微聊核型分析軟件在《醫(yī)學遺傳學》教學中的開發(fā)與應用

唐佐青 范博 賈佩溪 王晶

醫(yī)學遺傳學是遺傳學與臨床醫(yī)學之間的交叉學科，它主要研究疾病產生的遺傳機制、遺傳方式及其診治和預防的策略與措施。作為目前醫(yī)學中最前沿的學科，其發(fā)展成果日新月異。專科生的醫(yī)學遺傳學教學對接專業(yè)人才培養(yǎng)目標，面向基層醫(yī)院、衛(wèi)生所、社區(qū)醫(yī)院等工作崗位，因此要求教育工作者因材施教，需針對部分?？粕鷮W習方法單一、容易知難而退、自我約束能力差的特點優(yōu)化和改革醫(yī)學遺傳學教學，引導學生走出困境。首都醫(yī)科大學醫(yī)學遺傳學系教師團隊設計開發(fā)基于微信小程序的微聊核型分析學習軟件，在激發(fā)專科生學習興趣的同時認識理解人類染色體病基礎，提高學生人類染色體核型分析技能。

1 核型分析相關教學軟件研發(fā)基礎

教育部制定的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020 年）》中已明確指出，將“推進信息技術與教學融合”作為未來十年我國教育信息化發(fā)展的任務之一，力求“利用信息技術開展啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學，鼓勵發(fā)展性評價，探索建立以學習者為中心的教學新模式”，使移動APP 快速進入人們的學習、工作等諸多方面，以推動多層次領域建設，為構建新型信息化社會做出貢獻[1]。

核型分析是細胞生物學和遺傳學領域進行染色體相關研究的基本方法，在現(xiàn)代醫(yī)藥研發(fā)、疾病診治、遺傳疾病預防等諸多領域發(fā)揮著不可替代的作用，因此，認識人類染色體的形態(tài)結構與特征對于鑒別染色體病具有重要意義，也對醫(yī)學生未來的職業(yè)規(guī)劃和培養(yǎng)起到重要的作用。然而，單純依靠課堂老師的講解、圖片甚至動畫的演示，仍不能幫助學生深入地理解、認識和分析人類染色體疾病的遺傳基礎和表現(xiàn)特征。針對這一情況，醫(yī)學遺傳學系2014 年曾開發(fā)“ppKaryo V1.0”人類染色體核型分析教學PPT 軟件，獲得首都醫(yī)科大學校級教育教學成果獎，文章發(fā)表在中華醫(yī)學會系列雜志《國際遺傳學雜志》，并取得相關教研領域的廣泛認可。

通過多年的實踐教學，筆者在該軟件中發(fā)現(xiàn)一些需要升級的地方，比如該軟件只能以電腦為載體，較難在移動設備中廣泛推廣應用，其便捷性受到較大的影響。智能手機的廣泛應用，特別是5G 通信技術在智能終端的應用，使開發(fā)以智能手機為客戶端的學習軟件成為可能[2]。

在這樣的大背景下，催生了筆者開發(fā)交互性移動APP的想法。在前期的教育軟件的研發(fā)基礎之上，本研究開發(fā)智能手機小程序及其他形式，使得學生可以利用課下碎片時間，以手機為媒介的虛擬學習情境中，自己根據(jù)染色體長度、著絲粒位置、帶型特征等鑒別人類各條正常染色體的形態(tài)特點，并移動染色體，將每一條染色體在相應的屏幕區(qū)域內順序排列、配對并輸入染色體異常結構的表達簡式，可隨時進行移動學習，提高了學習的便捷程度和學生的學習興趣。

2 核型分析軟件平臺搭建

微信（WeChat）作為目前發(fā)展最為強大的社交應用軟件之一，具有功能多樣、操作便捷、使用群體基數(shù)大的優(yōu)勢。同時其小程序應用無需像APP 那樣下載安裝程序，使用流暢，不占內存，只需通過簡單的查閱即可完成使用。自2017 年1 月9 日正式上線以來應用領域廣泛[3-5]。小程序能夠更快地在用戶間傳播，開發(fā)成本借助微信官方提供的開發(fā)框架和工具也大大減小[6-8]。因此，本研究采用微信小程序作為軟件開發(fā)平臺，使用方便快捷，在教學中有著非常大的優(yōu)勢。

在軟件開發(fā)方面，采用MINA 技術框架進行開發(fā)，整個框架分為3 層：視圖層、邏輯層和系統(tǒng)層，見（圖1）。視圖層包含游戲相關頁面和動畫設計，在邏輯層的指導操作和系統(tǒng)層的傳輸中實現(xiàn)與使用者的對接和交互[9]。該框架可以對微信提供的文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡通信、任務管理、數(shù)據(jù)安全等基礎功能進行封裝，對上層提供一整套JavaScript API，調用微信提供的各種基礎功能與能力，有助于快速地搭建游戲化微聊核型分析平臺[10]。這一系列的研究開發(fā)不僅指導首都醫(yī)科大學遺傳學系對核型分析軟件的小程序簡化，也可在未來幫助同行于相關遺傳學及其他醫(yī)學類學科教學中提供一定幫助。

3 微聊核型分析軟件在教學中的應用及效果調查

微聊核型分析軟件可使用微信關聯(lián)登錄微聊核型分析平臺，用戶逐級闖關，從“初試身手”“鞏固練習”到“升級挑戰(zhàn)”，完成不同難度等級的學習。經“評判”之后，同學即時得到反饋。在限定的時間內，可以反復調整探究，并最終獲得對應的練習成績。首都醫(yī)科大學遺傳學系自小程序開發(fā)成功至今，已經在2 屆學生中利用微聊核型進行教學輔助應用取得成功，并將小程序完成度和參與度作為《醫(yī)學遺傳學》課程過程性評價的一部分進行最終的成績裁定。小程序的推廣和使用獲得極高的教學反饋：學生可在使用的過程中隨時提出自己的建議和思考，在普遍反饋積極應用該小程序進行練習后，極大地提高學習樂趣和積極性，在很大程度上促進學習效率。

在學生完成《醫(yī)學遺傳學》專業(yè)課學習并使用此軟件后，本研究對85 名首都醫(yī)科大學18 級臨床醫(yī)學專業(yè)及護理專業(yè)專科生進行問卷調查。全問卷選取“教學模式”“教學平臺”“學生收獲情況”3 個一級指標作為調研反饋的主要方面。每個指標通過3 個二級指標進行細化和分析，全卷共計9 個二級指標。問卷要求調查對象就每一個項目指標給出有且僅有一個程度級別的選擇，程度級別以遞推形式給出，一共分為4 檔，1 為很滿意；2 為滿意；3 為一般；4 為不滿意。在每個調查指標后設主觀題“原因”一欄，即選擇該等級的原因，由調查對象自由填寫的開放性問題。全問卷采用主客觀問題相結合的形式進行設計，題型規(guī)劃較合理，涵蓋廣泛，問題主旨凸顯專一，便于問卷調查統(tǒng)計的同時還能對現(xiàn)階段調研和成果起到一個拓展和延伸的作用，在相關對項目滿意度調查類的研究具有很好的意義。從而為未來相關教學軟件的開發(fā)提供指導意義。

本次調查共發(fā)放問卷85 份，回收80 份，有效問卷80份，回收率占94%，有效問卷占100%，針對調查結果，應用Excel 軟件統(tǒng)計處理。問卷調查各項指標滿意率均不低于90%，多數(shù)學生認為基于微信小程序的微聊核型分析學習軟件寓教于樂，學習動力大幅提高。學生特別對“掌握專業(yè)技能”這一指標滿意率達96.3%。見（表1）。

表1 微聊核型分析學習軟件應用調查結果 [名（%）]

4 后續(xù)升級計劃及討論

小程序的成功開發(fā)及良好學生反饋，給筆者極大的信心將該小程序在更多的專業(yè)及層次推廣，在后續(xù)的教學軟件研發(fā)和改進的過程中，本研究主要在以下幾個方面進行提升：1）面向臨床，納入更多的染色體異常核型綜合征核型：無論是基礎醫(yī)學還是臨床醫(yī)學的學生，最終都要面對臨床真實病例，因此在醫(yī)學教育體系中，提前模擬搭建真實的臨床案例至關重要，尤其是隨著時代發(fā)展，醫(yī)療過程中預防科學占據(jù)愈發(fā)重要的地位，核型分析在產前篩查和染色體疾病診斷中具有非常重要的作用，因此相關軟件的開發(fā)和應用在對相關專業(yè)學生的培養(yǎng)和教育中有著十分積極的影響。另外，課本知識相對飛速發(fā)展的臨床現(xiàn)狀有所滯后，若僅上課講授課本知識，在一定程度上已經不能滿足學生對于遺傳學領域的前沿涉獵興趣及對臨床上應用的銜接和理解。因此，本研究擬在后續(xù)的升級計劃中將臨床中全部常見的染色體異常核型均納入數(shù)據(jù)庫，讓學生在學習《醫(yī)學遺傳學》書中經典染色體病案例的同時，也能接觸到目前臨床常見且豐富多樣的染色體病案例及異常核型圖譜，為從事臨床工作及相關研究的本?？茖W生的事業(yè)奠定基礎。2）增加檢索及自學模式：考慮到醫(yī)院及基層醫(yī)療機構等對于臨床數(shù)據(jù)的處理信息化日臻完善，故貼近臨床數(shù)據(jù)的納入，模擬臨床數(shù)據(jù)的分析以及增強臨床學習的培養(yǎng)會顯著提升整體數(shù)據(jù)庫的水平。同時欲保證整個數(shù)據(jù)庫練習的趣味性和豐富性，更多的數(shù)據(jù)條目需要更全面的互動方式，因此在未來的升級中，筆者將增加以疾病名稱和癥狀等相關性質進行檢索的功能，通過檢索和自學，掌握真實世界數(shù)據(jù)中臨床常見染色體病的臨床癥狀、異常核型及染色體核型簡式。3）豐富學習內容，促進學科交叉：考慮到醫(yī)學遺傳學當今科研發(fā)展日新月異，因此作為一門前沿交叉學科，醫(yī)學遺傳學應在本?？漆t(yī)學教育中凸顯帶領學科交叉的作用。在未來的軟件研發(fā)與改進的過程中，可以在學生能力范圍內提供相關遺傳病的生物化學研究進展、流行病學調查統(tǒng)計、疾病多層次多系統(tǒng)的病理生理學發(fā)病機制等。可豐富學生的學習需求，也可較好滿足學習的教學目標。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展及大數(shù)據(jù)的提升，以及社會各階層人民對于知識和學習需求的增加，移動APP 學習應用會越來越廣泛，成為未來社會學習現(xiàn)象下的主流趨勢，利用移動APP 進行信息化、多樣化教學活動的方式也必然會越來越受到關注。開發(fā)應用教學輔助APP，開展啟發(fā)式、探究式、參與式教學，拓寬學習方法和學習思路，是教研領域關注的熱點。探索建立以學習者為中心的教學新模式，已然是擺在面前亟待解決的課題。鑒于此，根據(jù)醫(yī)學遺傳學理論教學中的重點和難點，本研究先期開發(fā)人類染色體核型分析移動學習平臺，應用于?？漆t(yī)學生醫(yī)學遺傳學的教學中。

該軟件使核型分析教學已在很大程度上轉化為富有挑戰(zhàn)性的“游戲課”。而移動技術的支撐為小程序的開發(fā)提供可能。微聊核型分析軟件小程序的開發(fā)進一步推動醫(yī)學遺傳學核型分析板塊學習渠道多樣性的建立，以簡單便捷的平臺操作和多樣的思考維度為學生創(chuàng)造一個盡可能真實的情境，讓學習過程變得生動、有趣，從而激發(fā)學生的學習主動性，也為模擬未來臨床工作提供一個機會。該教學軟件能夠在學生完成作答后給出正確答案的同時分析學生染色體分組排列錯誤等，并統(tǒng)計各項錯誤出現(xiàn)的頻率，這對及時發(fā)現(xiàn)學生核型分析技能培養(yǎng)中的問題大有裨益。與此同時，學生收到小程序給出的反饋后，可通過反復練習、查閱解析完成自學，而仍有疑惑之處，也可以與老師深入細致的討論。教學軟件的輔助應用也真正實現(xiàn)多元線上線下教學，使學生學習渠道得以豐富，不僅成功解決?？粕囵B(yǎng)過程中學生專注度不高、學習基礎有一定缺陷的問題，也實現(xiàn)寓教于樂的教學主旨。本文介紹了首都醫(yī)科大學微聊核型小程序軟件的開發(fā)、使用和評估，充分展現(xiàn)在新規(guī)劃下醫(yī)學人才的新培養(yǎng)方式，通過緊隨時代特點研發(fā)的小程序，不僅使教學效果得到保證，而且使教學質量也得以提高。也為未來醫(yī)學遺傳學教學及其他學科教學乃至未來更為廣泛的信息化教學提供重要的指導和啟示意義。