方 瑜,彭慧琴,厲旭云,孫岑岑,梅汝煥,張 巖△

(1浙江大學基礎(chǔ)醫(yī)學實驗教學中心機能分中心, 杭州 310058; 2浙江大學基礎(chǔ)醫(yī)學實驗教學中心; △通訊作者)

我國《教育信息化2035》《“十四五”國家信息化規(guī)劃》《教育信息化2.0行動計劃》等政策文件陸續(xù)出臺,教育信息化受到前所未有的重視,各大高校均努力推進信息技術(shù)和智能技術(shù)與教育教學深度融合,智慧教室應運而生。近年來,浙江大學逐步對理論課教室進行智慧化升級改造,增添智慧教學設施以滿足線上教學需求[1-3],但目前實驗教學仍面臨較大的線上教學困難。因此,構(gòu)建智慧實驗室不僅是形勢發(fā)展的需要,也是高校信息化建設的必然要求,更是深化教育教學改革,創(chuàng)新教育理念和教育模式,提升人才培養(yǎng)質(zhì)量和教學質(zhì)量的必由之路。

機能實驗是醫(yī)學生必修的基礎(chǔ)性實驗課程,是基礎(chǔ)醫(yī)學實驗教學不可或缺的重要組成部分,在培養(yǎng)學生的動手能力、科研能力、創(chuàng)新能力、探索能力、思維能力等方面都起到了重要作用。因此,我們亟須在機能實驗教學中引入新技術(shù)、新方法,以促進機能實驗教學水平的提高。2022年上半年,在學校學院的大力支持下,我中心按照先點后面、引領(lǐng)示范的原則,利用信息技術(shù)和智能技術(shù)手段,對機能教學實驗室進行了改造,通過更新部分設備來提升實驗室功能,將實驗室改造成智能化、信息化的智慧教學實驗室,從而實現(xiàn)線上線下、虛實結(jié)合、師生互動、生生互動的高效實驗教學,更好地服務于實驗教學課程改革的深入開展。文章以機能學智慧實驗室為例具體介紹智慧實驗室建設情況。

1 智慧實驗室具體體現(xiàn)

機能教學實驗室成立于2006年,基礎(chǔ)設施、硬件設施都有所老化,無法順利支撐線下線上實驗課程授課的完美切換。因此,對實驗室進行智能化轉(zhuǎn)型升級已刻不容緩。智慧實驗室智能化主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 實驗室管理智慧化

智慧化的實驗室管理應包括智能門禁系統(tǒng)、遠程教學功能、儀器設備共享管理、實驗室遠程監(jiān)控等[4]。教師應充分運用信息化手段進行實驗室管理,以提高人員管理效率,提升管理服務水平,助力實驗室安全建設。例如,教師借助移動客戶端,實現(xiàn)遠程移動辦公;學生提前預約實驗,預約成功后,可憑校園卡在預約時段進入實驗室開展實驗;學生因突發(fā)狀況無法到實驗室上課,亦可通過遠程教學系統(tǒng)進行在線同步學習;中心建設儀器設備、實驗室共享平臺,提高實驗室儀器設備及實驗場所利用率;中心增加監(jiān)控攝像頭,教師可遠程觀察實驗室狀態(tài),實時預警實驗室安全等[5]。

1.2 教學管理智慧化

智慧化的教學管理包括課堂教學設備便捷共享、同屏實時傳輸、師生實時互動等方面。教師需建立以學生為中心的實驗教學管理方案,在實驗教學課堂中,完全實現(xiàn)學生實驗操作過程全程錄制、師生實時無障礙互動等功能;對學生操作可以進行全局把控,有助于對學生的課堂表現(xiàn)給出更準確的評價。

1.3 環(huán)境監(jiān)測智慧化

智慧化環(huán)境監(jiān)測應包括光線智能調(diào)節(jié)、溫濕度實時監(jiān)測、通風設施智能調(diào)整、水電智能控制等,確保實驗室大環(huán)境既滿足節(jié)約能耗的要求,又滿足實驗順利開展的需求。

1.4 線上課堂智慧化

完善的網(wǎng)絡設施為線上課堂提供強有力的支撐。因此,教師要做好虛擬仿真實驗平臺的日常維護和正常運行、課程網(wǎng)站的建設及維護等,應充分利用現(xiàn)代信息技術(shù),加快形成多元協(xié)同、內(nèi)容豐富、應用廣泛、服務及時的云服務體系,打造適應學生自主學習、自主管理、自主服務需求的線上課堂;包括校內(nèi)外高速訪問課程資源、實驗數(shù)據(jù)采集與分析、數(shù)據(jù)共享等功能,確保學生可以利用PC端、移動設備等進行隨時隨地的自主在線學習,以補充和完善智慧實驗室的功能。

2 機能學智慧實驗室建設內(nèi)容

我中心對傳統(tǒng)實驗室進行升級改造:首先,應加強實驗室基礎(chǔ)設施建設以保障實驗室安全運行;其次,應添置智慧化教學設備以提升實驗教學環(huán)境水平;最后,應添置具有機能學專業(yè)特色的教學儀器,以提升教學手段和學生體驗。

2.1 基礎(chǔ)設施改造

實驗室基礎(chǔ)設施改善是智慧實驗室建設的先決條件。首先,要確保供水、供電、照明、網(wǎng)絡、空調(diào)和通風換氣設施與智慧實驗室功能相匹配;其次,需加強實驗室安全設施建設,如增設煙霧火警探測器、加裝洗眼裝置、加裝監(jiān)控系統(tǒng)、更換一卡通智能門禁設備等,以保障智慧實驗室安全平穩(wěn)運行;最后,還需加強實驗室環(huán)境文化建設,如展示智慧實驗室準入制度、優(yōu)秀課程案例介紹、學生創(chuàng)新實驗優(yōu)秀作品等內(nèi)容,營造良好學習氛圍。

2.2 添置智慧化教學設備

中心加強實驗教學演示與交互功能設備的投入,引進一鍵上下課系統(tǒng)、雙屏顯示系統(tǒng)、錄播系統(tǒng)等智慧教學設備,保障教師個性化教學方式的無障礙實現(xiàn)。依托智慧化教學設備,教師可以實現(xiàn)實驗課堂的多屏顯示、無線投屏、遠程交互、臨床手術(shù)實時對接、講解與演示模式和板書模式自由切換等多種課堂功能,充分開展師生互動和生生互動,從而高效、便捷地完成課程教學要求,以達到課程既定效果。

2.3 添置集成一體式生物信號采集系統(tǒng)

機能智慧實驗室本次采購了一批集成一體式生物信號采集系統(tǒng)(以下簡稱“一體機”)應用于實驗教學。一體機集可移動實驗平臺、生物信號采集、實驗環(huán)境監(jiān)測和同步演示功能于一體,具備實驗儀器一體化平臺控制,并集成了醫(yī)學實驗網(wǎng)絡教學系統(tǒng)、動物虛擬仿真實驗系統(tǒng)和人體虛擬仿真實驗系統(tǒng)。學生可在實景實驗操作與虛擬仿真實驗操作之間隨意切換。一體機可實現(xiàn)教學過程的全方位實時感知、動態(tài)控制、智慧管理、無差別廣播等。一體機不僅具備優(yōu)秀的生物信號采集功能,同時還可以實現(xiàn)實驗教學過程中的師生互動、生生互動,增強學生的參與感和協(xié)作性。教師授課時不離開講臺便能迅速獲取特定小組的實驗操作畫面,隨后給出準確指導,從而實現(xiàn)機能學實驗教學的智慧化管理,進一步提升實驗教學質(zhì)量。

3 機能學智慧實驗室運行反饋

機能學智慧實驗室于2022年秋冬學期投入使用,期間整體運行情況良好,師生普遍反映較好。授課教師表示,新的實驗室布局不僅適用于傳統(tǒng)的講座式課堂,也適用于TBL等小組式教學新模式,且一體機雙電腦的配置更有利于同時開展動物手術(shù)實驗操作、ESP虛擬病人實驗操作或動物虛擬仿真實驗操作,亦可根據(jù)課程需求開展創(chuàng)新性實驗研究,極大方便了教師開展個性化的授課模式。

3.1 改善和提升實驗教學環(huán)境

基于機能實驗室原有設備陳舊、功能不全、存在安全隱患、不能滿足新形態(tài)實驗教學需要等問題,中心根據(jù)實際情況,高標準改造原有實驗室的基礎(chǔ)設施并更新儀器設備。煥然一新的實驗室深受師生好評。改善和提升實驗教學環(huán)境亦是從以學生為本出發(fā),是踐行以學生為中心的實驗教學模式。教師將信息化技術(shù)引入實驗教學中,以新技術(shù)、新方法、新的實驗項目來激發(fā)學生的學習興趣,并充分調(diào)動學生上課的積極性和參與度,引導學生自主學習,有利于多種教學新模式的開展,從而提升實驗教學的質(zhì)量和效果。

我們就機能學智慧實驗室使用情況面向2020級臨床醫(yī)學專業(yè)、預防醫(yī)學專業(yè)、口腔醫(yī)學專業(yè)等四百余名學生進行了問卷調(diào)查。經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),實驗室改造后,學生對教室環(huán)境感到滿意的比例達到96.7%,對實驗設備感到滿意的比例更是高達97.5%,另外,對上課錄播系統(tǒng)的滿意率也達到了87.5%。同時,學生也提出了一些意見和建議,認為在今后的實驗室升級改造過程中,可以增設學生私人物品儲存柜、公共休息區(qū)及飲用水設施,給予學生更多的人文關(guān)懷。

3.2 信息化助推教師隊伍建設

智慧實驗室充分依托信息化技術(shù)來維護和運行,亦可助推教師隊伍信息素養(yǎng)提高。教師隊伍建設主要包括提升教師數(shù)字素養(yǎng)及相關(guān)技能。智慧實驗室可以充分調(diào)動教師的教學活力和教學能力,推動教師加強對專業(yè)建設、課程實施、教學內(nèi)容、教學方法、教學手段、教學評價等方面的研究探索,提升教學研究意識,更好地凝練和推廣研究成果。在今后的實驗教學中,教師應充分挖掘智慧實驗室的功能,不斷完善基礎(chǔ)實驗課程信息化應用,以高水平的教育信息化推動教師隊伍建設及醫(yī)學實驗課程高質(zhì)量發(fā)展。

3.3 引領(lǐng)和示范作用

機能學智慧實驗室的建設與發(fā)展,助力校園智慧化的推進進程,不僅能更好地服務師生,培養(yǎng)一流拔尖醫(yī)學人才,更能有效促進學校的教學科研水平,為學校的“雙一流”建設貢獻實驗教學力量。因此,未來的工作重點應該是積極開展信息化智慧實驗室改造和管理的創(chuàng)新研究、試點示范和應用實踐工作,大力推進實驗室向智慧化轉(zhuǎn)型升級,為其他學科和專業(yè)實驗室提供建設樣板。

教育數(shù)字化行動是國家層面的戰(zhàn)略行動,我國教育信息化正邁向數(shù)字化轉(zhuǎn)型新階段。在新醫(yī)科背景下,高校以信息化為主導,以提高實驗教學質(zhì)量為目標,以互聯(lián)網(wǎng)、實驗教學中心虛擬仿真實驗平臺、手術(shù)操作視頻等數(shù)字資源、智慧化教學設備等為依托,按照服務師生、安全運行為原則,積極推進實驗室信息化建設[6-8]。我們應當以目標導向、效果導向相結(jié)合,以新醫(yī)科建設為工作統(tǒng)領(lǐng),以高等教育數(shù)字化為戰(zhàn)略引擎,以培養(yǎng)卓越醫(yī)學拔尖人才為核心目標,以基礎(chǔ)醫(yī)學實驗教學中心實驗室轉(zhuǎn)型升級為契機,深入推進“醫(yī)學+X”多學科背景的復合型創(chuàng)新拔尖人才和新醫(yī)科人才的培養(yǎng)[9-11]。