依托虚拟实验平台翻转课堂教学模式在生理实验教学中的应用

常陆林 张伟林 李君艳

（广东江门中医药职业学院，广东 江门 529000）

生理学是一门连接基础医学与临床医学的主干课程，是研究生物体及其各组成部分功能活动及其规律的科学，是生物科学的一个重要分支［1］。实验教学在生理学教学中占有重要地位。生理学实验是以动物为主要实验对象，研究其机体正常生命活动规律的科学。通过生理学实验课学习，探讨生物体及其各组成部分功能活动及其规律，理解书本理论知识的涵义，促进知识的内化和应用，从而提高学生发现问题解决问题的能力。虚拟实验室是一种借助于网络环境虚拟现实技术构建的新型实验系统，是现有各种教学实验室包括相应实验室环境、相关实验器材、实验对象、实验操作以及实验信息资源等的虚拟化数字化。虚拟实验室是未来实验室建设的重要发展方向之一［2］。翻转课堂的概念自本世纪初被提出以来，就不断地应用在国内外课堂中并产生了一系列的研究成果。学者们普遍认为：翻转课堂是把课堂传授知识和课外内化知识的结构翻转过来，形成“学习知识在课外，内化知识在课堂”建构主义和认知主义理论的新型教学模式［3-4］。

1 依托虚拟实验平台生理学实验教学翻转课堂教学模式构建

生理学实验教学翻转课堂教学模式把传统的学习过程翻转过来，让学习者在课外时间完成针对知识点、概念和实验原理的自主学习，在看完微课的同时，反复进行模拟实验操作，课堂则变成了教师与学生、学生与学生之间互动的场所，主要用于解答疑惑、汇报讨论，从而达到更好的实验教学效果［5］。依托虚拟实验系统实施翻转课堂的过程。翻转课堂实施前的课外学习模式，教师通过智慧职教云平台（如图1所示）发布理论学习微课资源：如动脉血压的形成、影响动脉血压的因素及心血管活动的神经和体液因素的调节，开放虚拟实验平台端口学生登录完成实验虚拟操作，开放讨论区让学生在相关的问题讨论中，展示运用语言表达的能力，学会同伴间互助学习。生理实验教学中翻转课堂教学实施的整体设计过程（如图2所示），在整个设计过程中翻转了传统的教学结构、教学方式和教学模式，建立起比较彻底的“以学生为中心”的教学方式。在这种模式下，教师真正地上升为学生学习的组织者、帮助者和指导者。

如图2所示的翻转课堂教学实施的整体设计，可以看出学生在整个过程中是主体，教师起主导作用。

图1 翻转课堂实施的课前学习模式

图2 翻转课堂教学实施的整体设计

2 依托虚拟实验平台生理学实验教学翻转课堂教学模式的实践

2.1 课前

学生课前进入学校购置的成都泰盟VBL-100型虚拟实验系统（如图3所示）学习实验原理、观看实验微课和模拟实验操作。在前期布置学习了动脉血压的形成、影响动脉血压的因素及心血管活动的神经和体液因素的调节的知识的基础上登录虚拟实验系统学习。家兔血压调节的实验原理，从心脏的神经支配、血管的神经支配、心血管活动的神经调节和心血管活动的体液调节详细阐述了实验的原理内容，学生结合配图清晰简洁，通俗易懂（如图4所示）。家兔血压调节的模拟操作，学生在观看完整个实验的微课后可以点击右侧的工具选择区的手术器械和药品试剂等自行模拟操作。如果忘记了中间的操作步骤，学生可以点击左下角的“Tips”（如图5所示）。模拟操作完成，图6是本实验的波形图，本实验可以观察7种药物作用调节血压，如图左下角所示。

图3 课前学生进入虚拟实验平台系统学习

图4 家兔血压调节的实验原理

图5 家兔血压调节的模拟操作

2.2 课中

本实验的课堂时间为4学时，教师随机选定一个小组简单讲解实验原理、实验方法、注意事项和实验易出错之后并做强调和总结，随后，安排分组实验。实验过程中，学生可以随时观看大屏幕中播放的家兔血压调节的微课。课堂中，学生在普通实验室分组实验，教师监督和掌控实验时间。

图6 家兔血压调节的模拟波形

2.3 课后

学生查阅资料书写实验报告。实验报告的书写中讨论部分是重点项目，它关系到学生是否真正理解和掌握了实验原理和对结果的深层次分析。教师利用智慧职教云平台QQ群或微信发布讨论的重点和对实验结果的分析问题。教师根据课前虚拟操作后台数据、课堂实践讨论、学生间打分、课后对于实验数据的讨论综合评定实验成绩。

3 学生对依托虚拟实验平台生理学实验教学翻转课堂教学模式的主观评价（表）

学生对虚拟实训平台下的翻转课堂教学的主观评价表 n（%）

学校三年制大专护理专业学生依托虚拟实验平台实施了生理学实验教学翻转课堂教学模式。课程结束后，发放调查问卷205份共回收到201份调查问卷得出的结论显示，93.5%的学生认为本模式对提高实验成功率有帮助，92.5%学生认为本模式对提高实验课学习兴趣有帮助，96.0%学生认为本模式对提高实验课课堂效率有帮助。但仍有近一成的学生对独立学习能力及小组合作的认识较为模糊，对该模式的利用前景不看好。这部分学生主要是主动学习能力较差。或许，跟踪调查这部分受试者或许有更加客观的调查有助于提高实验课堂效率。

4 依托虚拟实验平台生理学实验教学翻转课堂教学模式的意义

依托虚拟实验平台实施生理学实验教学翻转课堂教学改变传统教学模式，通过对教学过程的重新安排，摆脱了时间、地点的束缚，延伸了实验课的广度和深度，实现个性化教学［6］，虚拟实训平台具有高度仿真性且操作简单，能真实再现实验动物操作过程，翻转课堂的教学模式解决了学生课堂操作时间不足、实验失败率高和动手机会少等教学过程中的普遍问题，有助于巩固生理学知识内容，能够激发学生学习积极性，有助于学生合理安排学习时间，有助于培养学生独立学习的能力，有助于学生身心健康的发展［7］，有助于教师的能力发展［8］。虚拟实训平台缓解了传统实验教学教学资源不足的压力，是传统实验教学重要的补充形式；依托虚拟实训平台的翻转课堂模式体现了创新人才培养、素质教育的教育模式，也符合教学资源共享的教育改革方向。虚拟实验平台成功建设及应用为其他基础课程开展网络虚拟教学提供了有意义的参考，在创新人才培养和教学质量提高将发挥重要作用，从而对于提高学校办学实力、办学水平和教学质量将起到有力的推动作用。

（备注：李君艳为通讯作者）