免疫学实验视频结合虚拟实验的在线教学体会①

王福财 林俊生

(华侨大学医学院，泉州 362021)

2020年春季由于受新冠肺炎疫情的影响，全国各地高校积极响应教育部“停课不停学”的倡议，因此各种各样的在线教学已普遍成为学生知识获取方式。目前高校中，理论授课从线下转到线上的方式已逐渐被人们所接受，但是实验教学做法不一，有的开展了以实验视频教学为主的在线教学，有的开展了以虚拟仿真实验为主的在线教学，有的实验课无法开课，有的实验课留着复学后补课，等等。因此，疫情当前，如何开展“停课不停学”，如何在教师与学生之间、学生相互之间不见面的情况下，保证在线教学与线下课堂教学质量实质等效，成为实验教学中一项亟待解决的教学难题[1]。

医学免疫学是生命科学和医学领域中一门重要的基础性、前沿性和支柱性学科，其实验技术专业性强且更新快，而且在现实中实验教学受实验学时、实验经费、仪器设备等诸多限制，各个医学高等院校开展的实验项目数量不等，实验内容也不尽相同[2]。近年来，在国家政策引导下，免疫学虚拟仿真实验项目越来越多。虚拟仿真实验具有成本低、安全性高、可重复操作等优点，能够提升教学质量，提高学生创新意识和能力，在医学实验教学中具有广阔的应用前景[3]。因此，如何充分利用现有的虚拟仿真实验平台，开展符合自身学校实际情况的在线实验教学，成为大家关注的热点话题。

本文在我校本科生免疫学实验教学中，开展了MOOC视频结合虚拟仿真实验穿插于理论教学法进行在线实验教学。首先，充分利用已拍摄完成的免疫学实验视频在中国大学MOOC平台开展在线教学；然后，通过医学魔课(MOEC)虚拟仿真实验平台中相应的虚拟仿真实验项目进一步开展在线实验教学，并在中国大学MOOC平台进行学习交流、完成实验报告及答疑讨论等教学活动；最后，教学评价通过收集两个平台学生的学习数据及问卷调查进行综合评价分析。本文采用MOOC视频结合虚拟仿真实验穿插于理论教学法在本科生免疫学实验中开展在线实验教学并进行了初步实践与评价分析。

1 对象与方法

1.1研究对象 选取华侨大学医学院2018级药学专业52名本科生及2018级临床医学专业56名本科生进行教学实践与评价分析。

1.2教学方法

1.2.1疫情下MOOC视频结合虚拟仿真实验穿插于理论教学法的形成 根据免疫学实验教学大纲的要求(6个实验项目，共计18学时，表1)，本教学团队2019年已通过学校精品在线课程“免疫学”建设经费资助，完成在中国大学MOOC平台“免疫学”课程上线。免疫学课程以人民卫生出版社第七版《医学免疫学》教材为主要参考教材，把理论教学与在线实验视频教学相融合，将实验教学项目拍摄成教学视频穿插于相应的理论课章节之中，作为免疫学实验课课前预习及课后复习的重要辅助教学材料。

由于受新冠肺炎疫情影响，在“停课不停学”的指导方针下，本团队及时与免费向我校开放的医学魔课(MOEC)虚拟仿真实验教学平台的工作人员进行对接，从MOEC虚拟仿真实验平台中选取了免疫学教学大纲对应的实验项目开展在线教学(共7项虚拟仿真实验，分别用A～G编号，以方便后期统计分析)，事先让平台工作人员帮忙把学生名单导入相关实验项目中。具体的虚拟仿真实验免疫学实验项目内容及授课安排，见表2。

1.2.2疫情下MOOC视频结合虚拟仿真实验穿插于理论教学法的实施 采用MOOC视频结合虚拟仿真实验穿插于理论教学法进行免疫学实验在线教学实践。在中国大学MOOC平台开展免疫学理论教学的同时，把免疫学实验在线视频教学与理论教学相结合，让学生加深理论知识的理解，同时作为开展虚拟仿真实验教学的课前预习(表1)。例如：首先，把表1中的实验项目1“检测抗原和抗体的体外实验1：凝集反应-ABO血型鉴定”以及实验项目2“检测抗原和抗体的体外实验2：沉淀反应-双向免疫扩散”，分别穿插于第四章《抗体》章节中进行在线视频教学；然后，学生在掌握相关的抗原抗体基本理论知识后，为了让学生更好地理解抗原抗体的结构及其意义，要求学生通过MOEC虚拟仿真实验教学平台，进一步完成对应的虚拟仿真实验项目A“ABO血型鉴定和交叉配血”以及虚拟仿真实验项目B“沉淀反应虚拟仿真教学软件”等(表2)。在线平台允许学生多次重复操作直到完全掌握、获得满分为止。平台后台会自动记录实验过程中学生学习过程的大数据，包括学生进行虚拟实验操作的学习进度、学习次数、累计学习时长以及综合评定得分等。教师在实验在线教学过程中，注重引导学生发现问题，并通过微信群、QQ群或中国大学MOOC平台的讨论区及时在线解决问题。如果是比较简单及共性的问题，采取师生或生生之间进行答疑；如果是比较难及个性的问题，引导学生线下查找资料后再进行在线讨论。在整个免疫学实验教学过程中，教师不再是教学主体，而是在学生自行在线视频学习后，督促及协调学生完成虚拟仿真实验操作，针对实验过程中学生发现的问题引导学生如何解决问题，在线开展“以学生为主，教师为辅”的自主式学习。实验课后，通过中国大学MOOC平台的作业区，让学生及时拍照上传每次的实验报告。实验报告内容，包含实验项目名称、实验日期、实验原理、实验材料、方法与步骤、实验结果、结果分析与讨论等。教师对学生上传的实验报告进行逐一批改。针对学生实验报告存在的问题、结果分析与讨论中学生的疑问与不足及时予以在线反馈。

表1 免疫学实验项目MOOC视频教学内容及授课安排Tab.1 MOOC video teaching content and teaching arrangement of Immunology experimental project

表2 免疫学虚拟仿真实验项目内容及授课安排Tab.2 Content and teaching arrangement of virtual simulation experiments of Immunology

1.3疫情下MOOC视频结合虚拟仿真实验穿插于理论教学法的教学评价

1.3.1问卷调查 采用问卷星小程序，通过微信群、QQ群等方式发布在线调查问卷，主要针对教学条件、教学内容、教学效果及存在问题等多方面进行自行设计，学生以不记名形式完成调查问卷。

1.3.2虚拟仿真实验平台的在线教学评价 MOEC虚拟仿真实验教学平台的后台会自动记录学生学习活动，包括学生进行虚拟实验操作的学习进度、学习次数、累计学习时长以及综合评定得分等。根据后台导出的学生学习情况，进行综合分析。

1.3.3MOOC平台的在线教学评价 根据中国大学MOOC平台后台导出的学生实验报告完成情况、实验视频观看及在线讨论等情况进行综合评价，对于完成度较好的学生予以适当加分。实验报告采用统一格式要求，每周实验课结束后，让学生及时通过中国大学MOOC平台的作业区拍照上传实验报告。教师主要根据实验报告卷面是否整洁、格式是否规范、实验原理是否完整、实验结果记录及处理是否正确、结果分析与讨论是否充分等5项基本标准进行统一评定，其中5项完成度均较好为优秀，4项完成度较好为良好，3项完成度较好为基本合格，其他的为不合格。

2 结果

2.1调查问卷反馈 在线发放调查问卷108份，收回问卷94份，其中有效问卷94份，回收率为87.04%，有效率为100%。

2.1.1教学条件方面 ①学生对虚拟仿真实验的了解度：10.64%的学生以前从未听过虚拟仿真实验，46.81%的学生虽然听过但以前没做过虚拟仿真实验，仅有42.55%的学生以前做过虚拟仿真实验；②操作过程中主要存在问题：34.04%的学生认为网络不稳定影响较大；48.94%的学生认为使用电脑不方便影响较大；51.06%的学生认为操作虚拟软件有困难影响较大。

2.1.2教学内容方面 ①虚拟仿真实验项目内容：85.11%的学生认为目前开设的7个虚拟仿真实验项目已能满足免疫学实验课要求；78.72%的学生认为《ABO血型鉴定及交叉配血实验》比较简单；70.21%的学生认为《小鼠脾单个核细胞分离和计数观察》及《抗血清制备及效价测定——血清抗体效价的检测虚拟仿真教学软件》相对较难；②虚拟仿真实验与现实实验的结合度：93.62%的学生认为虚拟仿真实验可作为实验课前预习及实验后复习的有效手段；89.36%的学生认为虚拟仿真实验可作为现实实验教学的辅助手段，只有部分实验项目取代现实实验。

2.1.3教学效果方面 89.36%的学生认为该教学法有助于提高学生学习的主观能动性；93.62%的学生认为该教学法有助于学生更好地掌握实验基本知识及操作技能；85.11%的学生认为该教学法有助于培养学生的创新性思维；87.23%的学生认为该教学法有助于提高学生发现问题及解决问题的能力；91.49%的学生对虚拟仿真实验教学较为满意，愿意向其他同学推荐免疫学虚拟仿真实验。

2.2虚拟仿真实验平台的在线教学评价 实验结束后，收集了MOEC虚拟仿真实验教学平台药学班52名学生和临床医学班56名学生的学习次数、累计学习时长、最终评定得分等，进行虚拟仿真实验学习，评价统计数据来自MOEC虚拟仿真实验教学平台，见表3。

表3 虚拟仿真实验平台各学习指标的分析结果(n=108，%)Tab.3 Analysis results of each learning index of virtual simulation experiment platform(n=108，%)

2.3MOOC平台的在线实验教学评价 实验结束后，收集了中国大学MOOC平台药学班52名学生和临床医学班56名学生的在线学习数据，根据学生实验报告完成情况、实验视频观看及在线讨论等情况进行综合评价。数据分析发现，实验视频观看及实验报告的完成率均为100%；实验报告书写较为整洁规范，学生实验报告教师评价的优良率高于80%。

3 讨论

新冠肺炎疫情期间，为了达到“停教不停学”以及线上线下教学效果“实质等效”的教学目标，我国各大高校不断探索适合自身校情的在线教学方式。结合我校实际情况及教学大纲安排，本团队也不断探索适合我校免疫学实验在线教学的教学方法。

采用MOOC视频结合虚拟仿真实验穿插于理论教学法进行免疫学实验在线教学实践。首先，在相关理论课章节中，穿插在线实验视频进行教学，可以让学生理论联系实际，使得理论课不会太枯燥，同时可作为实验课的课前预习，初步掌握实验原理及实验内容，平台可记录学生进行课前预习及质疑讨论的情况，不同于以往只是简单地让学生完成实验预习报告，无法真正掌握学生预习情况，做到心中有数，避免盲目地进行实验操作，是学生进行实验课前预习一种行之有效的辅助教学手段[4]。其次，根据疫情线上教学需要，选取符合我校教学大纲要求的虚拟仿真实验项目开展在线实验教学，取得一定的教学效果但也发现不少的教学问题。学生反映虚拟仿真实验存在一些问题：例如，由于需要较流畅的网络条件以及计算机设备(大多数不支持手机端操作)，导致有一部分学生无法按时完成实验操作；实验过程中，每个项目制作的软件要求及技术不同，导致学生每个实验都得去熟悉软件操作要求，需要反复摸索才能获得实验分；虚拟仿真实验平台无法进行在线讨论答疑；目前虚拟仿真实验无法像现实实验体验感那么强，有些实验做完很容易忘记，其制作技术有待进一步优化等问题。学生也提出虚拟仿真实验具有不少的教学优势：例如，学生自由进出虚拟实验室，视频可以反复观看直到掌握为止，实验操作也可以在线反复操作，不受时间、空间、经费、设备、安全性等因素限制，具有很好的重复性，大大加强学生对实验理论学习及基本操作能力训练，有利于提高学生学习的主观能动性、有助于学生更好地掌握实验基本知识及操作技能、培养创新性思维、提高学生发现问题及解决问题的能力等[5]。但目前由于虚拟仿真实验制作技术的限制，实验教学的内容尚不能全部采用虚拟仿真实验。因此，在安排实验教学体系时，应根据自身学校实际情况整合实验资源，协调虚拟仿真实验与现实实验的学时比例，达到优化免疫学实验教学体系的最佳效果[6]。

疫情期间，充分利用平台资源开展MOOC视频结合虚拟仿真实验穿插于理论教学法对免疫学实验教学进行了初步实践，取得了较好的在线实验教学效果，但也存在一些无法替代的现实实验教学问题。各种在线教学平台为我们提供了学生学习过程中的大数据以及在线交流工具，但是如何做好线上与线下教学相结合以及如何做好虚拟仿真实验与现实实验相融合，形成一套更适合我校的免疫学实验的教学方案，还需要在以后的免疫学实验教学实践中不断探索并加以改进完善。