張欣然 路皖慶 黨幸星 閆 杰

（中南大學(xué)中南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院法醫(yī)學(xué)系，湖南 長沙 410013）

0 引言

法醫(yī)學(xué)是一門以醫(yī)學(xué)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科，具有多學(xué)科交叉、實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是法醫(yī)學(xué)專業(yè)教學(xué)的重要組成部分，但傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程存在周期長、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器材有限、耗材昂貴、學(xué)生動(dòng)手機(jī)會(huì)少、部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容無法進(jìn)行等不足。引入高效、安全、經(jīng)濟(jì)、可重復(fù)的虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)能夠在一定程度上克服上述問題[1]，提高法醫(yī)學(xué)課程整體教學(xué)質(zhì)量與效率。筆者通過分析本校法醫(yī)學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，總結(jié)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)助力教學(xué)改革的意義和成果，以期為醫(yī)學(xué)院校專業(yè)課程教學(xué)中開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供借鑒。

1 背景

1.1 法醫(yī)學(xué)教學(xué)特點(diǎn)

注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，掌握多種法醫(yī)相關(guān)知識(shí)和場(chǎng)景分析能力并運(yùn)用于實(shí)際，是法醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)的目標(biāo)。因此，需要在教學(xué)中重視理論知識(shí)掌握和實(shí)踐技能的培養(yǎng)，除講授系統(tǒng)法醫(yī)學(xué)理論知識(shí)和基本技能外，培養(yǎng)良好邏輯思維能力、案件綜合分析能力也是不可或缺的環(huán)節(jié)。

1.2 法醫(yī)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程存在的不足

（1）實(shí)物實(shí)驗(yàn)具有局限性。在法醫(yī)學(xué)本科教學(xué)中，部分相關(guān)實(shí)物模型無法復(fù)制，如人體尸斑、皮膚損傷、電流斑等形態(tài)難以進(jìn)行實(shí)物模擬，教師僅能在理論教學(xué)中通過圖片展示及語言描述等方式進(jìn)行教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生在相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和運(yùn)用方面難以達(dá)到最佳效果。

（2）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目涵蓋面不全。部分耗時(shí)過長、危險(xiǎn)系數(shù)過高、場(chǎng)地環(huán)境要求較高的實(shí)驗(yàn)未被允許列入實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，學(xué)生只能通過文字描述或影像信息了解相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，難以全面而深刻地了解和體會(huì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)。

（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在差異性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)的操作對(duì)象主要是動(dòng)物，但由于生理構(gòu)造的不同，動(dòng)物的形態(tài)學(xué)和病理學(xué)改變與人體真實(shí)情況存在差異，許多毒物中毒表現(xiàn)和毒物代謝動(dòng)力學(xué)也很難在動(dòng)物試驗(yàn)中重演。

（4）實(shí)驗(yàn)條件具有限制性。實(shí)驗(yàn)條件存在設(shè)備器械不足等限制，常采用3～5名同學(xué)合組的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，難以保證每位學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行操作，導(dǎo)致不同學(xué)生對(duì)于知識(shí)的理解可能存在較大差異。

（5）部分學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展困難。由于學(xué)科的特殊性，部分法醫(yī)學(xué)分支學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)難以開展。如法醫(yī)昆蟲學(xué)實(shí)驗(yàn)周期較長，對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境有特殊要求，且具有法醫(yī)昆蟲學(xué)背景的師資匱乏，限制了該類實(shí)驗(yàn)的開展。

（6）學(xué)科教學(xué)缺乏交叉性。處理法醫(yī)學(xué)實(shí)踐案例往往需要綜合多學(xué)科知識(shí)，但在法醫(yī)學(xué)教學(xué)中，法醫(yī)病理、法醫(yī)毒理、法醫(yī)物證、法醫(yī)毒物分析等學(xué)科實(shí)驗(yàn)常單獨(dú)開課，未能有效地進(jìn)行交叉融合，不利于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)綜合分析能力。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是一種依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，幫助學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn)的一種新興實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在涉及高危或極端的環(huán)境，不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等情況時(shí)，提供可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[2]。作為線下實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，它打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)時(shí)間與空間的限制，克服了實(shí)驗(yàn)周期長、成本高、易污染環(huán)境等問題，使學(xué)生能夠直觀、全面地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)還能以提示形式強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的記憶，并通過即時(shí)運(yùn)用加強(qiáng)學(xué)生對(duì)相應(yīng)理論知識(shí)的理解和掌握，使其在實(shí)踐中拓展知識(shí)點(diǎn)或者進(jìn)行已學(xué)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)想復(fù)習(xí)與有機(jī)整合，提高線下課程的教學(xué)效率。

在法醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，虛擬仿真平臺(tái)能將與犯罪活動(dòng)有關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)勘查、檢驗(yàn)鑒定、調(diào)查訪問、視頻監(jiān)控等獲得的所有案件相關(guān)信息進(jìn)行有效整合、分析和研判。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)一些高危案件和不可逆案件的重現(xiàn)，使學(xué)生以實(shí)驗(yàn)的方式接觸到更多法醫(yī)相關(guān)知識(shí)，還能實(shí)現(xiàn)重復(fù)模擬操作，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解和對(duì)操作步驟的熟練程度，節(jié)省大量課堂教學(xué)時(shí)間。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是集綜合性、設(shè)計(jì)性、探究性于一體的實(shí)驗(yàn)，能為培養(yǎng)學(xué)生的案件分析處理綜合能力、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力提供強(qiáng)有力保障。同時(shí)，學(xué)生也可以在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作過程中更加全面詳細(xì)地了解真實(shí)司法案件的內(nèi)容，熟悉案件的處理流程，為今后的法醫(yī)學(xué)實(shí)習(xí)及就業(yè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[3]。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于法醫(yī)本科教學(xué)的現(xiàn)狀

基于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的不足和虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，我們?cè)诜ㄡt(yī)毒物分析、法醫(yī)病理學(xué)、法醫(yī)毒理學(xué)等多門法醫(yī)學(xué)課程中增設(shè)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括法醫(yī)病理學(xué)的“死亡時(shí)間推斷”“皮膚創(chuàng)傷與電流損傷組織學(xué)觀察”，法醫(yī)毒理學(xué)的“乙醇死后再分布實(shí)驗(yàn)”“海洛因成癮實(shí)驗(yàn)”，以及多學(xué)科交叉的“基于案例的法醫(yī)學(xué)綜合分析能力培訓(xùn)項(xiàng)目”等。

死亡時(shí)間（Postmortem Interval，PMI）通常指的是死亡發(fā)生時(shí)至尸體被發(fā)現(xiàn)時(shí)的時(shí)間跨度，也可稱為死后間隔時(shí)間或死后經(jīng)歷時(shí)間[4]。準(zhǔn)確推斷PMI對(duì)確定偵查方向、確認(rèn)或排除犯罪嫌疑人、估計(jì)案發(fā)時(shí)間等具有重要的意義[5]。但“死亡時(shí)間推斷”由于受到多種條件的制約，難以在實(shí)際教學(xué)中進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn)，同時(shí)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)存在無法建立有效模型的問題，導(dǎo)致該知識(shí)點(diǎn)常以圖片及語言形式進(jìn)行授課。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚰M不同時(shí)間、不同條件下（包括不同死者體型、不同環(huán)境條件等）的尸冷、尸斑、尸僵、角膜渾濁、白骨化等多種尸體現(xiàn)象，有效訓(xùn)練學(xué)生觀察和分析相關(guān)指標(biāo)的能力，促使其深入理解人體死后各種尸體現(xiàn)象的規(guī)律及法醫(yī)學(xué)應(yīng)用。

在“基于案例的法醫(yī)學(xué)綜合分析能力培訓(xùn)”項(xiàng)目中，法醫(yī)病理、法醫(yī)物證、法醫(yī)毒物分析等各個(gè)學(xué)科的知識(shí)點(diǎn)被有機(jī)整合，同時(shí)引入法醫(yī)微生物、虛擬解剖的知識(shí)。讓學(xué)生通過參與案件各個(gè)環(huán)節(jié)，完成死亡原因分析、死亡時(shí)間推斷和嫌疑人認(rèn)定三大主線任務(wù)，提升判斷力、決策力和邏輯分析能力，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維、提升其綜合分析能力的目的。截至2022年1月23日，該項(xiàng)目瀏覽量達(dá)18 196人次，實(shí)驗(yàn)操作達(dá)2 227人次，在國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程共享平臺(tái)上評(píng)分為5.0滿分。許多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)交流區(qū)評(píng)論：該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容生動(dòng)形象，可以更好地幫助同學(xué)了解法醫(yī)工作流程，提升同學(xué)們對(duì)法醫(yī)的興趣。

4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于法醫(yī)本科教學(xué)的價(jià)值

4.1 拓寬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以復(fù)刻現(xiàn)實(shí)中難以重現(xiàn)的案發(fā)場(chǎng)景和死亡過程等，使得既往難以進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容重新開展；此外，由于人與動(dòng)物生理結(jié)構(gòu)的不同，目前部分形態(tài)學(xué)與病理變化難以通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行復(fù)制，只能通過圖片展示或文本語言講述。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決了上述問題，使抽象問題具體化，促進(jìn)重要知識(shí)點(diǎn)的理解和掌握。

4.2 提高教學(xué)效率

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是一種網(wǎng)絡(luò)資源，可供學(xué)生提前預(yù)習(xí)、課后復(fù)習(xí)及反復(fù)學(xué)習(xí)加深記憶，突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的局限，并且能在實(shí)驗(yàn)過程中串聯(lián)理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)，極大地提高了整體教學(xué)效率。

4.3 提升人文和科研素養(yǎng)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可減少或避免機(jī)械窒息、溺水、電擊、中毒等動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，更加符合動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的4R原則，可以促進(jìn)培養(yǎng)學(xué)生的人文精神以及科研素養(yǎng)[6]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的線上操作還可避免部分學(xué)生因?qū)?dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理的認(rèn)知滯后而造成的倫理失范現(xiàn)象[7]。

5 思考

目前，我們對(duì)法醫(yī)學(xué)專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)處于初步探索階段，還存在虛擬仿真項(xiàng)目偏少、覆蓋面不足的問題。后續(xù)擬采取措施進(jìn)一步完善虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)，主要包括：（1）擴(kuò)大建設(shè)符合教學(xué)目的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，拓寬實(shí)踐學(xué)習(xí)內(nèi)容。（2）增加虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容占比，在部分課堂教學(xué)中引入虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，即通過虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景展示講授理論知識(shí)，讓學(xué)生更直觀地感受案情、更仔細(xì)地了解案件細(xì)節(jié)。（3）利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)輔助學(xué)習(xí)。建設(shè)與線下實(shí)驗(yàn)課包含同一知識(shí)模塊的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過實(shí)驗(yàn)課前的虛擬仿真操作了解線下實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的問題，促進(jìn)線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后也可以通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)和操作過程進(jìn)行復(fù)習(xí)。

近年來，虛擬仿真技術(shù)進(jìn)入高速發(fā)展階段，相信通過構(gòu)建高度仿真的法醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)象與虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境[8]，達(dá)到理論教學(xué)、線下實(shí)驗(yàn)教學(xué)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)三位一體，是有效促進(jìn)和提升法醫(yī)學(xué)教學(xué)的重要途徑，對(duì)培養(yǎng)全面、實(shí)用型的高素質(zhì)法醫(yī)學(xué)人才具有重要意義。