王曜暉 周萬津 李春鳴 葛正龍 覃曉龍 高 楊 邵珠建

(1.遵義醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心，遵義 563000；2.遵義醫(yī)科大學(xué)實驗教學(xué)管理中心，遵義 563000；3.遵義醫(yī)科大學(xué)教務(wù)處，遵義 563000；4.遵義醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，遵義 563000；5.遵義醫(yī)科大學(xué)發(fā)展規(guī)劃處，遵義 563000)

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展和醫(yī)療改革的不斷深入，醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)問題越來越成為制約衛(wèi)生事業(yè)改革發(fā)展的瓶頸[1]。課程的合理設(shè)置對于臨床醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量起到關(guān)鍵性作用[2]。目前教育部著手實施的一流本科課程“雙萬計劃”，其中包括國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目(現(xiàn)國家級虛擬仿真實驗教學(xué)一流課程)[3]。虛擬仿真實驗具有強(qiáng)烈的感官沉浸性、感知交互性和意識構(gòu)想性。學(xué)生可以從多種空間視角獲得豐富的感官和心理體驗[4-5]。醫(yī)學(xué)實驗中的高危實驗，高消耗、慢性實驗，倫理及不可逆的實驗，尤其適合借助虛擬仿真技術(shù)開展實驗，高質(zhì)量完成教學(xué)任務(wù)[6]。

在臨床醫(yī)學(xué)的課程體系中融入虛擬仿真實驗教學(xué)項目，是新時代培養(yǎng)優(yōu)秀臨床醫(yī)學(xué)人才的需要，是信息化與高等教育實踐教學(xué)深度融合的內(nèi)在要求。從臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案來看，要求其具備自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)能力，掌握計算機(jī)信息技術(shù)等相關(guān)技能。虛擬仿真實驗教學(xué)項目對上述能力和技能的培養(yǎng)有著不可或缺的重要作用。如何將虛擬仿真實驗教學(xué)項目融入臨床醫(yī)學(xué)的課程體系，使之實現(xiàn)在這一學(xué)生群體培養(yǎng)過程中發(fā)揮出更好的作用，我校進(jìn)行了相關(guān)的探索和實踐。下面將針對上述問題進(jìn)行闡述。

1 結(jié)合培養(yǎng)目標(biāo)，精選虛擬仿真實驗教學(xué)項目

虛擬仿真實驗并非只是真實實驗項目的虛擬仿真化，而可根據(jù)拓展的教學(xué)目的，充分發(fā)揮信息技術(shù)優(yōu)勢，拓展出新的實驗教學(xué)項目[7]。虛擬仿真實驗教學(xué)項目根據(jù)其來源以及與真實實驗的關(guān)系分為：驗證型、綜合型(包括基礎(chǔ)和臨床綜合類型)、設(shè)計型、科研成果轉(zhuǎn)化型和高端設(shè)備轉(zhuǎn)化型。虛擬仿真實驗類別的不同，決定了實驗設(shè)計的角度、側(cè)重點(diǎn)也各異。前3種虛擬實驗與真實實驗存在一定對應(yīng)關(guān)系。而科研成果轉(zhuǎn)化型則是將科研成果轉(zhuǎn)化為原創(chuàng)性的虛擬實驗教學(xué)項目，既拓展學(xué)生視野，也培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新性思維能力。高端設(shè)備轉(zhuǎn)化型為解決實驗條件受限、學(xué)生無法較多地操作高端科研儀器的問題，在一定程度上起到了開闊學(xué)生的科研視野的作用[8]。

虛擬仿真實驗教學(xué)項目應(yīng)遵照臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)培養(yǎng)方案，從教學(xué)需求出發(fā)，依托課程教學(xué)大綱，堅持“以虛補(bǔ)實、能實不虛”的建設(shè)理念，確定其實驗類型和實驗內(nèi)容。優(yōu)先選擇涉及高危(如機(jī)能學(xué)缺氧實驗所需的氰化鉀，為劇毒管制藥品，現(xiàn)無法供本科實驗教學(xué)使用)、極端、不可逆實驗(開腹闌尾切除術(shù)和實驗室安全VR教學(xué)系統(tǒng))，高成本、高消耗的實驗(人體解剖學(xué)所需尸體)，涉及醫(yī)學(xué)倫理的實驗。虛擬仿真實驗教學(xué)項目應(yīng)當(dāng)滿足以下要點(diǎn)：

(1)科學(xué)性。虛擬仿真實驗必須和真實實驗步驟和過程高度一致，情景逼真，盡量采用 3D表達(dá)；無論是外購或研發(fā)的虛擬實驗必須經(jīng)過多名一線實驗教師進(jìn)行反復(fù)測試和鑒定，保證其科學(xué)性的前提下，才能應(yīng)用于實驗教學(xué)。

(2)完整性。虛擬仿真實驗教學(xué)項目包括實驗原理介紹、實驗操作錄像、仿真交互操作、結(jié)果模擬顯示等基本內(nèi)容。為實現(xiàn)實時反饋，應(yīng)能記錄關(guān)鍵步驟的操作，而且在操作結(jié)束后提供相應(yīng)的實驗報告供學(xué)生書寫。

2 借鑒先進(jìn)教學(xué)理念，應(yīng)用虛擬仿真實驗教學(xué)項目

2.1 以“虛實結(jié)合”為原則應(yīng)用虛擬仿真實驗教學(xué)項目

虛擬仿真實驗教學(xué)項目應(yīng)從實驗教學(xué)體系中來，從教學(xué)大綱中來，在“能實不虛”的原則下與真實實驗各司其責(zé)，真實實驗側(cè)重于操作訓(xùn)練和團(tuán)隊協(xié)作能力培養(yǎng)，虛擬實驗側(cè)重于科研思維和臨床思路培養(yǎng)，使虛擬仿真項目發(fā)揮其特點(diǎn)和優(yōu)勢。

在實驗教學(xué)中根據(jù)課程特點(diǎn)分層次開展虛擬實驗與真實實驗結(jié)合。虛擬仿真實驗主要在人體解剖學(xué)、機(jī)能學(xué)和診斷學(xué)實驗等課程中應(yīng)用。以《機(jī)能學(xué)實驗》為例，精選與真實實驗主題一致或互補(bǔ)的10個虛擬實驗，包括《動物實驗技術(shù)操作訓(xùn)練》《不同類型缺氧大鼠的觀察》《慢性腎衰ESP實驗》等實驗，既包括經(jīng)典的驗證性實驗，也包括綜合性實驗；既有自主研發(fā)實驗，也有合作開發(fā)實驗。學(xué)期第一次課由代課教師為學(xué)生講述虛擬平臺登錄，虛擬實驗的操作方法，并要求其利用課下時間學(xué)習(xí)并完成上述實驗，并以平時成績的形式賦予10%的機(jī)能學(xué)實驗成績。既為學(xué)生提供形象生動的預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)途徑，又拓展了學(xué)生的視野[9]。以《診斷學(xué)實驗》為例，教學(xué)計劃中設(shè)置8學(xué)時的虛擬實驗，包括《問診》和《完整病例書寫》兩個實驗內(nèi)容，這兩個內(nèi)容需要與患者、家屬密切接觸，而目前醫(yī)學(xué)資源不足，學(xué)生很難單純通過診斷學(xué)實驗課程系統(tǒng)獲得相關(guān)的實踐經(jīng)驗，甚至存在增加醫(yī)患矛盾和醫(yī)療隱患的風(fēng)險。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以提供逼真的患者和問診環(huán)境，規(guī)避醫(yī)患矛盾，消除直接溝通的隱患，減少了相關(guān)風(fēng)險。人體解剖學(xué)實驗則利用較為先進(jìn)的數(shù)字解剖虛擬實驗室，實現(xiàn)了真正的解剖學(xué)的虛實結(jié)合。學(xué)生可以一邊進(jìn)行解剖操作，一邊進(jìn)行虛擬學(xué)習(xí)，實現(xiàn)邊學(xué)邊做，實時對照3D虛擬圖像學(xué)習(xí)，既提高了學(xué)習(xí)效率，又提升了學(xué)習(xí)效果。

2.2 在虛擬仿真實驗教學(xué)中應(yīng)用多種先進(jìn)教學(xué)理念

在應(yīng)用虛擬仿真實驗教學(xué)中兼顧各學(xué)科特點(diǎn)，融合先進(jìn)的教學(xué)經(jīng)驗，采用 PBL 教學(xué)、微課、翻轉(zhuǎn)課堂等先進(jìn)教學(xué)理念，以《機(jī)能學(xué)實驗》的腎功能衰竭實驗為例，從虛擬急性腎衰實驗的預(yù)習(xí)，到真實的急性腎衰的操作，再到虛擬的慢性腎衰動物和病人，實現(xiàn)了基礎(chǔ)-臨床融合教學(xué)模式的嘗試。

2.3 積極拓展虛擬仿真實驗教學(xué)項目應(yīng)用范圍

針對臨床醫(yī)學(xué)等專業(yè)學(xué)生舉辦一年一度的《機(jī)能學(xué)實驗操作技能大賽暨虛擬仿真實驗技能大賽》，以期通過第二課堂形式實現(xiàn)以賽促學(xué)，讓學(xué)生們更好地認(rèn)識和應(yīng)用虛擬仿真資源；利用公眾號等信息手段，開展了以國家級虛擬仿真實驗項目《遵義醫(yī)學(xué)院虛擬現(xiàn)實教學(xué)平臺——開腹闌尾切除術(shù)》、《實驗室安全VR教學(xué)系統(tǒng)》為基礎(chǔ)的實驗室開放，讓學(xué)生在VR環(huán)境中身臨其境的進(jìn)行開腹闌尾切除術(shù)的操作和實驗室安全知識的學(xué)習(xí)，真正體現(xiàn)了以應(yīng)用為目的，以開發(fā)為手段，讓學(xué)生通過沉浸式虛擬仿真的學(xué)習(xí)，實現(xiàn)虛擬資源的廣泛應(yīng)用。

3 虛擬仿真實驗教學(xué)效果評價

3.1 虛擬仿真實驗教學(xué)項目應(yīng)用情況

通過校園網(wǎng)已實現(xiàn)突破時間和空間的限制，供3個校區(qū)師生隨時隨地進(jìn)行基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)各學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，最大限度地發(fā)揮了現(xiàn)有虛擬仿真資源的利用率。

3.2 學(xué)生的培養(yǎng)情況

虛擬仿真實驗教學(xué)項目的應(yīng)用方便學(xué)生在課外時間對所學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行學(xué)習(xí)和復(fù)習(xí)，有利于提高實驗考核成績，還有益于增加設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗的比率，進(jìn)而提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。通過問卷星發(fā)放108份問卷，回收有效問卷108份，其中84.26%的學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真實驗有助于提升學(xué)習(xí)效果，87.04%的學(xué)生認(rèn)為有助于知識的拓展，有助于培養(yǎng)學(xué)生的臨床思維和科研素質(zhì)。82.41%的學(xué)生認(rèn)為有助于培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)能力，77.78%的學(xué)生認(rèn)為有助于掌握信息技術(shù)等相關(guān)技能。

3.3 有待進(jìn)一步改進(jìn)的問題

通過訪問調(diào)查法對部分同學(xué)和任課教師進(jìn)行調(diào)研發(fā)現(xiàn)，虛擬仿真實驗教學(xué)項目的應(yīng)用過程中效果不錯，但是依然存在以下難題亟待解決。一是部分虛擬仿真實驗教學(xué)項目為購置，并非定制開發(fā)，與真實實驗操作存在一定的差異。二是虛擬仿真實驗涉及的課程有待進(jìn)一步延伸。三是實驗課上如何實現(xiàn)進(jìn)一步的虛實融合。

4 結(jié) 語

隨著信息技術(shù)與高等教育實踐教學(xué)的深度融合，傳統(tǒng)基于全部真實實驗操作的教學(xué)模式已不適合臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)發(fā)展的需求[10]。學(xué)校堅持“弘揚(yáng)長征精神，注重實踐教育，為基層培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才”的辦學(xué)特色，在臨床醫(yī)學(xué)本科生培養(yǎng)中充分利用信息技術(shù)手段，發(fā)揮虛擬仿真實驗的作用。虛擬仿真實驗教學(xué)項目的應(yīng)用有助于培養(yǎng)臨床醫(yī)學(xué)人才的臨床思維和科研素質(zhì)，提升其實驗效果，優(yōu)化教學(xué)過程，對培養(yǎng)具有高素質(zhì)應(yīng)用型的臨床醫(yī)學(xué)本科生產(chǎn)生深遠(yuǎn)且深刻的影響[11]。但如何克服部分虛擬實驗與真實操作內(nèi)容上的差異，探索虛擬實驗的合適比例以及如何更好地實現(xiàn)虛實融合等問題值得進(jìn)一步探索和研究。