虛擬教學(xué)聯(lián)合PBL教學(xué)在醫(yī)學(xué)教育中的探索

馮 敏，李艷霞，李春媛

（1.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院呼吸內(nèi)科，遼寧大連116011；2.大連市第三人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科，遼寧116011）

虛擬教學(xué)聯(lián)合PBL教學(xué)在醫(yī)學(xué)教育中的探索

馮 敏1，李艷霞1，李春媛2

（1.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院呼吸內(nèi)科，遼寧大連116011；2.大連市第三人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科，遼寧116011）

醫(yī)學(xué)教育不同于其他學(xué)科，不僅需要熟練掌握基礎(chǔ)知識，同時需要與實踐完美結(jié)合。虛擬教學(xué)具有獨特的交互性等特點，在醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)及臨床實踐階段中的應(yīng)用可使學(xué)生更直觀地理解所學(xué)的知識。PBL教學(xué)強調(diào)基于問題學(xué)習(xí)，通過學(xué)習(xí)者的主動探索和協(xié)作解決問題，學(xué)習(xí)隱藏在問題背后的科學(xué)知識，提高學(xué)生能力，是近年來受到重視的教學(xué)方法，可有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性，但對于學(xué)生實踐方面的提高有限。虛擬教學(xué)模式聯(lián)合PBL教學(xué)更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可能會顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量及實踐能力。

教學(xué)方法； 教育，醫(yī)學(xué)； 基于問題的學(xué)習(xí)； 虛擬教學(xué)

虛擬現(xiàn)實是一種多通道的新型人機交互接口，人們可以通過視覺、嗅覺、聽覺、觸覺感和加速度等多種感覺通道感知計算機模擬的虛擬世界，可以通過移動、語音、表情、手勢及視線等最自然的方式和虛擬世界交互，從而產(chǎn)生身臨其境的體驗[1]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VRT）是計算機圖形學(xué)、人機交互技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機接口技術(shù)及人工智能技術(shù)等交叉與綜合的結(jié)果。目前，VRT已經(jīng)逐漸應(yīng)用于教育娛樂、科技研究、醫(yī)學(xué)等行業(yè)中。VRT在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用主要是醫(yī)學(xué)教學(xué)、疾病診斷、手術(shù)模擬、康復(fù)醫(yī)療、遠(yuǎn)程醫(yī)療等方面，被統(tǒng)稱為虛擬醫(yī)學(xué)或仿真醫(yī)學(xué)[2]。因為VRT較強的沉浸性、交互性、構(gòu)想性等，可以促進學(xué)生學(xué)習(xí)和領(lǐng)會所學(xué)的知識，利于提高學(xué)生在實驗及實踐中的動手能力，會是醫(yī)學(xué)教育必不可缺的教學(xué)模式。PBL教學(xué)是以問題為基礎(chǔ)、為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方法，其是由美國神經(jīng)病學(xué)教授 Barrows于 20世紀(jì)60年代在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)的一種自主式學(xué)習(xí)模式，強調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置于復(fù)雜的、有意義的問題情景中，通過學(xué)習(xí)者的主動探索和協(xié)作解決問題，學(xué)習(xí)隱藏在問題背后的科學(xué)知識，提高學(xué)習(xí)者解決問題和自主學(xué)習(xí)的能力[3-4]。目前，PBL教學(xué)模式在多家醫(yī)學(xué)高等院校已試驗施行，與傳統(tǒng)教學(xué)相輔相成，得到了很好的效果，PBL教學(xué)方法已引起醫(yī)學(xué)院校教師的高度關(guān)注[5]。

1 虛擬實驗教學(xué)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用

1.1 虛擬課堂 在虛擬課堂中，利用虛擬技術(shù)建立的人體虛擬模型，同時借助于跟蹤球、感覺手套等輔助工具，可以使學(xué)習(xí)者對體內(nèi)的器官有更直觀的認(rèn)識和感受，使課堂更生動有趣，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。如生理學(xué)，VRT利用模擬技術(shù)合成的三維模型可以具有與真正人體相同的器官形態(tài)，如腎臟、肺臟、脾臟等，并擁有這些器官的一些特定功能，能可靠地表現(xiàn)出正常人體的功能及改變。另外在傳統(tǒng)人體解剖學(xué)教學(xué)中，因為供解剖的尸體來源缺乏等因素限制，教學(xué)效果有限，而在虛擬的解剖課程中，因為其獨特的視覺特點，可以將體內(nèi)的每個器官、血液系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)等的精細(xì)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，利于學(xué)生的記憶和理解[6]。虛擬解剖課堂既可以有效地解決標(biāo)本不足的問題，又可進行反復(fù)練習(xí)及評價學(xué)習(xí)效果。

1.2 虛擬實驗室 醫(yī)學(xué)實驗課是高等醫(yī)藥學(xué)教育必不可少的組成部分，是學(xué)生將理論與實際有機結(jié)合的重要銜接環(huán)節(jié)。但是目前醫(yī)學(xué)高校實驗資源不足，導(dǎo)致醫(yī)學(xué)實驗課效果欠佳，而虛擬實驗室可以有效地緩解這一矛盾。虛擬實驗室是指在計算機系統(tǒng)中采用VRT營造各種虛擬實驗環(huán)境，實驗者可以像在真實的實驗環(huán)境中完成各種實驗項目。模擬機能實驗室使得很多在真實實驗中無法開展而又很重要的實驗得以實現(xiàn)，而隨著實驗系統(tǒng)的不斷完善和改進，有更好的應(yīng)用前景[7]。診斷學(xué)虛擬實驗室是基于虛擬患者為單位的虛擬單元，是實現(xiàn)虛擬教學(xué)的基礎(chǔ)。整個系統(tǒng)以虛擬患者為基礎(chǔ)，建立與多種疾病相關(guān)的模型。每個虛擬患者模型均包括問診、體格檢查、心電圖和實驗室檢查4個單元。對每一個虛擬患者來講，學(xué)生可以與模型進行人機對話，模擬患者就診的情況，進而初步完成問診、視診、觸診、叩診及聽診等體格檢查，并進行輔助檢查，作出初步診斷[6]。診斷學(xué)虛擬實驗室有效地緩解了目前醫(yī)學(xué)生實踐不足，可以反復(fù)進行訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，為將來的臨床工作打下堅實的基礎(chǔ)。

1.3 虛擬手術(shù) 傳統(tǒng)教學(xué)的醫(yī)學(xué)生進行手術(shù)訓(xùn)練時，因資源不足及外界條件所限制，多是幾個學(xué)生共同在同一實驗動物身上完成，每名學(xué)生所進行的手術(shù)不同，這樣的方式不能使學(xué)生充分得到訓(xùn)練，而虛擬手術(shù)可以有效地解決這一問題。虛擬手術(shù)是指通過VRT，利用各種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)在計算機中建立一個虛擬環(huán)境，醫(yī)生借助這個環(huán)境中的相關(guān)信息進行手術(shù)計劃及訓(xùn)練。

2 虛擬教學(xué)與PBL教學(xué)聯(lián)合的優(yōu)勢

醫(yī)學(xué)是一門經(jīng)驗性科學(xué)，不僅需要傳授基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)理論知識，同時還需與時俱進地學(xué)習(xí)新的發(fā)展、更新學(xué)習(xí)不同疾病的新的指南，更重要的是理論與實踐要完美結(jié)合。傳統(tǒng)教學(xué)在理論授課上存在枯燥、知識更新慢、師生缺少互動等缺陷。而PBL教學(xué)法是以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，相對于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育更能提高學(xué)生的能動性。醫(yī)學(xué)教育中的PBL教學(xué)模式，以病例為背景，提出多個問題及知識點，并將臨床理論基礎(chǔ)知識、臨床醫(yī)學(xué)和倫理學(xué)等相關(guān)問題倒入到病例及問題中，針對每個問題，予以適當(dāng)?shù)奶崾荆寣W(xué)生查找文獻、收集材料并集體探討學(xué)習(xí)[8]，可以開闊學(xué)生的思維，提高學(xué)生的能動性。PBL教學(xué)可使學(xué)生更好地掌握醫(yī)學(xué)理論知識，但其在提高醫(yī)學(xué)生實踐能力方面的作用是有限的。而虛擬教學(xué)可以彌補PBL這方面的不足。

2.1 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 心理學(xué)理論認(rèn)為，需要是主體在存在和發(fā)展過程中由于某方面缺乏而引起的一種攫取狀態(tài)，這種狀態(tài)形成了主體生存和發(fā)展的客觀依據(jù)。馬斯洛指出，滿足個體的基本需要，有助于更高層次需要的激發(fā)。醫(yī)學(xué)教育應(yīng)將學(xué)生的需要和教學(xué)目標(biāo)有機地結(jié)合起來，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在PBL教學(xué)模式中融入虛擬教學(xué)手段，如生理學(xué)、解剖學(xué)等虛擬人的特征設(shè)計（外形、動作、表情等）、聲音效果的設(shè)計等插入至PBL教學(xué)模式中的特定病例討論中，可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另外診斷教學(xué)中特定疾病的模擬人設(shè)計，可以使學(xué)生更直接地面對疾病，且關(guān)于這種疾病采用PBL教學(xué)法中某個問題會更直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生在內(nèi)心更渴望、更需要了解掌握有關(guān)這種疾病的知識，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.2 提高學(xué)生的實踐能力 醫(yī)學(xué)不同于其他學(xué)科，需要不斷學(xué)習(xí)更新知識，了解最新的醫(yī)學(xué)進展并應(yīng)用于臨床工作中。例如，在腫瘤化療中經(jīng)常會出現(xiàn)化療抵抗，隨著研究進展，目前發(fā)現(xiàn)exsomes小體通過多個方面參與化療耐藥的過程。一般情況下，癌癥細(xì)胞如果出現(xiàn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化可出現(xiàn)癌癥細(xì)胞的化療藥物耐藥[9]。腫瘤細(xì)胞來源的exsomes小體可以傳遞一些組織因子（如血管內(nèi)皮生長因子）從而誘導(dǎo)癌細(xì)胞出現(xiàn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，提高癌癥細(xì)胞的化療抵抗能力[9-10]。目前研究發(fā)現(xiàn)，exsomes小體作為載體，運載的蛋白質(zhì)可以加速成纖維細(xì)胞生長，促進結(jié)締組織的增生[11]，這一過程成功地阻止了化療藥物的運輸[12]?？梢酝ㄟ^模擬實驗演示，exsomes小體的這種載體的轉(zhuǎn)運過程，讓學(xué)生對這個復(fù)雜的過程可以更生動直觀地進行觀察。醫(yī)學(xué)教育不僅需要學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識，更需要把這些醫(yī)學(xué)知識與實踐完美結(jié)合，才能在將來臨床工作中更好地服務(wù)于患者，PBL教學(xué)可以就多種疾病提出問題，而虛擬實驗可以為每一個問題創(chuàng)造多種不同的病例，讓學(xué)生親自參與到實踐過程中，利用切身的實踐來理解疾病的發(fā)生發(fā)展、發(fā)病機制及治療方法。經(jīng)過反復(fù)實踐，可以更深刻地理解疾病肺發(fā)病過程，激發(fā)對一些病因或發(fā)病機制不明疾病的研究興趣，為將來的臨床或科學(xué)研究工作打下基礎(chǔ)。例如，喘息性支氣管炎和支氣管哮喘是2種臨床癥狀相似但發(fā)病機制不同的疾病，二者的區(qū)別在于參與支氣管哮喘和喘息性支氣管炎的炎癥因子不同?？梢岳锰摂M實驗演示這2種疾病發(fā)生過程的區(qū)別等，從而使學(xué)生通過對病因的比較、分析與抽象，明確2種疾病的不同點和相同點，加深對這2種疾病的理解和認(rèn)識。

虛擬實驗教學(xué)聯(lián)合PBL教學(xué)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用，彌補了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育的缺陷，同時2種教學(xué)模式相互補充，為醫(yī)學(xué)教育提供新思路，搭建了一個新的平臺。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.22.063

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1009-5519（2015）22-3505-02

2015-08-11）

馮敏（1978-），女，遼寧朝陽人，主治醫(yī)師，主要從事呼吸內(nèi)科臨床工作；E-mail：fengfeng0716@163.com。

李艷霞（E-mail：liyanxia001@163.com）。