突發性管控下實驗教學應急調整的探索

孫岑岑，梅汝煥，高鈴鈴，方 瑜，厲旭云，顧一峰

(1浙江大學基礎醫學實驗教學中心機能分中心，杭州 310058； 2浙江大學醫學院附屬第一醫院； △通訊作者)

在某些特殊情況下，為保證教學工作的正常進行，學校往往需要臨時做出調整，由線下教學轉為線上教學模式[1,2]。目前，理論課程可以借助多種信息技術手段，能保持正常教學進度、保證課程容量，實現教學內容不減、標準不降。有別于理論課程，實驗類課程涉及設備的認知和操作、實驗材料的使用和學生協作動手能力的訓練等，在線上教學過程中經常出現操作技術訓練不足、學生參與度低、教學效果不理想等問題。因此，實驗教學若采用線上學習模式，其難度更大，要求更高[3,4]。

作為基礎醫學的核心課程之一，機能學實驗的教學目的是使學生了解疾病發生發展的變化規律，系統掌握以生理實驗技術為基礎的各種動物實驗知識和操作技能。傳統的線上實驗教學往往以虛擬仿真實驗為主[5-9]，但通常僅模擬了實驗場景，在培養學生掌握實驗技術和動手能力等方面存在不足。同時，由于機能實驗較為復雜，經常出現各種突發狀況，對學生分析、解決問題的能力培養大有裨益，而這是虛擬實驗所無法替代的。因此，為應對各種特殊情況，如何對線上實驗教學模式進行有效調整，提高線上實驗教學效果，保證教學工作的高質量、有序推進，值得我們深入探討和研究。2021年11月底，我校教學工作臨時轉為線上。本文以機能學實驗的線上教學應急調整為例，旨在對特殊情況下的線上實驗課程的教學模式進行探討。

1 課前預習模式的調整

機能實驗學依據現有資源，及時做出一系列調整措施。開課前，教師利用已有教學平臺上傳自制課件、相關參考文獻、實驗操作視頻、教學大綱等資料供學生線上預習，同時建立釘釘班級群，便于線上直播和在線討論。教師提前準備三套題目：①自測題，一般為若干實驗相關的單項或多項選擇題，并提供正確答案和答案分析，提前上傳于教學平臺，以供學生預習自測；②隨堂測試題，一般為10道實驗相關的單向選擇題，作為課上檢測用；③課上討論題，一般包括7個實驗理論和操作相關題目，3個結果分析相關題目。

學生課前需要完成：①線上教學課件和相關視頻的觀看、預習；②線上自測題測試；③教師提前1-2天將課堂討論題隨機分配給各實驗小組，每組1-2題，各小組同學按題目內容提前制作PPT，并事先確定題目講解人。通過預習、自測和討論，教師全方位培養學生自主學習能力，提高學生課前預習效果。而教學課件和視頻的觀看次數和時長、自測題正確率及課堂討論質量可作為實驗成績及評估教學效果的重要參考。

2 課堂教學方式的調整

2.1 開展線上隨堂自測，檢測課前預習成效

教師上課后先開啟隨堂測試。學生利用教學平臺完成答題，教師根據即時結果匯總分析學生預習情況，歸納學生知識點掌握情況及難點問題，并及時根據知識薄弱環節調整講解內容，利于學生對相關知識內容的理解和掌握。

2.2 進行線上翻轉課堂教學，提高線上師生互動

線上教學往往存在缺乏互動、氣氛沉悶等問題，故學生完成自測題后教師設置翻轉課堂線上討論環節，通過釘釘視頻會議模式，按照事先公布的討論題順序進行。每個實驗組選出一人作為講解人，通過提前準備好的PPT，以文字和圖片的形式對問題進行講解。講解完成后，由同學和教師線上進行提問，小組全體成員進行線上回答。為提高所有同學的參與度，教師可要求：如無同學提問，下一組同學必須提問，最終由教師進行解析和總結。實驗理論和操作相關討論題先進行討論，結果分析題此時先不做討論，放在課堂最后進行。通過討論的形式，教師可最大程度地調動學生的學習積極性，活躍線上課堂氣氛，使同學們對實驗相關原理擁有更為深刻的認識，對實驗操作細節有更加準確的認知。

2.3 實施三元混合教學模式，增加實驗真實體驗

根據已有的教學資源，教師對實驗課的線上教學形式進行定制：①對于實驗操作要求較低并已有相關虛擬仿真實驗的實驗課，教師充分利用虛擬仿真實驗教學平臺為學生講解實驗器械、實驗材料及實驗操作過程。②對于尚未開發虛擬仿真實驗的實驗課或對實驗操作要求較高的課程，教師采用虛擬仿真+操作視頻+直播示教的三元混合模式，力求還原真實實驗過程。

三元混合模式包括：①虛擬仿真。教師通過虛擬仿真實驗操作，幫助學生對實驗操作和實驗過程形成宏觀性了解(如無相關仿真實驗，可省略)；②操作視頻。教師播放實驗操作視頻，通過對實驗細節的講解，讓學生充分了解和學習實驗的整個過程；③直播示教。通過釘釘直播，教師完成整個實驗操作流程，并在直播過程中講解實驗器械、材料以及操作注意事項等要點，讓學生有身臨其境的感覺。教師通過該三元混合模式，以求最大程度還原真實實驗，使學生對相關實驗技能和實驗操作有更加直觀的認識。

值得一提的是，傳統線下實驗教學受空間限制，教師示教往往無法確保每個學生都能看清操作細節。而直播操作或操作視頻可保證所有學生對完整過程的清晰觀看，并可實現反復觀看，是線下實驗教學所不具備的。這對學生熟悉并掌握實驗技能至關重要。此外，若條件允許，教師可將重要實驗操作進行整合，周末組織學生進行線下實驗操作，彌補實操不足。

2.4 加強數據分析環節，提高實驗教學成效

實驗數據的處理分析是實驗教學的重點之一。線上教學內容中有關實驗數據分析處理的內容可做以下調整：①對于具備相關虛擬仿真實驗的實驗課，學生根據虛擬實驗所得數據進行分析處理；②對于不具備相關虛擬仿真的實驗內容，或虛擬仿真實驗的數據較單一，教師提前調取往屆學生的實驗數據，將原始數據整合成數據庫，每一實驗組領取一套數據進行分析處理，從而最大程度地還原線下實驗結果，保證學生在數據處理方面得到充分訓練。

2.5 強化結果分析討論，提高問題分析能力

實驗數據線上處理完畢后，教師組織學生對實驗結果進行線上分析。以課堂討論的形式，小組依次對實驗結果及相關機制原理等進行分析，教師和其他同學負責提問，通過互動環節使學生充分掌握相關知識點，培養學生凝練問題、分析問題和解決問題的能力。

3 課下輔導模式的調整

實驗教學結束后，教師可通過釘釘及微信群等方式與同學就實驗難點和疑問等進行集中或一對一解答溝通，通過線上的實時交流來進行查漏補缺。在成績評定方面，教師可根據以下幾方面進行考核：①學生是否完成線上平臺中課件的觀看；②學生自測題成績；③學生課堂討論的表現；④學生實驗報告的質量。課后教師可對授課內容、教學方式等多方面內容進行調查問卷，并根據學生的意見對線上教學進行實時調整，持續改進。

4 混合教學的實驗教學成效

課程組需對19個班級進行機能學實驗教學，其中13個班級已完成線下實驗課程，我們對其余臨床醫學、口腔醫學、預防醫學、藥學專業共6個班級的4項機能學實驗開展了線上教學(混合教學)。為了解學生對教學模式、教學設計、學習效果等方面的反饋情況，課程結束后，我們對6個班級共計189名學生開展了問卷調查，共收到有效問卷189份。詳情如下。

調查結果顯示，95.1%的學生對線上實驗課程的設置比較滿意，說明機能實驗的線上教學得到絕大多數同學的認可。九成以上的學生認為單一的虛擬實驗在實驗操作技能(97.8%)、問題分析處理能力(98.9%)的培養不足，89.9%的學生認為虛擬仿真實驗的真實體驗感欠缺，說明單一的虛擬仿真實驗確實無法滿足線上實驗教學的需要。而通過翻轉課堂+虛擬仿真+操作視頻+直播示教的多元混合模式線上實驗課程的學習，絕大多數學生認為在實驗操作(75.1%)、理論知識(94.1%)、數據分析(78.3%)及問題分析處理(69.8%)等方面的能力均得到明顯提升，說明這種全方位多元混合線上教學模式可有效彌補目前以虛擬仿真實驗為主體的線上實驗教學模式的缺陷，基本滿足機能實驗的教學要求。此外，77.8%的同學認為隨后的實驗操作訓練依然重要，說明學生非常重視實驗操作技能的提升。

為了解線上教學的學習效果，我們統計了期末考題中相關實驗題目的得分率，結果顯示參加線上學習的學生題目得分率與線下學習的學生基本一致(圖1)。這說明學生對相關知識的掌握不受線上或線下教學形式的影響，該多元混合線上教學模式可基本滿足實驗教學的培養要求。

圖1 采用不同教學形式實驗項目的考題得分率統計

5 實驗教學應做好應急準備

由于實驗教學的特殊性，實驗教學依舊以線下教學為主，但我們仍應做好充分準備，以應對各種特殊情況，保證線上實驗教學需求。

5.1 建立和完善虛擬仿真實驗平臺

學校加速對虛擬實驗平臺的建設，爭取線下所有實驗項目均有相關的虛擬仿真實驗。而對于已有的虛擬仿真實驗，學校應進一步完善和優化，以最大程度地還原真實實驗環境，增強實驗的可操作性。虛擬仿真實驗平臺不僅可以應對線上實驗教學，亦可作為學生課前預習、課后復習的輔助軟件，幫助學生充分掌握相關操作知識和技能。

5.2 建立實驗數據庫

教師收集和整理歷年的原始實驗數據，整理組成完整的數據庫，一方面可發給學生進行數據分析處理，另一方面，大規模實驗數據庫的建立為虛擬仿真實驗平臺的優化和完善提供強大的數據支撐。

5.3 制作實驗操作視頻

虛擬仿真實驗平臺的建立不是一朝一夕即可實現，同時，由于技術限制，虛擬仿真實驗亦有其局限性，因此，實驗操作視頻亦有其不可取代的價值。目前，相關實驗操作視頻亦有很多版本，但大多只展示正確的操作方法，過程較為簡單，結果較為單一。但實際操作時會有各種突發狀況，因此，建議拍攝更加完善的操作教學視頻，演示正確或錯誤的操作方法，再現操作不當造成的突發情況及應對措施，最大程度地讓同學對實驗有更加完整的認識和了解。同樣，完善的教學視頻不僅可以滿足線上實驗教學的要求，亦可作為學生課前預習及課后復盤的有力工具。

為應對各種特殊情況，在以線下教學為主的實驗教學亦應做好充分準備，及時采取應對措施，做好隨時轉為線上教學的準備，通過線上分組討論加強學生對相關知識點的掌握，利用虛擬仿真實驗平臺、實驗操作視頻和直播示教，最大程度地保證學生的實驗操作參與性，利用豐富的實驗數據庫，保障學生對實驗數據處理的完整訓練，最終促使線上實驗教學有序、高質量的推進。