“三模块五平台”虚拟仿真实验教学体系的构建与实践

曾祥炎，孟 阳

（华南师范大学心理学院a.脑认知与教育科学教育部重点实验室（华南师范大学）；b.心理应用研究中心；c.心理学国家级实验教学示范中心；d.广东省心理健康与认知科学重点实验室，广州 510631）

0 引言

在全面推进教育信息化“十三五”规划［1］和国家“互联网＋”新时期发展战略［2］的布局下，心理学院从2009年获批心理学国家级实验教学示范中心［3］起，全力推进实验教学的信息化建设与改革，并针对当前业界心理学应用型人才培养的模式和当前存在着的诸多

制约教学人才培养的瓶颈及教学问题［4-9］，提出了“研究者＋实践者”创新应用型人才培养的理念和目标，并以“虚拟仿真”实验作为能力培养的创新手段［10-14］，构建了“三模块五平台”虚拟仿真实验教学体系，系统地推进了实验教学信息化建设和实验教学改革与发展，促进了人才培养质量的全面提升［15-16］。

1 当前心理学教育教学存在的主要问题

（1）研究能力和应用技能分离。党的十九大提出了“加强社会心理服务体系建设”的社会治理目标，毫无疑问，心理学专业人才是加强社会心理服务体系建设的主力军。国内大部分高校的心理学专业以培养服务社会的应用型人才为目标，但往往割裂应用技能和研究能力的关系，不注重研究能力的培养，导致学生在实际工作中无法创新性地解决复杂的实际应用问题。因此，需要创新人才培养理念，强调研究能力和应用技能并重培养［17］。

（2）技能实训教学手段缺失。心理诊断、心理咨询、心理治疗等专业学生必须掌握服务社会的心理应用技能，长期以来高校仅仅单纯依靠有限和零散的实习环节进行训练，没有专门的实验室和实验设备，存在着严重的教学手段缺失。在有限的实习中学生很少能全面接触各种心理症状和咨询案例，心理咨询、心理治疗等应用技能也就无法得到系统地训练。因此，急需创立应用技能培养的新型专业设备及相应实验室。

（3）实验场景难以实现或实验设备难以满足。由于伦理问题、高危险、不可及、时空限制等因素，有一大部分心理实验在现有实验室设备条件下是难以实现的，包括实验场景难以实现或实验设备难以满足，如“视崖实验”“自杀事件危机干预”等，需要借助虚拟仿真技术，创设虚拟实验场景进行实验实训，以拓展实验教学的宽度和深度［18］。

（4）公共心理普识教学一直难于开展实验教学。全国各师范院校心理学院系都承担着全校师范生公共必修课《心理学》的课程教学任务。由于受一校多区和修课人数众多等因素限制，师范生公共必修课《心理学》的实验教学一直难以开展。同时，由于公共课《心理学》作为心理学的入门课程，对非师范类专业也开设有网络课程、辅修和选修课程等多种开设形式，因此，急需创设公共心理远程实验平台，以满足不同校区、不同开设形式和大规模实验的实际教学需求。

2 教学体系解决教学问题的方法

图1 “三模块五平台”虚拟仿真实验教学体系

瞄准“研究者＋实践者”创新应用型心理学人才培养目标，构建和实施了“三模块五平台”虚拟仿真实验教学体系，如图1所示。“三模块”即基础心理、应用心理和公共心理三大教学内容模块，“五平台”即高端仪器虚拟实训平台、虚拟现实实验平台、神经心理实验平台、心理应用技能虚拟实训平台、公共心理远程实验平台5大虚拟仿真实验平台，将“三模块”教学内容部署到5大实验平台上进行实验实训和能力培养。“三模块五平台”教学体系有效地解决了心理学人才培养中研究能力和应用技能分离、心理应用技能培养教学手段缺失、实验场景难以实现、公共心理教学实验难于开展等教学难题［19-20］。

2.1 研发心理应用技能虚拟实训平台

瞄准业界对心理应用技能的培养单纯通过实习和实践完成而没有专门设备支撑的重大教学现实问题，突破有关的关键技术，自主研发心理应用技能虚拟实训平台，形成了5套教学设备：心理测评训练仪、心理诊断训练仪、心理咨询训练仪、心理治疗训练仪和团体辅导训练仪，通过虚拟各种症状以及各种症状的咨询和治疗过程，以“动口训练”为核心，通过人机交互，对心理学服务社会的应用技能进行全方位的综合训练，在全国率先开创了通过实验室系统培养心理应用技能的新途径。

平台以虚拟“实验对象”的方式，即通过虚拟有症状的“病人”，以虚补实，实现对各种心理症状的诊断、咨询、治疗和危机干预的系统训练，解决了业界常规教学中咨询案例难求、技能实训单一低效的传统难题。

2.2 开发高端仪器虚拟实训平台

实训平台已开发了脑功能磁共振成像仪、事件相关脑电位仪、近红外光学脑成像仪、眼动仪和生理多导仪等高精尖、高投入、高消耗的“三高”大型设备的虚拟实训实验项目。学生在虚拟平台上进行设备操作的反复演练，充分掌握高端仪器设备的原理和操作方法，为过渡到正式和正确地使用真实实验设备，节省了大量的使用机时和实验耗材，减少了设备耗损，充分践行了绿色教学的思想和行动［21］。有效地解决了高端仪器数量不足、使用成本高、无法满足大规模本科实验的教学难题。

2.3 构建虚拟现实实验平台

平台主要支撑“心理统计与实验设计”“心理与行为实验”两大基础心理教学模块和“人力资源管理”应用心理教学模块的虚拟仿真实验的开展，开发的实验项目包括自杀事件危机干预虚拟实训、高空断桥仿真拓展训练实验、公众演说焦虑干预仿真训练实验、群体事件中的沟通与疏导策略仿真训练实验、社会惰化虚拟仿真实验等近20个实验项目，学生在虚拟的实验场景中展开互动实验，演示和验证各种心理现象和心理理论，或进行虚拟心理拓展训练，极大丰富了教学内容，拓宽了实验教学的深度和宽度，提升了人才培养质量的厚实度，解决了传统实验室无法完成的实验教学任务，激活了学生的学习兴趣，锤炼和提升了实验研究技能和心理应用技能［22］。

2.4 创设神经心理实验平台

认知神经科学成为当前心理学教学人才培养与科学研究的前沿。设立神经心理实验平台，开发了大脑结构与功能、大脑皮层分区结构与功能、“第一印象”形成的神经机制、词汇阅读神经通路、觉醒到睡眠过程的基本神经通路等15个虚拟仿真实验项目，实验者通过“点击脑区，观察结果”和“点击实验，观察神经通路”等交互方式，充分体验和探索大脑宏微观结构和神经过程的可视化、形象化［23-24］。通过虚拟大脑和神经通路，以虚化实，将大脑的结构、功能定位、脑网络、神经通路等看不见摸不着的实验对象与过程可视化形象化，有效解决了认知神经科学前沿理论教学抽象难懂的教学难题。

2.5 搭建公共心理远程实验平台

利用Unity3D、flash、网络通信等现代信息技术，高度仿真常规实验设备的实验过程，搭建了“公共心理远程实验平台”，开发了“速度知觉”“似动现象”“棒框实验”“反应时实验”等近30个虚拟仿真实验项目，学生通过远程登录访问进入高度仿真实验环境中开展互动实验，彻底改变了公共课《心理学》长期以来无法进行实验演示和开展实验的教学状况，创新了公共课《心理学》的教学模式，激发了学生学习公共课《心理学》的热情和内驱力，提升了《心理学》教与学的双重功效［25-26］。通过虚拟常规仪器设备，以虚代实，打破了一校多区和一课多种开设形式下实验教学长期以来依赖设备实验的时间和空间限制，解决了大规模实验和“一校多区”实验难以开展的教学难题。

五大虚拟仿真实验平台虚拟实验的内容、性质和解决的教学问题，见表2。

3 实验教学体系的创新点

3.1 人才培养理念创新

创新性地提出了“研究者＋实践者”的人才培养理念与目标，强调两者并举培养，既要加强基础研究训练，又要注重多途径地培养学生的应用技能，为业界人才培养确立了科学的方向。尤其要强调的是，没有“研究者”为基础，不可能成为功底厚实的心理学“实践者”。当前不少高校对应用型人才的培养往往割裂了应用技能和研究能力的关系，忽视或弱化研究能力的培养，导致学生在实际工作中无法创新性地解决复杂的实际应用问题。

表2 五大虚拟仿真实验平台实验内容及性质

3.2 实验教学体系创新

实验教学作为高效培养研究能力和应用技能的重要突破口，创新性地提出了“三模块五平台”虚拟仿真实验教学体系。三大内容模块强调研究能力与应用技能并举培养，学科基础与前沿理论有机结合，专业教育与普识教育协同实施。五大实验平台针对课程体系和教学内容的需求，自主开发了70余项虚拟仿真实验项目，运用于心理学专业所有核心课程和公共心理的教学之中，具有很强的原创性。

该体系的实施，促进了教学内容、教学方法的改革，既拓宽了专业教学的深度和宽度，有效促进了研究能力和应用技能的提升，可为大规模的公共心理普识教育实施实验教学找到了有效的方法。本体系解决了新时期制约人才培养的诸多教学难题，适合各级各类院校心理学专业人才培养的需求，具有较高的推广和运用价值。

3.3 技能实训平台创新

为改变目前高校心理学专业单纯依靠实习与社会实践培养学生应用技能的传统做法，首创了心理应用技能虚拟实训平台5套教学设备，在全国率先开创了通过实验室和实验教学系统地培养学生应用能力的新途径。研发的5套设备已通过专家验收，产品研发的关键技术于2017年获批国家发明专利（专利号为ZL201410064706.4）［27］，产品已在20 余所国内高校中得到推广应用，目前产值达500余万元。

4 教学改革成效与应用

4.1 人才培养质量大幅提升，专业发展势头强劲

（1）学生研究创新能力和专业应用技能有了质的提升。近5年本科生发表学术论文87篇，第一作者42篇，SCI和SSCI期刊24篇。获各类科研项目99项，国家级12项。获全国“大学生挑战杯”竞赛三等奖1项，省挑战杯大赛特等奖1项、一等奖1项，省高校师范生教学技能大赛一等奖10项。学生升研率连续6年居全校第一。学生在汶川震后心理援助、社区心理服务和学校心理健康教育等实践领域均表现突出。

（2）促进学科发展，专业发展势头强劲。2008年获国家级教学团队［28］、国家理科基础科学研究和教学人才培养基地［29］；2009年获国内首个心理学国家级实验教学示范中心；2014年获批国家级教学成果奖（高等教育）二等奖［30］；2017年获首批全国高校黄大年式教师团队（心理学科唯一）［31］；本学科在教育部2009年和2013年的学科评估中均排名第三，在2017年学科评估中被评为A＋［32］，与北京师范大学和北京大学心理学科并列第一。

4.2 人才培养理念引领业界，实验教学体系辐射全国

自2009年获批示范中心以来，每年有20余所国内外院校同仁访问中心，人才培养理念和实验教学改革的成果正不断通过示范中心平台得到宣传和推广，发挥出积极的引领示范和辐射作用。在近几年举办的教育部心理学教指委暨全国心理学机构负责人联席会议和省本科高校虚拟仿真实验教学建设研讨会等会议上，宣传和推广了“研究者＋实践者”创新应用型心理学人才培养模式、虚拟仿真实验教学体系建设、心理应用技能虚拟实训平台的研发等成果与经验。越来越多的国内同行通过优化课程设置和完善实验教学体系强化研究能力的培养，提升了“实践者”的综合素养。

4.3 教学产品在20多所高校得到推广应用

心理应用技能实训5套教学专利产品目前已推广至华中师范大学、江西师范大学、福建师范大学、广州大学、广东外语外贸大学、湖南第一师范学院等20余所高校，产值达500余万元。本教学产品极大地提升了学生的专业技能，有力推动了我国心理学人才培养手段、方式方法的转型发展。

4.4 公共心理教学辐射社会各界，受益面广泛

开发的“公共心理远程实验平台”，以面向非专业学生的心理学普识教学为目的，对心理学的推广和民众心理素质的提升起到了积极的推动作用。平台应用于我校16个师范专业的《心理学》必修课和《心理学》网络课、广州大学城10所高校《心理学》辅修课，每年约有13 000学生受益；应用于广东省心理健康教育教师上岗资格培训的教师，每年约3 000人；应用于“广州科普游自由行”，每年约300人。

5 结语

教学改革实践始于2009年全国获批的心理学国家级实验教学示范中心，历经产品研发、体系创建、体系完善、实践推广等阶段，取得显著成效。提出“研究者＋实践者”的人才培养目标，强调研究能力和应用技能并重培养。“三模块五平台”虚拟仿真实验教学体系，依托“优化基础，强化应用”的课程体系，学科基础与前沿理论有机结合，专业教育与普识教育协同实施，以虚拟仿真实验为创新手段，破解新时期制约人才培养的诸多教学难题，系统地训练和提升学生的研究能力和应用技能，有力推动了我国心理学专业人才培养理念、培养模式和培养手段的转型发展。改革成果2018年获国家级教学成果奖（高等教育）二等奖。