虛擬仿真技術在醫學實驗教學中的應用

馮軍 胡曉松

摘 要：隨著醫學教育觀念的轉變和創新教育模式的發展，培養高素質的醫學人才已經成為各高等醫科院校的重要使命。虛擬仿真實驗技術作為培養高素質應用型醫學人才的重要教學手段，有著傳統醫學實驗無法比擬的優勢，對推動醫學實驗教學改革、創新醫學教育教學模式、醫學生綜合技能的規范化培養等方面具有重要作用。成都醫學院通過建設虛擬實驗網絡教學系統和臨床仿真實驗室，開展虛擬仿真實驗教學，促進了學生創新能力的培養，提高了教學質量。

關鍵詞：實驗教學 虛擬仿真技術 醫學

中圖分類號：R445 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）07（b）-0118-02

Abstract：With the reform of medical mode and the development of innovation education， training high quality medical talents has become an important mission for each of medical colleges. As an important teaching method of training high-quality practical medical talents，virtual simulation technology plays an important role in promoting medical experimental teaching reform and innovating medical education teaching mode and training in the standardization of the medical students' comprehensive skills.Virtual simulation experiment teaching has been carried out in Chengdu Medical College by virtual experiments platform and clinical simulation laboratory teaching system constructed， which promotes the students' innovation ability and improve the teaching quality.

Key words：experimental teaching；virtual simulationtechnology；medicine

高等醫學教育屬醫學生的臨床前技能教育階段，實驗教學和臨床見習、實習的實踐教學貫穿了整個醫學教育過程的始終。充分的實驗室訓練操作是醫學生獲得必要的綜合技能的重要環節[1]，在醫學實踐教學環節中，通過計算機網絡向學習者提供“自主、交互、開放”的數字化的虛擬實驗環境是國內外高等醫學教育革新教學手段的普遍潮流，已成為現代教育技術應用的一大趨勢。

1 傳統醫學形態學實驗面臨的挑戰

隨著高等教育改革的不斷深化，幾乎每個普通高等醫學院校都面臨招生規模急劇擴大引發的場地、設備、師資等教學資源短缺等問題困擾，加上醫學專業特殊性、傳統的醫學實驗、實踐教學模式已面臨重大挑戰。

1.1 人體教學標本資源日趨緊張

在醫學教學中，人體解剖標本的觀察和直接參與尸體解剖是加強實踐性教學、培養學生動手能力的一個重要環節。近年來，隨著招生人數的不斷擴大，多數醫學院校已經出現人體尸體標本嚴重短缺的現象，并且影響到了實驗教學的質量，有的院校甚至取消了局部解剖學的尸體解剖環節[2]。雖然，許多醫學院校已逐漸開展了社會人士的遺體捐獻工作，在一定程度上緩解了尸源不足的問題，但距離教學需要仍相距甚遠。此外，隨著醫療技術的進步以及我國病理尸檢工作的萎縮，一些比較常見的疾病如感染性/傳染性疾病、寄生蟲病等也已很難獲得教學標本，使得實驗教學資源日趨緊張。

1.2 實驗項目單一、陳舊

多年來，實驗教學一直處于從屬地位，實驗內容多側重于驗證性實驗，自主實驗及綜合實驗項目明顯不足。醫學科學發展迅猛，一些新技術、新理論不斷涌現，而實驗內容過于單一陳舊，更新速度嚴重滯后，十分不利于醫學生實踐能力及創新能力的培養。部分涉及生物醫學前沿技術的實驗項目，可能由于實驗儀器或耗材昂貴，或實驗準備或操作時間太長，或操作專業性要求太高，也限制了實驗項目的廣泛開展。

1.3 缺乏與時俱進的教學手段

傳統實驗教學多采用老師示教、講解，學生按照實驗指導按部就班的實驗，然后撰寫實驗報告，缺乏豐富多樣的教學方法和手段，很難激發學生的學習熱情，實驗室也難以做到真正意義的開放，不利于學生自主學習模式的開展和規范化的實驗技能培養，因此，教學效果難以得到保證。

1.4 實驗室安全管理難度加大

近年來，隨著中央與地方院校共建項目的逐漸實施，大量先進儀器購入以及現代化實驗室的建設，加上許多大學生創新、開放實驗項目的開展，使大量的不同層次的學生走進了基礎醫學實驗室，人員流動性增大，實驗實驗室利用率明顯加大，容易出現各種安全問題，如實驗動物、實驗藥品、實驗操作、生物危害與生物安全等問題[3]，給基礎醫學實驗室的安全管理帶來了巨大挑戰。

2 醫學虛擬仿真實驗的特點

醫學虛擬仿真實驗是針對醫學實驗的現象及過程，通過仿真、虛擬現實、多媒體等技術及相關設備將操作實踐與實驗材料、實驗儀器、實驗內容、實驗方法步驟等有機結合在一起，從而模擬現實的實驗環境，對仿真試劑或人體器官、“實驗動物或標本”等進行虛擬操作，實現對學習操作人員的各種感官反饋的模擬，獲得身臨其境的學習體驗。可完成某種預定的實驗項目，所取得的學習或訓練效果等價于甚至優于在真實環境中所取得的效果[4]。虛擬仿真實驗具有激發學生學習興趣、內容豐富、體驗逼真、安全無污染、節約成本、高效開放等特點。醫學虛擬仿真實驗是醫學與信息技術深度融合的產物，在生物醫學實驗教學、臨床教學、疾病診斷、假體植入、手術模擬、康復保健、遠程醫療等諸多方面有著廣闊的應用前景，近年來已在國內外多所醫學院校開展運用[5]。

3 醫學虛擬仿真實驗教學平臺的建設

成都醫學院醫學虛擬仿真實驗教學中心是以“以實為本、以虛補實、虛實結合”和“安全、開放、共享”為原則，依托基礎醫學實驗教學中心、臨床醫學實驗教學中心、藥學實驗教學中心、檢驗醫學實驗教學中心等4個省級實驗教學示范中心，通過整合全校虛擬仿真教學資源而建立的，是基于校園骨干網覆蓋的“集約、合作、開放”的、采取“校—企合作、校—校合作、校—院（醫院）合作”方式建設的“共建、共管、共享”實驗教學平臺，2014年該平臺正式成為100所國家級虛擬仿真實驗教學中心。

該中心資源由仿真實驗室資源和虛擬數字資源兩大部分組成。仿真實驗室由高功能模擬人、心肺聽診、心肺復蘇、綜合穿刺、外科手術、OSCE考試等6個仿真功能實驗室組成，可開展綜合類技能訓練類實驗30項。虛擬數字資源主要包括基礎醫學、臨床醫學、藥學、PBL實驗教學等5個模塊組成，可開展虛擬操作實驗300項。中心現有專兼職教學、開發、管理人員31人，其組成人員分為3類：第一類為具有醫學專業背景的人員組成（26人，其中正高5人，副高12人）；第二類為具有信息工程及網絡技術專業背景人員組成（3人，其中正高1人，副高2人）；第三類為外聘企業技術人員（2人，均為高級工程師）。中心主任由主管教學副校長擔任，全面負責中心的規劃和建設。

4 我校虛擬仿真實驗的應用

我校虛擬仿真實驗面向臨床醫學、麻醉學、醫學影像學、護理學、藥學、醫學檢驗學等所有專業的本、專科層次醫學生及研究生開放。據2013年數據，已開設16門實驗課程，年實驗學生人數達5100人/年，年實驗人時數達816400人時數時/年，開放實驗課達139500人時數/年；培訓住院醫師2166人次；成為四川省規范化住院醫師臨床技能大賽的指定承辦單位。

近幾年隨著學生虛擬實驗開展力度的加大，虛擬仿真實驗教學平臺對我校實驗教學的貢獻度也不斷提高，已取得了一批教學成果。2010年和2012年，參加全國大學生基礎醫學創新實驗大賽各獲1項三等獎。2011年獲第十二屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品決賽一、二、三等獎、優秀獎各1項；2011年首屆全國護士執業水平技能大賽獲理論成績一等獎、技能三等獎、團體二等獎；2012年獲第三屆全國高等醫學院校大學生臨床技能競賽分區賽一等獎、總決賽一等獎；2013年、2014個分獲第四屆全國高等醫學院校大學生臨床技能競賽分區賽一等獎、總決賽二等獎。

5 結語

總之，虛擬仿真實驗技術作為培養高素質應用型醫學人才的重要教學手段，有著傳統醫學實驗無法比擬的優勢，對推動醫學實驗教學改革、創新醫學教育教學模式、醫學生綜合技能的規范化培養等方面具有重要作用。雖然虛擬仿真技術目前還存在一定的不足，如實驗過程中現實感不足、缺乏真實環境中的實物感、無法體現團隊合作精神等，但我們相信，隨著現代信息技術的不斷發展，虛擬仿真實驗技術將日趨完善，并為高等醫學教育的發展和進步發揮更為重要的作用。

參考文獻

[1]胡曉松，潘克儉，張曉，等.依托虛擬仿真實驗教學平臺促進醫學生實踐創新能力[J].中國現代教育裝備，2015（1）：6-8.

[2]劉榮志，程田志.新形勢下收集人體解剖教學標本的探索與實踐[J].中國現代藥物應用，2009，3（13）：209-210.

[3]彭波，計雁林.基礎醫學實驗教學存在的安全問題和防護策略[J].黑龍江醫學，2012，36（8）：610-611.

[4]裴慧華.淺談運用虛擬仿真技術提高高校實驗教學效果[J].計算機光盤軟件與應用，2014（9）：237-238.

[5]晁政，劉鴻宇，黃武，等.虛擬仿真教學的發展現狀[J].電子世界，2014（19）：168.