基于医用电子学交互式虚拟实验平台实验教学模式的探究

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1、基于医用电子学交互式虚拟实验平台实验教学模式的探究　　摘要：为了提高实验教学质量，结合构建主义理念设计了医用电子学交互式虚拟实验平台，并提出了一种基于该平台的实验教学模式。教学实践表明，该模式较大地提高了教学质量。　　关键词：医用电子学；虚拟实验；构建主义；教学模式　　医学电子学是我校生物医学工程、信息管理、医学检验和医学影像专业的必修课程，而医用电子学实验课程是其中一个核心组成部分。医用电子学实验能够强化学生对医学电子仪器内部电路的理解，提高学生的实践动手能力，对进一步学好后续的现代医学诊疗仪器、分析仪器、检验仪器课程

2、具有重要意义。然而，多年的实验教学实践反映实际的教学效果并不理想。其主要影响因素是：①医学电子学实验课程的内容实践性较强，知识的广度、跨度较大[1，2]，但是实际的课程设置学时少，这给老师的授课和学生的学习带来了很大的挑战；②医学生普遍数理基础较为薄弱，逻辑推理分析能力和实践动手能力不强，这使得很多学生在学习该课程的过程中容易缺乏兴趣、动力和信心；③大部分教师还是沿用传统的教师授课和示范操作的教学模式，很多学生都是被动地接受知识，跟着老师的步骤完成实验。这使得学生没法自主思考，参与元件选型，没法真正地从动手实践、应用层面

3、去理解电子元件基本特性，典型基本电路原理。　　针对上述问题，很多医学院校的老师进行了积极地改进和探索。文献[3-6]从教学理念的转变、教学方法的创新、实验内容的优化以及教学仪器的改进等方面深入探讨了提高实验教学效果的有效手段和应该注意的问题。文献[7，8]侧重于应用虚拟仿真技术来进行教学模式改革，主要是从其开发实现方案、意义和使用等方面进行了详细地分析。然而，目前把网络虚拟仿真技术和先进的教学理念组合起来优化医用电子学实验教学模式的案例并不多见。本院的教学改革课题组成员从构建主义的教学理念出发，设计了一个医用电子学交互式

4、在线虚拟实验平台，并借助该平台尝试了一种新的教学模式。经过一年的教学实践表明，与之前的教学模式相比，该教学模式更受学生的欢迎，在提高了教学质量的同时也进一步提高了学生的自主创新能力。　　1医用电子学交互式虚拟实验平台的设计方案　　1.1建构主义设计理念建构主义起源于儿童认知发展理论，由于个体的认知发展与学习过程密切相关，因此利用建构主义可以比较好地说明人类学习过程的认知规律。其主要内涵可以概括为如下三个方面。①学习在本质上是学习者主动建构心理表征的过程。②教学过程是教师和学生对世界的意义进行合作性建构的过程。③建构主义学

5、习环境由情景、协作、会话和意义建构四个要素构成。建构主义的教学策略是以学习者为中心的，其目的是为了促进学习者与情景的交互作用，使学习者能够主动地建构意义。在这个过程中，教师起的是帮助者、组织者、引导者、促进者的作用[9]。　　1.2平台具体设计开发方案和流程在充分吸收构建主义教学理念的基础上，该平台的设计方案可以分解为虚拟实验模型设计和实验平台实际开发设计两大部分。虚拟实验模型设计部分的流程是首先由一线资深教师在确定虚拟实验项目的基础上，通过对实验教学目标分析和对学习者的自学体验需求分析，确定虚拟实验的类型；其次根据实验

6、内容分析形成虚拟实验的理想模型，即思想中的虚拟实验场景及操作过程；最后将虚拟实验类型和虚拟实验理想模型结合形成虚拟实验模型，写成技术文档。而实验平台实际开发设计部分的流程是首先由软件开发小组按软件开发理论将虚拟实验模型转化为实验功能模型，即虚拟实验开发的具体功能描述；然后根据实验功能实现模型结合真实实验特征选择开发技术并制定详细软件模块设计方案；最后进行详细具体地开发。　　1.3平台结构和功能该平台主要包含了基本实验模块、开放式在线实验模块、交互式聊天模块和毕博在线网络课程的在线测试模块。基本实验模块主要包含了本实验课程

7、的七个实验内容，与以往虚拟实验平台不同的是，该模块更改了以往虚拟实验平台直接提供仪器进行仿真的设计，而是根据不同专业学生的知识背景精心设计导入实验项目页面，同时在进行虚拟仿真的时候，提供了元件选型和参数设置功能，给学习者提供了较多的选择、交互和思考。开放式在线实验模块基本涵盖了数字电路和模拟电路的经典电路实验，它为学生地自主拓展学习、创新能力的培养提供了一个很好的平台。交互式聊天模块具备学生群聊和一对一聊天的功能，学生在遇到问题时可以利用该平台与其他的同学的相互协作、相互讨论、甚至可以直接向老师请教。毕博在线网络课程的在

8、线测试模块包含了每个基本实验的课后小测试，主要用于验收和评估学生对每个实验知识点的掌握程度。　　2基于医用电子学交互式虚拟实验平台的实验教学模式　　该平台开发基本完成之后，本院的教学改革课题组成员从构建主义的教学理念出发，借助该平台，进行了教学模式改革的探究。该教学模式倡导在整个教学过程中以学生对实验所涉及的知识进行