醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心的建設與展望

趙智權 周萬津 李春鳴 葛正龍 楊俊偉 盧陽 羅毅 王曜暉

[摘 要] 虛擬仿真項目跨越時間空間，有效彌補了醫(yī)學實驗教學的短板，醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心是虛擬項目的載體，為培養(yǎng)高素質(zhì)醫(yī)學生提供了堅實的平臺。本文以遵義醫(yī)科大學醫(yī)學國家級虛擬仿真實驗教學中心建設經(jīng)驗及成果為基礎，深入探討醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心的建設要點。

[關鍵詞] 虛擬仿真;實驗教學中心;學生培養(yǎng)

[基金項目] 教育部國家級虛擬仿真實驗教學中心基金資助項目（教高廳函[2015]3號）;2018年度貴州省本科教學內(nèi)容和課程體系改革項目（2018520070）;2018遵義醫(yī)科大學教育教學改革計劃項目（XJJG2018-06-102）

[作者簡介] 趙智權（1989—），男，河南靈寶人，動物學碩士，遵義醫(yī)科大學助理實驗師，主要從事虛擬仿真教學研究;王曜暉（1979—），男，河南焦作人，醫(yī)學碩士，遵義醫(yī)科大學副教授（通信作者），主要從事實驗教學管理及虛擬仿真實驗教學研究。

[中圖分類號] D642.423 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）43-0383-03 ? ?[收稿日期] 2020-03-31

培養(yǎng)具有優(yōu)秀的職業(yè)素養(yǎng)，扎實的臨床實踐操作能力以及創(chuàng)新探索能力的醫(yī)學生是現(xiàn)階段國家和社會對醫(yī)學高等院校的要求[1]?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》《中共中央國務院關于深化醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革的意見》和《教育信息化2.0行動計劃》等文件要求各高校創(chuàng)新醫(yī)學教育體系改革，深化醫(yī)學專業(yè)與信息技術深度融合。

但醫(yī)學相關專業(yè)的實驗教學存在諸多問題，一是因?qū)嶒炘O備貴重、耗材消耗較大等原因?qū)е聦W生實際操作機會少，不能有效驗證理論知識，練習實驗操作;二是實驗教學模式相對單一，因醫(yī)學生人數(shù)過多，大多數(shù)高校醫(yī)學相關專業(yè)實驗課程基本以教師引導為主，學生自主學習方式少;三是部門實驗因安全、倫理等問題導致無法開展，學生無法進行驗證[2-7]。

虛擬仿真實驗教學項目通過人機交互、人工智能等技術創(chuàng)造出逼真的虛擬環(huán)境[8-9]，為學生提供更好的實驗操作環(huán)境和更多的實踐操作機會，這種嶄新的方式恰好能解決上述問題，通過虛實結(jié)合滿足醫(yī)學實驗教學的需求。虛擬仿真實驗教學項目的建設和應用均依托于虛擬仿真實驗教學中心。

一、充分調(diào)研得出建設中的關鍵問題

通過文獻回顧法和調(diào)研法對虛擬仿真實驗教學中心建設中的問題進行調(diào)研，先通過文獻回顧法對相關文獻調(diào)研得出建設中存在的問題，然后通過調(diào)研虛擬仿真建設相關專家從中篩選出建設中的關鍵問題：一、虛擬仿真實驗教學項目的如何遴選。二、采取何種方式進行虛擬仿真實驗教學項目建設。三、虛擬仿真實驗教學項目如何應用。

二、結(jié)合經(jīng)驗闡述如何進行建設

圍繞上述通過調(diào)研得到的建設中的關鍵問題，結(jié)合多年來自身建設的經(jīng)驗，逐一針對上述關鍵問題進行分析并詳細進行闡述解決。

（一）超前識變著手虛擬仿真硬件配置

虛擬仿真技術在教學中的應用依托于硬件持續(xù)建設。經(jīng)過多年發(fā)展，在硬件的建設過程積累了豐富的經(jīng)驗，并獲得卓越的成效。2009年中心依靠“中央財政支持地方高校發(fā)展專項”初步建成人體解剖學、機能學、診斷學等虛擬仿真實驗室。2017年依托“貴州省一流大學平臺建設”等項目經(jīng)費，耗資800余萬元建成國家級醫(yī)學虛擬仿真實驗教學中心公共實驗教學平臺：包含5間云桌面教室、2間VR實驗室（60臺計算機及VR設備）、1間創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗室（1臺圖形工作站、2臺攝像機及2套室內(nèi)攝影棚）。斥資190余萬元建成《高清數(shù)字解剖互動教學系統(tǒng)》（包含8間局部解剖學實驗室和1間系統(tǒng)解剖實驗室）。

醫(yī)學虛擬實驗室與真實實驗室都需要依托較為強大的硬件支持，硬件配置為虛擬仿真實驗項目提供載體，在進行硬件配置的過程中優(yōu)先考慮學科分布，哪些學科更適合應用虛擬仿真實驗教學，并且結(jié)合學校發(fā)展規(guī)劃和學科評估規(guī)劃，確定學科進行虛擬仿真硬件配置的先后順序。

（二）積極應變加強虛擬仿真軟件建設

以學生為中心，積極拓展虛擬仿真項目的涵蓋范圍，并大力支持虛擬仿真教學改革項目立項。根據(jù)實際教學情況和自身學科特色，結(jié)合各專業(yè)人才培養(yǎng)方案，構建自主研發(fā)特色突出、教學資源共享、學科結(jié)構清晰的醫(yī)學虛擬實驗綜合網(wǎng)絡平臺。網(wǎng)絡平臺教學資源涵蓋15個專業(yè)的實驗課程，45個實驗項目，272項虛擬實驗資源。虛擬仿真軟件數(shù)量79個（二維仿真軟件77個，三維仿真軟件數(shù)量2個），5個虛擬仿真項目擁有自主知識產(chǎn)權，信息化資源達到125767Mb。依托VR實驗室建成《遵義醫(yī)科大學虛擬現(xiàn)實教學平臺-開腹闌尾切除術》《藥用植物學虛擬實驗》和《實驗室安全VR教學系統(tǒng)》等VR教學項目。

虛擬項目的持續(xù)開發(fā)與虛擬仿真實驗教學模式的探索是虛擬仿真實驗教學前進的橋梁。中心根據(jù)不同專業(yè)的教學目的和實施方法，積極組織教師，學生開發(fā)新的虛擬項目，針對臨床醫(yī)學、護理學等專業(yè)，采用AR、VR技術在手機移動平臺、電腦端開發(fā)新的虛擬項目。利用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗室，由專業(yè)教師指導學生進行虛擬仿真實驗項目的開發(fā)，增強學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)水平。此外，在學校組織的2018年實驗教學改革項目（2年一度）申報中，中心大力支持虛擬仿真項目立項（虛擬仿真實驗教學改革項目占實驗教學改革項目立項比例的21%），積極探索虛擬仿真實驗教學項目在醫(yī)學實驗教學中開發(fā)和教學模式探索。

（三）主動求變開展虛擬仿真教學

教師通過網(wǎng)絡平臺進行課堂教學，指導學生進行實驗操作。學生也可自行通過平臺進行學習和測驗。僅2018年網(wǎng)絡平臺的教學記錄達到502304條，教學內(nèi)容涵蓋學校大部分專業(yè)。中心聯(lián)合外科手術學教研室利用VR實驗室進行虛擬仿真項目實驗課開放，學生可通過網(wǎng)絡預約平臺進行預約，課上通過教師講解基礎知識要點、演示、學生自主練習的模式進行教學。中心根據(jù)不同年級、專業(yè)的學生開放相應的虛擬仿真實驗課程，如針對臨床醫(yī)學專業(yè)學生開放《開腹闌尾切除術》《腸腸吻合虛擬項目》。

中心積極聯(lián)合院系進行虛擬實驗技能大賽，增加虛擬仿真實驗教學宣傳力度。2018年11月，中心針對臨床專業(yè)學生，與基礎醫(yī)學院聯(lián)合聯(lián)合主辦的“首屆機能學實驗操作技能大賽暨虛擬仿真實驗技能大賽”。參賽人數(shù)312人，占大二學生人數(shù)的28%，中心積極拓展網(wǎng)絡教育平臺資源共享業(yè)務，承接各類網(wǎng)絡考試，參加網(wǎng)絡考試人數(shù)達到30000余人次/年。依托虛擬仿真實驗教學項目，開展形式多樣的虛擬仿真實驗教學。一是第一課堂采用虛實結(jié)合的方式進行虛擬仿真實驗教學，真正的把虛擬仿真實驗項目融入實驗教學，作為實驗教學的一部分。二是充分利用虛擬仿真實驗教學項目的特點，可以使學生隨時隨地的進行實驗，有效的進行實驗教學的預習和復習，提升學生的自主學習能力。三是開展虛擬仿真技能競賽，充分調(diào)動學生對虛擬仿真實驗教學項目的興趣。

三、建設成果及展望

經(jīng)過多年的發(fā)展，持續(xù)堅持共建共享的原則，以開發(fā)為手段，截止到目前，貴州省獲得的3項“國家虛擬仿真實驗教學項目”全部為我校建設項目;以應用為目的，近3年獲批教育部學校建設發(fā)展中心學校綠色發(fā)展研究基金1項;獲得“貴州省一流大學平臺建設”項目1項;獲批教育部第二批產(chǎn)學合作協(xié)同育人項目2項;獲批貴州省教育教學改革計劃項目1項。持續(xù)更新軟件、硬件，大力開發(fā)虛擬仿真多模式教學，積極對外合作交流，近1年來應邀外出講學次數(shù)8人次;中心接待其他高校專家參觀11次，參觀人數(shù)146人次。

信息化教育是未來教育行業(yè)的重要組成部分，其特性決定了信息化教育在未來教育方式的多元與高效。堅持虛實結(jié)合、以虛補實是醫(yī)學虛擬實驗教學的中心原則。

參考文獻

[1]劉吉成，張曉杰，云長海，等.以醫(yī)學生未來發(fā)展為目標的三導向人才培養(yǎng)模式改革探索與實踐[J].中國高等醫(yī)學教育，2014（4）：1-2.

[2]王愛梅，王琴，肖建英.基礎醫(yī)學實驗教學改革的研究與實踐[A].遼寧省高等教育學會2013年學術年會暨第四屆中青年學者論壇論文摘要集[C].2013.

[3]石新麗，唐飛羽，孫夢雯，等.虛擬實驗室在醫(yī)學實驗教學中的應用研究[J].實驗技術與管理，2014（6）：114-116.

[4]王健，蔡茹.高校醫(yī)學實驗教學改革初探[J].遼寧醫(yī)學院學報，1999（4）：68-69.

[5]陸源，厲旭云，葉治國，等.自主學習、自主實驗、自主創(chuàng)新教學的研究[J].實驗技術與管理，2012（6）：11-16.

[6]張媛媛，孟慶玲，龐剛，等.求發(fā)展促創(chuàng)新，構建基礎醫(yī)學實驗教學新體系[J].基礎醫(yī)學教育，2018（10）：64-67.

[7]趙程程，康天濟，閻雪瑩，等.醫(yī)學機能實驗室實驗教學管理的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2018（10）：293-295.

[8]李建榮，孔素真.虛擬現(xiàn)實技術在教育中的應用研究[J].實驗室科學，2014（3）.

[9]湯文莉，內(nèi)蒙古民族大學醫(yī)學院，湯文莉，等.醫(yī)學虛擬仿真實驗教學的研究與實踐[J].內(nèi)蒙古民族大學學報（自然漢文版），2016（1）：86-88.