该理论知识部分能理解和掌握,课后授权该班级学生可以在预防医学虚拟仿真实验教学中心网站上进行注册(见图2),每位同学取得自己的账号后可以对高效液相色谱分析仪操作项目进行实验课前的自主学习,学习的内容包括掌握实验目的和原理、熟悉实验仪器和方法,之后可以观看教学录像学习实验过程,每位同学在自主学习时对关键步骤和内容都设有问答题目,共30个,并给出答案和评判结果计100分,图3显示部分实验内容截图,包括对照品制备、样品制备、流动相配制、样品分析及数据处理等。②在实验教学课开始之前查看学生的自主学习结果,评判分数在90分以上者可以允许操作仪器,不达标者在老师讲解以后继续模拟实验直至符合要求才可以进入下一环节。③实验结束后的部分,该虚拟项目在线课程管理包括学习内容、资源、作业、测验、讨论(见图4)。学生在实验课后可以的作业、报告等项都是网上在线完成,老师和学生之间的交流、答疑以及补充相关课程的资源,扩展学习的深度和广度也是在此进行。 

2.2.2结果实验课授课和观摩教师认为,该教学方式效果好,学生在课前、课中和课后都能积极主动参与学习过程。课前的自主学习积极认真,准备充分;课堂上师生互动良好,气氛活跃;课后学生能及时完成作业,积极思考问题,知识点理解和分析较为深入,学生课后在线问题也比平时多;在该平台上学生测验成绩均在75分以上,其中≧90分者8名,是一次成功的实验教学。在课程结束后对该次教学以问卷表的形式进行了满意度调查,参与本实验课的学生以无记名方式填写,共发放问卷27份,回收27份,回收率和有效率均100%(见表1)。其中问卷表中促进课前预习(92.6%)、促进学习的独立性(85.2%)、能激发学习兴趣与积极性(81.5%)、提高实验操作水平(96.3%)、接受这种教学模式(88.9%)等各项的正面意见在90%左右;而对在线讨论分析、课堂气氛的活跃、培养团队合作意识、增强沟通交流能力等项有超过70% 是正面意见;有一半的意见认为该教学模式还有改进的空间。从问卷调查的结果可看出,学生对虚拟仿真实验教学辅助模式的实施是持积极态度。

2.2.3讨论高效液相色谱分析仪操作实验教学课程经任课教师认真准备和卫生检验专业学生的积极参与已经完成,实验教学结果显示该虚拟仿真实验项目的整体应用效果较好,主要表现在对学生预习课程产生显著作用,这与该系统的交互性、直观性、沉浸感的特点相关联[10]。学生在虚拟仿真实验系统上可以积极、自主学习,因为该学习过程循环可逆,系统有详细的规范操作、演示视频、文字说明等,学生可根据自己实际学习进度调整学习过程,激发学生学习兴趣。以虚拟仿真实验系统为辅助,基于学生对高效液相色谱仪原理、操作步骤的预习,教师讲解与实际操作虚实结合,帮助学生理解实验原理,掌握实验技术,提升实验成功率,有利于教学质量的提高,这在虚拟仿真系统有助于提高液相色谱实验操作水平的调查结果中得到直观反映,也与其他专业应用虚拟仿真实验教学的结果相同[11-15]。从调查结果中还可以看出这种教学手段有助于活跃课堂气氛、培养团队合作意识、增强沟通交流能力,学生在实验课前已做了预习,对课程有一定了解和掌握,学生的负重感减轻;同时初次接触该系统学生存在新鲜和好奇,因此课堂上教师容易调动学生的积极性,产生活跃的氛围,这也是实验教学过程中积极追求的一种境况。调查结果还显示超过50%的学生认为该系统仍然有改进的空间,在教学过程中部分学生感觉该系统实验原理与操作结合效果欠佳,除去因初次体验不够熟悉系统原因外,在虚拟仿真实验系统的建设及其应用中,如何减少学生对知识掌握程度以及综合能力的差异在应用系统过程中出现的困难,如何进一步加强基础知识与实践操作的结合是完善该系统所需要克服的问题。

3结语

高效液相色谱分析仪操作虚拟仿真实验系统在卫生检验学实验课程中的应用效果较好,得到参与实验教学师生的肯定,虚实结合可以提高教学质量,是培养学生的实践能力和创新能力的有效途径,这为今后虚拟仿真实验教学的全面铺开提供了有益的探索。

作者:盛杰 金忠秀 黄芬 郝加虎 陶芳 单位:标安徽医科大学

卫生检验专业虚拟仿真实验教学探索责任编辑:张雨    阅读:人次
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