极域电子教室软件在医学机能学虚拟仿真实验教学中的应用

丁海虎 陶明 飞倪虹 王元元 葛荣靖

摘  要：探讨极域电子教室软件在医学机能学实验虚拟仿真教学课堂上的应用。以本学期2019级临床医学2个帶教班级为研究对象，在虚拟仿真教学项目中使用极域电子教室软件，以采用班级为实验组，未采用班级为对照组，比较2个班学生测试成绩并对实验组学生发放调查问卷。测试成绩结果显示实验组成绩（98.000±4.549）与对照组成绩（88.807±9.478）比较差异具有统计学意义（P<0.001）。问卷调查结果显示100%的学生表示采用极域软件教学能更有助于学习，75.86%的学生更倾向使用该软件。极域电子教室软件在医学机能学实验虚拟仿真教学课堂中具有积极的促进作用。

关键词：极域电子教室;机能学实验;虚拟仿真实验;应用

中国图书资料分类法分类号：R31;G642    文献标识码： A

机能学实验是综合了生理学、药理学和病理生理学为理论基础和医学技能操作、实验动物学等技术为支撑的一门强实践性的实验课程[1]，在医学院校对提升医学生技能训练、理论巩固、早临床早实践早科研的“三早”培养及科研思维能力锻炼等方面发挥着重要的作用。虚拟仿真实验教学的发展应用，克服了传统医学机能学实验中示教视野受限、动物教学资源成本、验证性实验单一[2]和开设课时有限等特点，也是随信息化手段应用、计算机技术发展和新型实验室开放趋势的产物[3]，具有“以实为主，以虚补实，虚实结合”特征[4]。我校自2013年伊始始搭建VBL-100及VMC-100虚拟仿真实验平台并应用教学实施以来，弥补了传统实验教学的不足并促进学生人机互动的实验技能提升[5]。但在教学过程中发现虚拟教室原有并排式电脑机位距离远、教学视频图片演示等效果不佳，学生通过人机对话无法完全体会实际操作的复杂性以及缺乏组间同学的沟通和协作能力[6]，限制了虚拟仿真教学达成实验教学目标的作用。

极域电子教室软件目前普遍应用于计算机教学等方面[7-8]，在教学中可使知识更立体化，相比投影形式更直观和强质感。本研究利用该软件屏幕广播、监控等功能开展虚拟仿真实验教学，探讨该软件在医学机能学虚拟仿真实验教学中的促进作用。

1 对象和方法

1.3.1 对照组班级教学实施

对照组班级采用传统教学方式：首先投影讲解课件内容，而后演示虚拟仿真实验项目操作，播放实验视频，针对实验问题选取2-3名学生提问。展示结束后预留30分钟时间让学生自行操作练习，期间巡察学生练习情况;最后利用项目自带考核体系进行当堂考核（含17个操作步骤和5个问答，系统自动评分），收取学生实验报告并汇集成绩。

1.3.2 实验组班级教学实施

实验组班级采用极域电子教室教学方式：首先通过极域电子教室软件屏幕广播功能讲解课件，而后演示虚拟仿真实验项目操作，播放实验视频。通过指定学生演示功能随机选择2-3名学生进行提问和实验演示，同样预留30分钟时间让学生自行操作练习。期间通过屏幕监控功能对学生操作练习情况进行巡察，如有与实验练习无关操作则进行黑屏远程警告。经测试后通过文件收发功能接收实验报告并汇集成绩，与对照组成绩作比较分析。

1.3.3 利用微信问卷星小程序开展问卷调查

实验组在测试结束后利用问卷星小程序当堂发放问卷，根据极域电子教室教学使用情况自制问卷，收集和统计实施该教学方式的学生对极域软件应用于虚拟仿真教学的感受、评价和意见。

1.4 统计学方法

采用SPSS27.0软件对成绩数据进行统计分析，GraphPad Prism9.2绘制图形，成绩数据以±S表示。数据正态性检验采用Shapiro-Wilk检验，为比较两个正态分布的样本组使用配对t检验;两个非正态分布的样本组使用 Mann-Whitney非参数检验，以p<0.05表示两班组间成绩差异具有统计学意义[9]。

2 结果

2.1 对照组和实验组测试成绩

实验组班级虚拟仿真测试成绩（98.000±4.549）与对照组班级虚拟仿真测试成绩（88.807±9.478）相比具有显著性差异（p<0.001）。总体锥形图频率结果显示实验组班级虚拟测试成绩集中在100分（23人），对照组班级虚拟测试成绩在各成绩段均有分布，对知识掌握度不一。见图1。

2.2 极域电子教室软件应用虚拟仿真教学调查

对采用极域电子教室教学的实验组班级发放问卷，本次问卷调查对象学生共30人，实际回收问卷29份：其中68.97%的学生对于极域电子教室的了解程度一般，而本校面向临床醫学专业已开展的计算机相关课程教学实际采用了极域电子教室软件，可能原因为未告知名称;在此情况下仍有100%的学生表示较以往投影展示通过该教学方式能体验更清晰、立体化的知识传递;89.66%的学生乐于接受屏幕广播授课形式，做到基本全程听讲（72.41%）;而对于虚拟仿真实验演示近50%的学生倾向于老师演示讲解再进行自行探索，79.31%的学生表示可以自主操作练习;在大部分学生完成学习任务后100%接受切换屏幕广播而且不会反感反复切换（79.31%）;在与学生互动、提问等环节89.66%的学生表示接受并积极配合使用学生演示功能，积极参与课堂教学中的互动;通过极域电子教室软件的实施，75.86%的学生倾向使用该教学手段，而93.1%的学生从主观感受体验上对该方式满意或无意见。

3 极域电子教室软件的应用与体会

虚拟仿真实验教学平台本着“虚实结合，相互补充，能实不虚”的原则在医学教育教学中应用广泛[10]，打破以“教师讲授→示范性操作→指导操作→实验结果讲解和讨论→形成实验报告”为模式的传统实验教学和实验教学评价模式以及对实验动物的依赖，起到强化学生动手实践能力为目标、实现自主交互学习和促进师-生和生-生间交流的作用。疫情及后疫情时期为线上+虚拟仿真平台混合式教学、线下+虚拟仿真平台混合式教学等教学模式提供平台。受限于VBL-100局域网形式，我校在原基础上于2018年与成都泰盟软件有限公司合作定制搭建VMC-100 2.0版系统软件，更新后的虚拟仿真实验平台可资源增加和定制化、可全天候为学生开放服务，更可实时后台监测学习进度情况。

梁忠秀[1]等在探究临床医学的机能学实验金课内涵建设中认为，医学机能学实验中应适当使用虚拟仿真实验教学平台，除去教学资源、实验动物等的考量之外在有限的机能学实验课时现状下运用虚拟仿真实验教学可让学生将更多精力投入案例分析、实验结果分析、病理机制探讨、药物作用、指标检测等知识获取进程中去，利于自主学习和创新思维空间的发展，以更高效率的运用好课时。以我校临床医学专业为例，按照培养目标的要求《机能学实验》开设总计60学时，涵盖验证性实验+综合性实验+设计性实验+人体生理学实验，其中后3种实验总占35学时，故在验证性实验有限课时内以3-4个课时的时间完成虚拟仿真实验的教学。借助VMC-100 2.0系统搭建的《氨在肝性脑病发病中的作用》虚拟仿真实验项目，通过临床病例导入→实验项目→实验介绍→实验模拟→实验结果→实验视频→拓展知识等知识、仿真模拟等模块设置，实现了理论与实验、临床与基础、实验录像与实验模拟、实验操作及过程与实验考核的紧密结合。

在医学机能学实验中发挥好虚拟仿真实验教学优势，引导学生正确快速使用的教学方法是值得进行探究的。极域电子教室软件兼具屏幕广播教学、指定学生演示、学生屏幕监控、远程命令、文件收分发等功能[6、11]。屏幕广播相比投影仪在展示效果上更有质感和直观性，尤其是对需求高清晰度展示的课件、动画等教学资源，可直接“咫尺”在学生电脑屏幕中进行展示;例如在操作虚拟仿真交互式演示步骤可让知识、动画呈现立体式。另外，利用学生演示功能可以增强学生主动思考和参与课堂设计环节的积极性，如指定的学生对知识点的集中力、关注度更高，在课堂理论讲解和示教中更会注意把控重点和上下关联度。在练习过程中利用学生屏幕监控功能，除监测学生练习的专注度等考量外，也能及时通过学生屏幕观察到学生操作的不足点，以利于在课堂中及时指正，同时该操作还可以结合举手功能，学生遇到问题可及时进行反馈。文件收集分发功能更可方便收取学生递交的实验报告，省却离线拷贝的复杂程序。极域电子教室软件强大功能因篇幅不胜枚举。

本项目实施中利用软件的广播教学、屏幕监控、文件收发等功能。虚拟仿真实验测试结果显示采用该软件可显著提高成绩（p<0.001）。调查问卷结果也显示相比传统虚拟仿真实验教学学生更倾向使用极域电子教室软件，72.41%的学生能做到认真听讲和观察示教，有助于高效使用虚拟仿真实验模块。综上，极域电子教室软件的使用为虚拟仿真教学提供了一种新方式或新手段。

结语

鉴于各教师在使用极域软件授课的教学目标，功能多样性、使用时间等不一，在虚拟仿真实验教学的安排、进程、思政元素融合等不同，本项目暂未纳入其他带教班级，因材施教或统一框架的教学实施方式及拓展研究对象专业有待进一步有益探究。

参考文献：

[1]梁忠秀，韦维，王青，等.机能学实验金课内涵建设的探索与实践-以临床医学类专业为例[J].科技视界，2021（31）：166-167.

[2]付如意，陈正旎，叶超，等.“三位一体”机能实验教学新体系的应用体验[J].科技视界，2021（31）：177-178.

[3]刘霞，蒋杨，钟平.多媒体教学一体机在机能学实验教学中的应用[J].继续医学教育，2021，35（09）：51-52.

[4]吴兰，王红卫，张颖，等.微课与虚拟仿真实验平台在机能学实验混合式教学中应用[J].中国高等医学教育，2021（08）：47-48.

[5]贺忠梅，王昭君，周岚，等.虚拟仿真实验在生理学实验教学中的应用[J].基础医学教育，2021，23（08）：572-574.

[6]薛佳怡.南京极域：软硬件结合用技术建构未来教育[J].在线学习，2020（10）：79-80.

[7]蒋笑天.浅析极域电子教室在信息化教学中的应用[J].教育教学论坛，2019（21）：273-274.

[8]吴昕妍.计算机教学中极域多媒体电子教室的应用研究[J].淮南职业技术学院学报，2018，18（06）：82-83.

[9]Mirabella F，Desiato G，Mancinelli S，et al.Prenatal interleukin 6 elevation increases glutamatergic synapse density and disrupts hippocampal connectivity in offspring.Immunity. 2021;54（11）：2611-2631.e8.

[10]袁辉，徐文秀，西玉立，等.线上教学中应用VMC-100虚拟仿真实验平台的教学效果解析[J].软件，2020，41（11）：53-55.

[11]代萍.探析极域电子教室在高校计算机教学中的应用[J].电脑迷，2018（09）：100.

基金项目：安徽省高等学校质量工程项目（2018xfsyxm070）;蚌埠医学院教学研究一般项目（2019jyxm16）

作者简介：丁海虎（1988—  ），男，江西省高安市人，硕士，蚌埠医学院基础医学院，助教，主要从事机能学实验教学。

*通信作者： 葛荣靖（1982—  ），女，安徽省蚌埠市人，博士，蚌埠医学院基础医学院，副教授，主要从事病理生理学和机能学实验教学