繆珠雷，楊貴珍，姚 超，姜 昕，孫錦霞，鄭月娟，朱詩國，劉 丹

(上海中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院免疫學(xué)與病原生物學(xué)教研室， 上海 201203； △通訊作者)

微生物與免疫是上海中醫(yī)藥大學(xué)唯一一門針對中醫(yī)學(xué)、針灸學(xué)等各專業(yè)國際學(xué)生，以介紹病原微生物為主的專業(yè)基礎(chǔ)選修課程，兼有理論和實驗教學(xué)。實驗教學(xué)主要通過學(xué)生在實驗室?guī)Ы汤蠋熤笇?dǎo)下，親自動手操作，完成一些對病原微生物的觀察、培養(yǎng)和檢測操作，從而獲得對病原微生物的感性認(rèn)識。然而，大部分國際學(xué)生目前無法來華就學(xué)，為此筆者所在教學(xué)團(tuán)隊引入基于虛擬仿真實驗的線上教學(xué)模式，圍繞現(xiàn)代建構(gòu)主義實驗教學(xué)理論的直觀、建構(gòu)、情境認(rèn)知三要素，對國際學(xué)生微生物與免疫虛擬仿真實驗課程教學(xué)進(jìn)行了探索和評價；同時對國際學(xué)生學(xué)習(xí)的反饋信息進(jìn)行了深入分析和探討，尋找不足和改進(jìn)措施。

1 研究理論和視角

目前虛擬仿真實驗的實現(xiàn)，主要是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使學(xué)生利用鍵盤、鼠標(biāo)等對計算機(jī)模擬的實驗環(huán)境進(jìn)行體驗和交互操作。根據(jù)現(xiàn)代建構(gòu)主義實驗教學(xué)理論的觀點,一個合格的實驗教學(xué)項目需具備以下三大要素，即：直觀、建構(gòu)、情境認(rèn)知[1-3]。①直觀，就是實驗應(yīng)體現(xiàn)出專業(yè)的真實應(yīng)用和操作場景，以供學(xué)生去觀察體驗；②建構(gòu)，意味著實驗?zāi)軒椭鷮W(xué)生構(gòu)建知識體系，也就是掌握相應(yīng)的知識和技能，而這主要通過學(xué)生和實驗場景互動來實現(xiàn)；③情境認(rèn)知，就是要調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，讓學(xué)生在解決問題的情境過程中認(rèn)識到需要學(xué)習(xí)哪些知識，鍛煉哪些能力。因此，有效評價一個虛擬仿真實驗項目的質(zhì)量和教學(xué)效果，可圍繞上述要素展開。

2 教學(xué)研究過程

基于建構(gòu)主義教學(xué)理論，再考慮到醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程虛擬仿真實驗項目本身的特點[4]，筆者認(rèn)為前述三要素也可以被簡要概括為真實、互動、引導(dǎo)。也就是說，評價一個醫(yī)學(xué)虛擬實驗項目是否成功，可以通過觀察：①模擬的實驗場景是否足夠“真實”；②能否提供豐富和多樣的“互動”機(jī)會；③對學(xué)生主動學(xué)習(xí)行為的“引導(dǎo)”是否充分和有效。目前，在我校教學(xué)實驗中心網(wǎng)絡(luò)平臺上提供的與微生物和免疫課程相關(guān)的仿真實驗項目主要來自于不同院校和多媒體制作公司，具有不同的風(fēng)格和特點。針對這些項目，筆者依據(jù)前述三要素和本領(lǐng)域?qū)I(yè)知識，對這些微生物虛擬仿真實驗項目逐一進(jìn)行了體驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些項目都能在一定程度體現(xiàn)上述三要素。例如，教師通過視頻和動畫模擬一個真實的對某病原微生物進(jìn)行診斷的場景；然后，要求學(xué)生在實驗中選擇正確的試劑和方法完成檢測，這可以看作為一個互動的過程；最后，通過布置若干測驗思考題引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)，以培養(yǎng)分析和解決問題的能力。于是，筆者根據(jù)中醫(yī)專業(yè)微生物與免疫教學(xué)大綱的總體要求，對這些項目進(jìn)行了篩選，選擇了血型鑒定、免疫細(xì)胞功能測定、細(xì)菌分離培養(yǎng)及染色鑒定、病毒雞胚接種及血凝試驗等項目。這些實驗項目普遍制作比較優(yōu)良，界面直觀友好，圖像細(xì)節(jié)刻畫精致，教學(xué)過程也能循循善誘、深入淺出，基本滿足直觀、建構(gòu)、情境認(rèn)知三大要素的要求。

關(guān)于評價方法，在虛擬仿真實驗教學(xué)過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)行為，包括實驗學(xué)習(xí)進(jìn)度、完成測驗情況，由實驗網(wǎng)絡(luò)平臺自動記錄并根據(jù)事先設(shè)定的權(quán)重給出總分。同時，教師還要求學(xué)生在每一個實驗項目結(jié)束后，獨立完成一份包括實驗原理、材料方法、結(jié)果、討論4部分內(nèi)容的完整實驗報告，手寫并拍照上傳。教師則根據(jù)網(wǎng)絡(luò)平臺的分?jǐn)?shù)以及報告作業(yè)的質(zhì)量給學(xué)生評分，計入期末總評成績。

關(guān)于教學(xué)方式，教師在課前通過網(wǎng)絡(luò)直播將實驗課程的內(nèi)容和要求向?qū)W生進(jìn)行介紹；課中，學(xué)生根據(jù)虛擬仿真實驗項目的指導(dǎo)和提示，自主完成所有的實驗內(nèi)容，同時教師進(jìn)行答疑輔導(dǎo)，也鼓勵學(xué)生之間進(jìn)行交流、互助和討論；課后，教師查看網(wǎng)站提供的學(xué)生學(xué)習(xí)行為記錄以及學(xué)生提交的作業(yè)，進(jìn)行評價和打分。

3 教學(xué)研究結(jié)果

課程全部結(jié)束以后，筆者對參與此輪教學(xué)的49位國際學(xué)生(主要來自馬來西亞、韓國、印尼及日本、英國、加拿大等國)進(jìn)行了問卷調(diào)查，反饋數(shù)據(jù)如下：①較之以往經(jīng)歷的線下實驗教學(xué)，新引入的虛擬仿真實驗教學(xué)模式在幫助他們掌握實驗原理和方法方面，學(xué)生認(rèn)為更有效、沒區(qū)別、更差的比例分別為30%、47%、23%；②在幫助提高實驗探索的科研能力方面，認(rèn)為更有效、沒區(qū)別、更弱的比例分別為26%、43%、32%；③在提高學(xué)習(xí)興趣方面，認(rèn)為更強(qiáng)、沒區(qū)別、更差的比例分別為21%、66%、23%；④在增強(qiáng)溝通和協(xié)作能力方面，認(rèn)為更好、沒區(qū)別、更差的比例分別為28%、36%、36%；⑤在完成實驗時注意力的集中度上，認(rèn)為更集中、沒區(qū)別、更分散的比例分別為15%、40%、45%。

4 討論和分析

從上述問卷調(diào)查的反饋數(shù)據(jù)來看，多數(shù)學(xué)生認(rèn)為基于虛擬仿真的實驗教學(xué)模式相對于線下教學(xué)模式，學(xué)習(xí)體驗基本相當(dāng)甚至略有勝出(選擇“沒區(qū)別”或“更好”占比超過50%)。但還是有一定比例的學(xué)生認(rèn)為其不如傳統(tǒng)的線下教學(xué)模式，筆者認(rèn)為可能主要存在以下原因。

首先，目前的虛擬仿真技術(shù)軟硬件發(fā)展水平還沒有達(dá)到完美的程度[5]，尤其在模擬實驗操作的動作細(xì)節(jié)，即“互動”方面還有所不足。例如，在許多實驗場景中，電腦會提供一組操作供學(xué)生選擇，待學(xué)生用鼠標(biāo)選中正確項，電腦就將對應(yīng)的操作以動畫形式播放一遍。然后，實驗就進(jìn)入下一步驟，完成類似的操作，直至走完全部流程。與線下實驗比較，學(xué)生的總體感覺是操作比較簡單，參與度不夠，也就無法充分調(diào)動他們的積極性。實際上，在真實、互動、引導(dǎo)這三大要素中，筆者認(rèn)為，“互動”應(yīng)該是居于中心地位的，因為如果沒有良好的“互動”，場景即使再精致，也無法被學(xué)生充分感知和體驗，因此也很難激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的興趣。當(dāng)然，隨著技術(shù)的進(jìn)步，具有定位跟蹤、能實時提供三維視覺、觸覺、聽覺等功能的立體眼鏡、數(shù)據(jù)手套等新型傳感設(shè)備的成本下降和逐步普及[6，7]，將有助于設(shè)計出更“真實”，有著更多“互動”及“引導(dǎo)”作用的微生物與免疫虛擬仿真實驗項目。

其次，虛擬仿真實驗主要由學(xué)生在家中自行完成，學(xué)習(xí)氛圍距離真實的實驗場景相差甚遠(yuǎn)。在真實場景下，學(xué)生在一起做實驗，可以看到周圍學(xué)生的操作，并進(jìn)行觀摩和對比，而且還可以營造出一種良性競爭的氛圍，從而有效提高學(xué)習(xí)的參與度和積極性。因此，是否可考慮請仿真實驗項目制作方在軟件中加入有利于學(xué)生互相交流學(xué)習(xí)的功能模塊，使學(xué)生在電腦熒屏上既能看到自己的操作，也能觀察到其他學(xué)生的操作，從而激發(fā)他們參與實驗的熱情。

綜上所述,盡管國際學(xué)生無法來華就學(xué)，但他們對學(xué)習(xí)體驗仍然有著很高的期望和訴求，因此也給任課教師帶來了更多挑戰(zhàn)。就目前而言，微生物與免疫虛擬仿真實驗項目由于技術(shù)條件的限制，在制作和實施效果方面尚有不足，無法完全勝任直觀、建構(gòu)、情境認(rèn)知三要素的要求。但應(yīng)該看到，它們在提供一些線下實驗無法提供的諸如復(fù)雜實驗、具有危險性的實驗或者周期跨度過長的實驗，還是有著不可替代的優(yōu)勢[8，9]。因此，虛擬仿真實驗教學(xué)項目的建設(shè)，無法一蹴而就，而是一個需要逐步改進(jìn)、不斷完善的長期過程，有賴于教師和工程技術(shù)人員(當(dāng)然也包括學(xué)生)的共同合作和努力。