醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)的開展與建設(shè)

張曉麗

（北京衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院 北京 102425）

1 問題的提出

虛擬實(shí)驗(yàn)室最早是美國弗吉尼亞大學(xué)威·廉沃爾夫教授于1989年提出，而虛擬仿真教學(xué)是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)，模擬人的視覺、聽覺、觸覺等感覺器官功能，使人沉浸在計(jì)算機(jī)生成的逼真的教學(xué)環(huán)境中，進(jìn)行人機(jī)實(shí)時(shí)交互。利用計(jì)算機(jī)及虛擬實(shí)驗(yàn)軟件，實(shí)現(xiàn)“以虛代實(shí)”“以軟代硬”，達(dá)到增強(qiáng)教學(xué)的實(shí)效性。發(fā)展至今虛擬實(shí)驗(yàn)室在發(fā)達(dá)國家已十分普及，例如美國正在建設(shè)覆蓋全國的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。國內(nèi)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)起步晚，但對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)十分重視，教育部為推動(dòng)教育信息化頒布了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》等多部文件，均提出各級(jí)各類學(xué)校要高度重視，把教育信息化擺在支撐引領(lǐng)教育現(xiàn)代化的戰(zhàn)略地位，醫(yī)學(xué)院校積極響應(yīng)，根據(jù)教學(xué)和科研需要建立了自己的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，使虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)的建設(shè)成為高職院校教育信息化的要點(diǎn)，也是課程教學(xué)建設(shè)的延伸[1][2]。

人體各系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)繁多、內(nèi)容抽象，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為各醫(yī)學(xué)院校教學(xué)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，用于幫助學(xué)生突破教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)和不易觀察的人體結(jié)構(gòu)。結(jié)合教學(xué)中存在尸源不足、標(biāo)本缺乏、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地狹小以及學(xué)生對(duì)人體結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)不到位等問題，我院于2019年圍繞“系統(tǒng)解剖學(xué)”“組織學(xué)”和“斷層解剖學(xué)”“局部解剖學(xué)”等具有形態(tài)學(xué)課程特點(diǎn)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)核心課程，開展醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，以期望達(dá)到使人體結(jié)構(gòu)形象化、直觀化、具體化，彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)中不足的目的。

2 醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)踐教學(xué)的建設(shè)思路

醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)踐教學(xué)的建設(shè)主要包括二部分，一部分是完善醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的管理、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室使用環(huán)節(jié)的建設(shè)和研究，從而保障虛擬實(shí)驗(yàn)室的合理使用和順利運(yùn)行。另一部分是針對(duì)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用中存在的建設(shè)初期教學(xué)內(nèi)容不統(tǒng)一、教學(xué)方法不同、教學(xué)資料匱乏，數(shù)字資源不足、評(píng)價(jià)體系不配套和自主學(xué)習(xí)內(nèi)容不明確等問題進(jìn)行的虛擬實(shí)踐教學(xué)的研究與建設(shè)。

3 醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)踐教學(xué)的建設(shè)內(nèi)容

結(jié)合我院醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，針對(duì)實(shí)踐教學(xué)情況，積極開展“系統(tǒng)解剖學(xué)”“組織學(xué)”“斷層解剖學(xué)”和“局部解剖學(xué)”等具有醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)課程的實(shí)踐教學(xué)建設(shè)和研究。

3.1 醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室管理的建設(shè)

為加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室管理，編制“醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室”使用手冊(cè)主要包括五部分內(nèi)容：（1）“醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室”介紹：便于學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)室的學(xué)習(xí)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)室職能，實(shí)驗(yàn)室開機(jī)流程，實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用方法和注意事項(xiàng)；（2）“醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室”管理規(guī)定：為實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)各項(xiàng)操作規(guī)則，提出學(xué)生要嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)室要求和管理；（3）“醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室”開放管理制度：開放實(shí)驗(yàn)室為方便學(xué)生下課學(xué)習(xí)，提出開放實(shí)驗(yàn)室的要求和制度；（4）“醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室”用電安全教育：虛擬實(shí)驗(yàn)室電腦、電箱等電器較多，提出用電安全，預(yù)防意外發(fā)生和宣傳用電安全；（5）“醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室”學(xué)生使用登記表：用于學(xué)生日常使用前登記，記錄實(shí)驗(yàn)室設(shè)備問題便于及時(shí)維修，約束學(xué)生愛護(hù)設(shè)備，便于管理到學(xué)生個(gè)人。手冊(cè)在虛擬實(shí)驗(yàn)室使用過程中起到引導(dǎo)和管理作用，強(qiáng)調(diào)愛護(hù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備和使用安全。

3.2 醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用的建設(shè)

3.2.1 分析虛擬軟件，制定教師用指導(dǎo)手冊(cè)

醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室主要由“系統(tǒng)解剖學(xué)”“組織學(xué)”和“斷層解剖學(xué)”及“局部解剖學(xué)”4個(gè)醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)虛擬教學(xué)模塊組成，包含千個(gè)解剖結(jié)構(gòu)的三維模型圖，百張組織切片圖，近百個(gè)微課及各種人體結(jié)構(gòu)拆分、拼裝互動(dòng)，初次使用虛擬實(shí)驗(yàn)室多數(shù)任課教師和學(xué)生都會(huì)感到眼花繚亂、手忙腳亂，甚至無從下手。

針對(duì)實(shí)驗(yàn)室中各虛擬實(shí)踐教學(xué)軟件所包含的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行匯總、分析、討論和應(yīng)用。編制“系統(tǒng)解剖學(xué)”“斷層解剖學(xué)”“局部解剖學(xué)”“組織學(xué)”虛擬模塊應(yīng)用指導(dǎo)手冊(cè)，各部手冊(cè)匯總各模塊全部人體結(jié)構(gòu)圖，分析各結(jié)構(gòu)的使用專業(yè)，標(biāo)注使用說明和教學(xué)目標(biāo)，使教師對(duì)各虛擬模塊所包括的知識(shí)點(diǎn)做到心中有數(shù)。例如“系統(tǒng)解剖學(xué)”虛擬模塊應(yīng)用指導(dǎo)手冊(cè)包括運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、腹膜、脈管系統(tǒng)、視器、前庭蝸器、中樞神經(jīng)、周圍神經(jīng)、內(nèi)分泌十二個(gè)觀察項(xiàng)目的標(biāo)號(hào)和目錄，配有相應(yīng)截圖提示各虛擬觀察項(xiàng)目，列舉虛擬模塊的微課編號(hào)和目錄。各虛擬模塊應(yīng)用指導(dǎo)手冊(cè)可供各任課教師結(jié)合醫(yī)學(xué)影像技術(shù)、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)技術(shù)、衛(wèi)生信息管理和口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)等不同專業(yè)的教學(xué)大綱、實(shí)踐學(xué)時(shí)和人才培養(yǎng)目標(biāo)，合理選取教學(xué)內(nèi)容，方便課前備課，設(shè)計(jì)和組織實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)。

3.2.2 開展個(gè)案研究，尋找適合教學(xué)方法

醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室試運(yùn)行期間，任課老師結(jié)合某一知識(shí)點(diǎn)開展個(gè)案研究，采用項(xiàng)目教學(xué)、任務(wù)引領(lǐng)和理論時(shí)間一體化等教學(xué)方法，討論和分析各種實(shí)踐教學(xué)的使用方法和講授技巧，使老師組織和開展實(shí)踐教學(xué)時(shí)得心應(yīng)手，更符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和職業(yè)教育規(guī)律[3]。

3.2.3 進(jìn)行學(xué)情分析，撰寫學(xué)生用學(xué)習(xí)指導(dǎo)

虛擬實(shí)驗(yàn)室試運(yùn)行期間，充滿好奇心、求知欲強(qiáng)的學(xué)生常會(huì)被3D人體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)拼裝游戲和各模塊的視頻所吸引，極易偏離學(xué)習(xí)方向，忽視學(xué)習(xí)任務(wù)。老師合力撰寫“系統(tǒng)解剖學(xué)”“斷層解剖學(xué)”“組織學(xué)”等虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有一定的引導(dǎo)作用，引導(dǎo)學(xué)生按時(shí)按要求完成學(xué)習(xí)任務(wù)。例如“組織學(xué)”虛擬實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)手冊(cè)包括上皮組織、結(jié)締組織、血液與血發(fā)生、肌組織、神經(jīng)組織、神經(jīng)系統(tǒng)、眼和耳、循環(huán)系統(tǒng)、皮膚、免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、消化管、消化腺、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、男性生殖系統(tǒng)、女性生殖系統(tǒng)14個(gè)學(xué)習(xí)觀察任務(wù)。每個(gè)任務(wù)包括學(xué)習(xí)內(nèi)容、染色方法、材料來源、學(xué)習(xí)任務(wù)、材料與方法、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、學(xué)習(xí)檢測(cè)等欄目，引導(dǎo)學(xué)生觀察學(xué)習(xí)、完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

3.2.4 修改教學(xué)資料，全面開展教學(xué)

建設(shè)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)各模塊、各章節(jié)虛擬實(shí)驗(yàn)配套教學(xué)用課件，增添虛擬仿真學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，修改和完善各專業(yè)各門醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)課程的教學(xué)大綱、學(xué)期授課計(jì)劃、課時(shí)授課計(jì)劃等各項(xiàng)教學(xué)材料，積極探索適合虛擬仿真教學(xué)的成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方法和體系，從而推進(jìn)各門課程的虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)的全面開展。

4 應(yīng)用結(jié)果及分析

研究、制定和編制“醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的管理手冊(cè)”，強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)驗(yàn)室使用要求、注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)室電腦使用登記和用電安全提示等，加強(qiáng)保障實(shí)驗(yàn)室管理、維護(hù)和運(yùn)行。各模塊虛擬模塊應(yīng)用指導(dǎo)手冊(cè)、各模塊的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)指導(dǎo)、各模塊虛擬實(shí)驗(yàn)配套教學(xué)PPT、教學(xué)資料等教學(xué)輔助資料的研究和建設(shè)，保障教學(xué)活動(dòng)有序開展，保障實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)行。

對(duì)學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查、比較平行班之間在應(yīng)用醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的情況，分析各專業(yè)和各教學(xué)班對(duì)醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室管理和實(shí)踐教學(xué)應(yīng)用的滿意度和效果。在對(duì)學(xué)生進(jìn)行的醫(yī)學(xué)虛擬仿真教學(xué)的問卷調(diào)查中顯示，87.5%的學(xué)生認(rèn)為醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)有利于提高學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)欲望，96.3%的學(xué)生認(rèn)為學(xué)生參與各項(xiàng)虛擬實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)意愿強(qiáng)烈，90%的學(xué)生認(rèn)為有利于提高自主學(xué)習(xí)與專業(yè)創(chuàng)新能力；93.8%的學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真實(shí)踐活動(dòng)有利于突破學(xué)習(xí)重、難點(diǎn)，強(qiáng)化知識(shí)理解。

5 小結(jié)

醫(yī)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)推動(dòng)了醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程信息化教學(xué)水平的提高，也為從虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)榫€上教學(xué)奠定了基礎(chǔ)，進(jìn)一步形成了“互聯(lián)網(wǎng)+職業(yè)教育”相結(jié)合的教學(xué)模式。同時(shí)，依托網(wǎng)絡(luò)和解剖虛擬仿真平臺(tái)等信息化教學(xué)平臺(tái)，為學(xué)生配備虛擬仿真3D動(dòng)畫、3D解剖虛擬仿真交互等信息化教學(xué)資源，多種學(xué)習(xí)資源提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，保障了線上線下混合式教學(xué)質(zhì)量，使醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)信息化教育常態(tài)化，使學(xué)生的學(xué)習(xí)更輕松，使課堂更具吸引力[4][5]。