醫(yī)用組織補(bǔ)片熔體電紡三維打印虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建與應(yīng)用

陽(yáng)范文， 章喜明， 謝國(guó)喜， 張智勇， 劉躍軍， 楊崇嶺

（1.廣州醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，廣州 511436；2.湖南工業(yè)大學(xué)包裝與材料工程學(xué)院，湖南 株洲 412007；3.廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院輕化工技術(shù)學(xué)院，廣州 510300）

0 引 言

熔體電紡三維打印是將熔體高壓靜電紡絲與三維打印相結(jié)合的一種新技術(shù)［1-2］，通過引入鞘氣聚焦調(diào)控纖維取向結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)精確3D打印和纖維直寫，可制備高性能組織工程支架［3-5］、醫(yī)用組織補(bǔ)片［6-7］和高性能過濾材料［8-9］，在生物醫(yī)學(xué)和工業(yè)等領(lǐng)域顯現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。與溶液高壓靜電紡絲相比，熔體電紡三維打印不使用溶劑，是一種綠色、安全和環(huán)保的制造技術(shù)［10-11］。因此，將醫(yī)用組織補(bǔ)片的熔體電紡三維打印作為本科生的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，符合生物醫(yī)學(xué)健康產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展趨勢(shì)，有利于提高學(xué)生的研發(fā)能力和工程實(shí)踐能力。

目前，采用靜電紡絲技術(shù)制備醫(yī)用組織補(bǔ)片實(shí)驗(yàn)存在設(shè)備成本高、醫(yī)用原材料昂貴、實(shí)驗(yàn)耗時(shí)長(zhǎng)及學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力不足等問題［12-14］。為解決上述問題，教學(xué)團(tuán)隊(duì)將該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目改進(jìn)為線上虛擬實(shí)仿真實(shí)驗(yàn)為主、線下實(shí)操實(shí)驗(yàn)為輔的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。為滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要，采用3D虛擬仿真技術(shù)將熔體電紡三維打印機(jī)的工作原理和操作方法、醫(yī)用組織補(bǔ)片微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和打印過程等進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虛擬仿真教學(xué)軟件教學(xué)系統(tǒng)［15］，并在校內(nèi)外相關(guān)專業(yè)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建

針對(duì)線上線下混合式教學(xué)的需要，本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)包括：虛擬軟件的器材場(chǎng)景采用MAYA建模，Arnold渲染器提供更逼真的效果；Animate CC提供更適應(yīng)網(wǎng)頁(yè)應(yīng)用的音頻、圖片、視頻、動(dòng)畫等創(chuàng)作支持，同時(shí)支持HTML5Canvas、WebGL，能支持包括SVG在內(nèi)的幾乎任何動(dòng)畫格式；項(xiàng)目管理平臺(tái)采用JAVA語言開發(fā)，數(shù)據(jù)庫(kù)采用SQL Server，在查詢的過程中，使用優(yōu)化隱藏器，提高系統(tǒng)的性能。

1.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)

本實(shí)驗(yàn)的教學(xué)目標(biāo)：①掌握高壓靜電紡絲和熔體電紡三維打印的工作原理；②熟悉熔體電紡三維打印機(jī)的結(jié)構(gòu)、組成和安全注意事項(xiàng)；③了解常用醫(yī)學(xué)高分子材料的干燥工藝和打印工藝；④掌握熔體電紡三維打印機(jī)的操作方法和醫(yī)用組織補(bǔ)片的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和調(diào)控方法。

本實(shí)驗(yàn)的能力目標(biāo)：①具備初步的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、工程應(yīng)用能力和醫(yī)工結(jié)合能力；②具有較強(qiáng)的分析和解決問題能力、良好的溝通能力和團(tuán)隊(duì)合作能力；③具有自主學(xué)習(xí)、終身學(xué)習(xí)和自我提升的能力。

1.2 實(shí)驗(yàn)原理

（1）熔體電紡三維打印原理。熔體電紡三維打印是將熔體高壓靜電紡絲與三維打印相結(jié)合的一種新技術(shù)，將聚合物加熱熔融后利用高壓電場(chǎng)力對(duì)熔體進(jìn)行拉伸，熔體在拉伸過程中冷卻凝固從而形成微納纖維［16］，通過引入鞘氣聚焦實(shí)現(xiàn)纖維取向結(jié)構(gòu)的調(diào)控，其工作原理見圖1。聚合物熔體通常具有較高粘度、不導(dǎo)電，紡絲過程中鞭動(dòng)小，電學(xué)性能穩(wěn)定，可以實(shí)現(xiàn)精確3D打印和纖維直寫［17］，可通過有序排列、逐層堆積的方式制備取向、無規(guī)／取向復(fù)合等微觀結(jié)構(gòu)的醫(yī)用組織補(bǔ)片和組織工程支架，見圖2。

圖1 熔體電紡三維打印工作原理示意圖

圖2 組織工程支架的微觀結(jié)構(gòu)SEM照片

（2）實(shí)驗(yàn)實(shí)施模式。為促進(jìn)學(xué)習(xí)者對(duì)熔體電紡三維打印的原理及其相關(guān)知識(shí)的掌握，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)了基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)、知識(shí)自測(cè)、線上實(shí)驗(yàn)操作、線上產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和線下實(shí)操驗(yàn)證5個(gè)環(huán)節(jié)，知識(shí)點(diǎn)涵蓋原材料性能、實(shí)驗(yàn)原理、打印機(jī)操作方法、產(chǎn)品設(shè)計(jì)和打印實(shí)操等，見圖3。

圖3 熔體電紡三維打印實(shí)驗(yàn)的實(shí)施模式

利用3D虛擬仿真熔體電紡三維打印機(jī)這一技術(shù)平臺(tái)，將原材料干燥、驅(qū)動(dòng)氣體選擇、三維打印工藝參數(shù)、打印操作過程和仿真結(jié)果輸出等實(shí)驗(yàn)過程以3D動(dòng)畫的形式直觀地顯現(xiàn)出來，輔以知識(shí)測(cè)試幫助學(xué)習(xí)者掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)；改變?cè)牧戏N類、打印工藝參數(shù)和組織補(bǔ)片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等進(jìn)行情景模擬和操作模擬，實(shí)現(xiàn)逼真直觀的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。在完成上述學(xué)習(xí)后，以小組形式討論醫(yī)用組織補(bǔ)片產(chǎn)品的臨床應(yīng)用和生產(chǎn)制造要求，并開展醫(yī)用組織補(bǔ)片的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)。學(xué)生提交產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案后，經(jīng)教師遴選優(yōu)秀成熟的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行線下實(shí)操驗(yàn)證。

在操作過程中，學(xué)習(xí)者將得到系統(tǒng)的操作評(píng)估結(jié)果反饋，有利于其對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握和設(shè)備操作水平的提高，促進(jìn)基礎(chǔ)理論知識(shí)與工程實(shí)踐的結(jié)合，有利于提高學(xué)生的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)能力、工程應(yīng)用能力和醫(yī)工結(jié)合能力。同時(shí)，設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提交和討論功能組件實(shí)現(xiàn)師生之間和學(xué)習(xí)者之間的信息反饋和互動(dòng)，有望提升知識(shí)綜合應(yīng)用能力。

（3）核心要素仿真設(shè)計(jì)。軟件采用虛擬仿真技術(shù)對(duì)熔體電紡三維打印機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能仿真，采用3D技術(shù)展示設(shè)備外觀、噴頭溫度控制系統(tǒng)、熔體流量控制系統(tǒng)、高壓電源控制系統(tǒng)、XYZ三維運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、監(jiān)控顯示系統(tǒng)（包括SMOS相機(jī)和LED光源）、環(huán)境溫度控制系統(tǒng)等，讓操作者生動(dòng)形象地感受和了解設(shè)備的結(jié)構(gòu)和組成。

本實(shí)驗(yàn)以3D動(dòng)畫等形式虛擬熔體電紡三維打印機(jī)的所有功能：驅(qū)動(dòng)氣體種類和流量選擇、打印工藝參數(shù)設(shè)定、掃描方式設(shè)定、電紡三維打印過程、組織補(bǔ)片的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和仿真結(jié)果輸出等，將實(shí)驗(yàn)操作和設(shè)備功能等相關(guān)知識(shí)巧妙融入虛擬仿真過程，見圖4。采用第一人稱角色，讓學(xué)生作為操作者使用虛擬設(shè)備開展線上實(shí)驗(yàn)，通過人機(jī)互動(dòng)，學(xué)生可以選擇6種不同原材料、改變不同工藝參數(shù)、設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的醫(yī)用組織補(bǔ)片，模擬和體驗(yàn)線下實(shí)驗(yàn)的全部操作過程，以自然、生動(dòng)、清晰的3D圖形和動(dòng)畫展示實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景。讓學(xué)生輕松掌握設(shè)備的操作方法、醫(yī)用組織補(bǔ)片的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和三維打印制備等過程，實(shí)現(xiàn)快樂學(xué)習(xí)和高效率學(xué)習(xí)。

圖4 熔體電紡三維打印的過程

1.3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件系統(tǒng)框架和功能

熔體電紡三維打印實(shí)驗(yàn)包括基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)、線上虛擬仿真操作、線上產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和線下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證4個(gè)模塊，見圖5?；A(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)模塊涵蓋實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、設(shè)備簡(jiǎn)介等內(nèi)容，學(xué)生通過該模塊學(xué)習(xí)熔體電紡三維打印機(jī)的工作原理、操作方法和安全注意事項(xiàng)，為后續(xù)的線上線下操作奠定基礎(chǔ)。線上虛擬仿真操作模塊是學(xué)生在線上虛擬操作仿真三維打印過程，從原材料的選擇、干燥工藝確定、驅(qū)動(dòng)氣體選擇、電紡工藝參數(shù)設(shè)定等全方面模擬，體驗(yàn)線下實(shí)體實(shí)驗(yàn)的全部?jī)?nèi)容。線上產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)模塊可實(shí)現(xiàn)分組產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)，師生開展線上交流討論。線下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證模塊為線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的延伸和拓展。

圖5 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的框架和功能示意圖

虛擬仿真軟件系統(tǒng)的交互式操作體現(xiàn)在3個(gè)方面：①操作者可開展6種醫(yī)學(xué)高分子材料的熔體電紡三維打印實(shí)驗(yàn)，完成其中1種所有操作步驟且操作完全正確得20分，在步驟規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成其中5種且操作正確無誤得100分，錯(cuò)誤或者超出參數(shù)設(shè)定范圍按規(guī)則適當(dāng)扣分，操作超時(shí)按該步驟所得分?jǐn)?shù)的80%計(jì)分；②分組討論交流，小組從臨床常見的人工腦膜、疝氣修補(bǔ)膜、腹部修補(bǔ)膜、子宮防粘連膜這4種產(chǎn)品中任選1種，討論其臨床應(yīng)用需求和應(yīng)用場(chǎng)景，對(duì)生產(chǎn)制造要求發(fā)表自己的看法，組員在討論區(qū)留言，組長(zhǎng)總結(jié)討論結(jié)果并提交討論報(bào)告；③產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)，小組開展所選產(chǎn)品進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)，實(shí)行組長(zhǎng)負(fù)責(zé)制，完成研發(fā)方案后通過系統(tǒng)提交給教師評(píng)閱。景閱讀以及交互式虛擬實(shí)驗(yàn)操作（含熔體電紡三維打印原理、常見醫(yī)用高分子材料的干燥條件和熔融溫度等知識(shí)的虛擬仿真學(xué)習(xí)及考核，熔體電紡溫度、電壓、氣壓、間隙等工藝參數(shù)的設(shè)置和調(diào)節(jié)方法，醫(yī)用組織補(bǔ)片的微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)方法等虛擬操作）。以6種常用的醫(yī)學(xué)高分子材料和3種典型的微觀結(jié)構(gòu)組織補(bǔ)片為例，結(jié)合仿真度極高的3D動(dòng)畫呈現(xiàn)對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（2）線上討論（1學(xué)時(shí)）。教師在線上引導(dǎo)學(xué)生開展醫(yī)用組織補(bǔ)片產(chǎn)品生產(chǎn)制造和臨床應(yīng)用的需求分析，引導(dǎo)其將所學(xué)理論知識(shí)應(yīng)用于醫(yī)療器械的產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)。針對(duì)醫(yī)用組織補(bǔ)片的臨床應(yīng)用要求和產(chǎn)品制造過程，組建研發(fā)小組（每組3～5人）開展線上討論。

（3）線上產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)（2學(xué)時(shí)）。教師針對(duì)每個(gè)小組的線上討論結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生開展產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)。學(xué)生根據(jù)自己的興趣和愛好，可以針對(duì)不同產(chǎn)品的臨床應(yīng)用場(chǎng)景——人工腦膜、疝氣修補(bǔ)膜、腹部修補(bǔ)膜、子宮防粘連膜（四選一）進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的研發(fā)設(shè)計(jì)和醫(yī)工結(jié)合能力，提升知識(shí)綜合應(yīng)用能力。

（4）課余時(shí)間開展線下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。遴選設(shè)計(jì)方案較為成熟的小組（約40%，未入圍的小組成員加入入圍小組），選擇課余時(shí)間進(jìn)行線下實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證研發(fā)設(shè)計(jì)方案是否正確合理，通過線上線下混合式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

本實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方法圍繞醫(yī)用組織補(bǔ)片的熔體電紡三維打印虛擬仿真實(shí)驗(yàn)這一中心，充分發(fā)揮線上實(shí)驗(yàn)不受時(shí)空限制的優(yōu)勢(shì)，拓展實(shí)驗(yàn)的廣度和深度，以組織補(bǔ)片的結(jié)構(gòu)和功能設(shè)計(jì)為目標(biāo)，通過學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、平臺(tái)交流討論、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、線下實(shí)操驗(yàn)證和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告等活動(dòng)實(shí)現(xiàn)全方位、多角度培養(yǎng)學(xué)生的醫(yī)工結(jié)合能力和產(chǎn)品研發(fā)能力，啟迪創(chuàng)新思維，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)（見圖6）。

圖6 教學(xué)方法設(shè)計(jì)示意圖

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方案設(shè)計(jì)

2.1 教學(xué)方法設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目采用課前線上學(xué)習(xí)、在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、在線產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)與線下實(shí)操驗(yàn)證相結(jié)合的多維度、混合式教學(xué)模式，旨在全面培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新性思維能力、產(chǎn)品研發(fā)能力、工程應(yīng)用能力和醫(yī)工結(jié)合能力等。

（1）課前線上學(xué)習(xí)，完成測(cè)試和設(shè)備虛擬仿真操作。由學(xué)生在課前完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理和應(yīng)用場(chǎng)

課后學(xué)生完成思考題及實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交，并可利用互動(dòng)平臺(tái)繼續(xù)開展師生討論交流等活動(dòng)，并組織學(xué)生加入教師相關(guān)科研項(xiàng)目開展進(jìn)一步的研究，最終實(shí)現(xiàn)“教學(xué)促進(jìn)科研、科研反哺教學(xué)”的科教融合新局面。

2.2 形成性考核與評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

采用形成性評(píng)價(jià)考核方法，采用百分制計(jì)分，包括6個(gè)方面：①操作虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的有效時(shí)間，占5%；②線上學(xué)習(xí)和操作考核中，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生操作情況及正確率評(píng)分，占20%；③線上討論情況和線上產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，占30%；④線下熔體電紡三維打印實(shí)操表現(xiàn)，占20%；⑤課后討論、思考題和師生互動(dòng)情況評(píng)分，占15%；⑥實(shí)驗(yàn)報(bào)告，占10%。

總之，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程體現(xiàn)“虛擬”與“實(shí)操”的緊密結(jié)合，“基礎(chǔ)理論知識(shí)”和“產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、工程應(yīng)用”的有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)線上彌補(bǔ)線下、線下驗(yàn)證線上的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的興趣，啟迪創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力、醫(yī)工結(jié)合能力和產(chǎn)品研發(fā)能力。

3 實(shí)施效果

本系統(tǒng)2020年度和2021年度用于我系生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)2018級(jí)和2019級(jí)本科生的生物醫(yī)學(xué)材料學(xué)的專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，2021年2～6月份在湖南工業(yè)大學(xué)和廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院的高分子材料專業(yè)進(jìn)行應(yīng)用。通過課堂觀察發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)本虛擬軟件的第一感覺便是簡(jiǎn)潔明了、直觀生動(dòng)、3D畫面逼真、操作方便，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性明顯增強(qiáng)，對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)理論知識(shí)的掌握程度也明顯提高，線下實(shí)驗(yàn)操作水平顯著改善。線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)采用視頻和3D動(dòng)畫形式展現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)，促進(jìn)了學(xué)生的形象記憶力，有利于提高線下操作技能和實(shí)驗(yàn)水平。學(xué)習(xí)過程中通過知識(shí)點(diǎn)的測(cè)試，加深了學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)、原材料性能、設(shè)備操作方法和安全注意事項(xiàng)的理解和掌握。

問卷調(diào)查結(jié)果顯示，90.4%的學(xué)生贊成線上線下互補(bǔ)、虛實(shí)結(jié)合的混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，92.2%的學(xué)生認(rèn)為創(chuàng)新能力得以提高，91.5%的學(xué)生認(rèn)為醫(yī)工結(jié)合能力得以提高，94.6%的學(xué)生認(rèn)為獲得了初步的研發(fā)設(shè)計(jì)能力，92.2%的學(xué)生認(rèn)為工程應(yīng)用能力有所提高。

本項(xiàng)目創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，將線上虛實(shí)仿真和線下實(shí)操有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備操作學(xué)習(xí)、產(chǎn)品臨床需求分析、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和樣品制備的全過程體驗(yàn)，獲得了校內(nèi)外師生一致好評(píng)。

4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的特色

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是將現(xiàn)代信息技術(shù)與新型醫(yī)療器械的研發(fā)設(shè)計(jì)、制造應(yīng)用等知識(shí)有機(jī)融合的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，其特色體現(xiàn)在：

（1）拓寬實(shí)驗(yàn)的深度和廣度。利用3D虛擬仿真技術(shù)將熔體電紡三維打印機(jī)的工作原理和操作方法、醫(yī)用組織補(bǔ)片三維打印和微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬，開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虛擬仿真教學(xué)軟件，低成本、高效率、寬廣度地完成多種醫(yī)用級(jí)原材料的熔體電紡三維打印虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。

（2）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。開展混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將線上虛擬仿真操作、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和線下實(shí)操驗(yàn)證進(jìn)行有機(jī)融合，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備操作學(xué)習(xí)、產(chǎn)品臨床需求分析、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造的全過程體驗(yàn)和歷練，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高了學(xué)生對(duì)醫(yī)用組織補(bǔ)片臨床應(yīng)用、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造的認(rèn)識(shí)和理解，多方位、全過程培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、研發(fā)設(shè)計(jì)能力、工程應(yīng)用能力和醫(yī)工結(jié)合能力。

（3）革新考核方式。采用多元評(píng)價(jià)、全過程評(píng)價(jià)方式綜合考核學(xué)生各方面表現(xiàn)和學(xué)習(xí)效果，如系統(tǒng)記錄學(xué)生虛擬仿真操作步驟和自測(cè)成績(jī)過程評(píng)價(jià)、線上討論、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)、線下實(shí)操和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等形成性評(píng)價(jià)，提高了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。

5 結(jié) 語

基于熔體電紡三維打印虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備虛擬操作學(xué)習(xí)、線上討論、產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)和線下實(shí)踐的有機(jī)融合，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力，提高了學(xué)生的工程應(yīng)用能力、研發(fā)設(shè)計(jì)能力和醫(yī)工結(jié)合能力。同時(shí)，降低了實(shí)驗(yàn)成本，提高了線下實(shí)驗(yàn)效率，解決了設(shè)備不足、原材料昂貴和課時(shí)數(shù)不足的難題，具有良好的推廣應(yīng)用價(jià)值。