虚拟仿真+程序教学法对病理技术实验课改革

王蔚 王丹 张越时 郭胜男 王奡

[摘           要]  病理技术实验课对熟练掌握病理技术至关重要，当前实验课教学模式的局限性无法完全实现实验课的教学目的，虚拟仿真技术可以弥补这一缺陷，程序化教学法将虚拟仿真平台使用规范化、应用合理化。虚拟仿真平台与程序式教学法结合教育模式为完善病理技术实验课教学方式，提高教学效果提出新思路、新方法。

[关    键   词]  病理技术实验课;虚拟仿真;程序教学法

[中图分类号]  G642                    [文献标志码]  A                  [文章编号]  2096-0603（2021）42-0180-02

病理技术实验课对于理论教学具有重要意义，它是理论教学的增补，是理论课堂的延伸，只有通过实验课程才能将理论与实践相结合，明确实现培养目标。但是传统的病理技术实验课有诸多局限，比如试剂使用的安全性、场地布局的合理性、材料的成本支出等，都限制了学生动手能力的训练，从而无法达到实验教学目的。现在需要一种可以随机使用、不限次数、安全方便的合理实验教学方式，虚拟仿真技术应运而生，本校所应用的虚拟仿真平台即为虚拟仿真技术的现实应用。本课题组提出将虚拟仿真平台与程序教学法相结合，探索病理技术实验课新的教学模式，深化实验课改革。

一、虚拟仿真平台的模块和功能

（一）虚拟仿真平台的本质——虚拟现实

虚拟仿真包含虚拟和仿真两种含义，虚拟是指时间和环境的不真實性，它是由计算机生成的，存在于计算机，依托于电子元件的虚拟世界，可以认为它是计算机的内部世界;仿真是指这个虚拟是模拟的现实世界，以现实世界的存在为模版，最大限度地靠近现实[1];对立又互补的两个概念支撑起虚拟仿真的世界，最根本的目的是构建出可以让人感觉如同客观世界的环境，脱离物理空间和时间的限制，实现虚拟教育与现实教学相结合。虚拟现实具有交互性、沉浸性、想象性等[2]，对于病理技术实验课教学的意义重大，它可以按照设计需要搭建，不限次重现实验场景，且对实验场地的大小可以随意设立;最重要的是保证安全，不需要直接接触有毒试剂，可以帮助学生在熟练掌握实验流程的基础上再进行现实操作训练，这是人机交互形式的革新，也是教学模式的革新。

（二）虚拟仿真平台应用

教学时虚拟仿真平台操作简便，输入平台地址（谷歌浏览器）→登陆→云资源库→观看图片和影像资料。如图所示，血液涂片的资料片段（如图1）、虚拟实验模块（如图2），师生利用虚拟仿真平台人机对话，进行训练、考核，实现虚拟现实的交互性功能。

使用平台时学生可以发挥自己的主观能动性及想象力，身临其境融入教学模拟环境中，体现了虚拟仿真平台沉浸性和想象性的特点。

二、程序教学法

（一）程序教学法简介

程序教学法由教育心理学家斯金纳提出，是操作行为主义为基础的教学法。斯金纳认为，人类的学习也是一种操作反应的强化过程，通过操作性强化，一个比较完整的、新的行为单位可以被学会，或者一个现存的行为单位可以被精炼[3]。程序教学法是通过分析教学结构，划分教学内容的层次，在教师的指导下，学生按照层次的顺序逐步学习，以掌握知识和动作技能。程序教学法分为直线式程序教学和分支式程序教学[4]，直线式程序教学是知识的串联，各单元阶梯式下行;分支式程序教学是知识的并联，选择灵活，可多个单元并行。

（二）程序式教学法的设计步骤

程序式教学法是一种教学思想，需同其他教学方法配合使用，取得效果。编制程序学习的流程，一般要遵循以下几个原则，如积极反应原则、小步子原则、及时反馈原则、自定步调原则、低错误率原则等[5]。设定目标，特定的时间内需要学习的内容应该明确;选择适合的强化方式及强化时机，合理安排强化核心。斯金纳认为，教学成功的关键就是精确地分析强化效果并设计出特定的强化列联[6]。如此，可将流程概括为“刺激—反应—强化”这样一种复杂的行为过程[7]。就当前教学任务可设计为“刺激—反应—强化—评价”，全方位捋顺教学程序及内容。

三、虚拟仿真平台与程序教学法结合教学模式

（一）教学模式流程

程序教学法和电脑技术结合，二者相辅相成，可以达到一加一大于二的效果。程序教学法结合虚拟仿真平台的实验教学首先应设立教学目标，明确教学任务，可概括为以下几点：（1）遵循课程教学大纲，参照传统实验教学内容尽可能地满足学习者的不同学习需求。（2）在教学大纲的基础上，开发实验项目，完成“新”“旧”知识点的完美对接，及时更新学生知识技能储备。（3）使用病理实验室常用仪器设备及操作方法演示模块，完成基于此设备的演示实验，需尽可能达到“身临其境”的效果。（4）实验结束教师应依托平台批改学生实验报告及时反馈学生成绩，并有针对性的指导。

教学流程设计概括如下：课程内容设计→程序内容编制（虚拟仿真平台内容）→学生与计算机交互活动（虚拟仿真平台操作）→提问→反馈（强化）→总结与评价。要使教学获得成功，除了明确的目标、充实的内容，必须注重教学过程中的“强化”，尽可能精确地分析强化效果，建立有效强化链。根据学习的目标，评价良好时，给予强化，即完成“促进学习的行为→表扬等强化行为”的良性闭链循环，以达到强化正确的行为，消退不正确的行为，提高学习效果的目的。

（二）教学模式举例

病理技术实验课上，学生面临的第一个重难点是苏木精-伊红染色（HE染色），此染色技术适用于90%以上病理切片的染色需求，是基础性的染色方法，它涵盖多方面知识点，程序较为复杂，需要学生反复操作达到熟练掌握的程度。现实世界，HE染色法的染色剂具有刺激气味及毒性，对于未能掌握技术的学生而言有一定的危险性;实验材料需要资金投入，花费不少;学生对于染色步骤的掌握程度不同，一旦发生错误无法马上重复加深对正确步骤的掌握，等等。困难不一而足，但都可以通過虚拟仿真平台结合程序教学法解决。

简述流程如下：（1）掌握内容有染色剂种类;染色过程。（2）拆解知识（以直线式程序教学为例）有染色剂种类、分解染色流程等分为不同版块。（3）人机互动，根据自己学习步骤调整学习进度。（4）学生通过平台提问，教师通过平台答疑、评判（反馈）。（5）对表现好的学生予以正面肯定，并给予其他回应（强化）。（6）通过平台进行总结和评价（反馈+强化）。

（三）优势和局限

1.优势

此教学模式优势鲜明，它以学生为主体，围绕学生展开教学行为，可促进学生学习的主观能动性;教学的起点低，图文并茂，分块编排知识，利用虚拟仿真平台反复进行实际操作，使学生易于理解所学内容;注重反馈强化，虚拟仿真平台系统的评价及时准确，促进了高效率的学习成果;既面向全体学生，又实行分类推进，学生可依据自己水平选择教学内容，允许学生之间在学习速度上有所差别，自定学习进度以适应个人的学习状况，有利于个别化的教学，可使教学任务当堂消化、当堂完成。

2.局限

每一种教学模式都无法做到尽善尽美，此教学模式在一定程度上削弱了教师的主导地位，而由计算机充当了教师的角色，不利于师生交流，教书也应育人，没有理性和感情的机器大大削弱了教师人格的影响力;简单的程序式教学轨迹对学生灵活性、创造性的培养具有削弱作用，不利于学生综合能力的培养;虚拟仿真平台硬件更新慢，软件开发困难局限了实验操作的可持续性;割裂式的教学内容分区，在某种程度上破坏了教材的整体性等。

四、结语

人类的行为是个有序的过程，教与学的行为是掺杂于整个人类活动中的，程序教学法通过有序选择教育信息，改善学习活动，调控学习过程;虚拟现实是引领未来的人机交互革命，虚拟仿真平台初步实现了虚拟现实的教学革新，引领病理技能实验教学迈入新阶段;将二者结合形成新型的教学模式，可以提高教学质量，改善教学条件，节省教学成本，实现以人为本、因材施教的教学理念。必须指出的是，在应用中需扬长避短，加强教师人文关怀，倡导学生全面发展。

参考文献：

[1]高颖，郭淑霞.虚拟现实视景仿真技术[M].西安：西北工业大学出版社，2014.

[2]王铎.虚拟现实环境下阅读用户交互行为研究[D].长春：吉林大学，2020.

[3]段冲红.基于斯金纳程序教学法指导下的技校计算机教学探究[D].昆明：云南师范大学，2009.

[4]赵廷为.教材及教学法通论[M].福州：福建教育出版社，2007.

[5]段瑞兵.实习目标程序教学法在教学中的应用：以照明电路安装与检修课程为例[J].天工，2019（4）：84.

[6]简伟伟.程序教学法在物理习题讲解中的应用：以“通过摩擦力相关联的连接体问题”的讲解为例[J].物理通报，2019（9）：36-38.

[7]王俊义，于昂，符杰林.分层次任务驱动教学法在程序设计类课程中的应用[J].现代职业教育，2018（13）：66-67.

◎编辑 鲁翠红