醫學虛擬仿真實驗平臺的構建與實踐

王益光, 劉建明, 崔星慧, 汲 蕊, 孫銀貴

(濰坊醫學院 臨床醫學院， 山東 濰坊 261053)

0 引 言

解決好老百姓“看病難、看好醫生難”的重大民生問題，其根本出路就在于深化醫學教育教學綜合改革，作為承擔應用型醫學人才培養的地方醫學院校，提高應用型醫學人才質量，為醫療衛生事業提高更多更高水平的臨床醫師成為目前最核心、最迫切的任務[1]。當前，國家醫療衛生體制改革正在深入推進，醫學教育教學如何全面適應醫藥衛生事業的需要[2]，關鍵在于遵循醫學教育教學規律，形成適合地方醫學院校辦學特色的臨床醫學人才培養體系，調整優化管理體制機制。以《關于醫教協同深化臨床醫學人才培養改革的意見》為指導，構建院校教育、畢業后教育、繼續教育“三段”銜接融合的地方醫學院校規范化應用型人才培養體系，作為教育現代化重要標志的信息化建設[3-4]，虛擬仿真實驗教學中心建設是實踐國家教育信息化戰略的重要平臺和戰略基地，地方醫學院校以臨床醫生崗位勝任力為導向，創新構建醫學教育前后期貫通融合的虛擬仿真實驗教學平臺對于著力提高院校教育質量，為畢業后教育的普及和繼續教育的全覆蓋具有至關重要的作用。

1 地方醫學院校應用型人才培養現狀

1.1 “以學生為本”的教育教學理念尚未形成

制約地方醫學院校應用型人才培養質量的首要問題就是存在著教育教學觀念陳舊、以人為本的理念缺失、人文教育薄弱[5-6]。教學理念上，仍未改變傳輸式的傳統教學模式，表現為以教師為中心、知識傳遞為主、只注重教會學生什么、學生始終是被動學習者。“重知識、輕能力、重理論、輕實踐”的狀況仍未改變。

1.2 以學科為中心、“老三段”教學模式依然存在

從1999年高等教育擴招后，國內各高校的教師隊伍規模迅速擴大，青年教師大量引進。統計數據顯示[7]，普通高校35歲以下的青年教師占高校教師總數的48.3%。地方醫學院校的教師絕大多數來自非師范院校，雖然大多是博士研究生畢業，但是剛畢業就直接走上教學一線工作崗位，僅僅是作為學習者或知識接受者體驗過高校的教學，有些還不具備醫學背景，傳授知識的技能、為師的素質和教學工作實踐經驗就更加缺乏。盡管經過了短暫的崗前培訓，但是面對教學任務重、科研壓力大和缺乏臨床實際工作經驗的局面，基礎教師缺乏臨床體驗和臨床知識，臨床教師不能貫通基礎的狀況較為普遍，在時間、精力難以保證下，打破學科中心教學模式，破除公共基礎、醫學基礎、臨床醫學“老三段”設置任重而道遠。

1.3 醫教研脫節、基礎臨床割裂的體制機制尚未破除

大多數5年制地方醫學院校的院校教育分為前3年的校本部基礎教學和后2年的教學醫院臨床教學兩個階段，學生也隨著學習階段的不同分別由基礎學院和各教學醫院分別管理，目前，教學醫院受各方面的影響，很難實現兩階段一體化管理和教學質量的提高，學生的培養質量也參差不齊；同時由于管理體制的束縛，造成兩院間職責不清、任務不明，基礎教師回歸臨床、臨床教師回歸基礎的“雙回歸”計劃就難以實現。教學科研為主的基礎學院和醫教研為主的教學醫院的各自工作側重點不同，容易造成在醫學專業培養方案的貫徹上不統一，學科內容難以融合，學生的整體臨床思維難以建立。基礎醫學和臨床課程脫節，致使基礎與臨床前后貫通、互通互融的教學體系難以形成[8]。

2 醫教協同下院校教育改革思路和主要舉措

2.1 形成“以學生為中心”和“基礎貫通臨床”的教學理念

教育觀念上，堅持“科學精神與職業精神統一、基本能力與崗位勝任能力統一、醫學素養與人文素養統一、全面發展與個性發展統一”的教育思想，遵循教育教學規律和醫學人才成長規律，樹立多樣化人才和系統培養觀念，強化臨床思維和職業素養養成教育；教學理念上，探索改變傳統的傳輸式教學模式，促進教學理念由“以教師為中心”轉變為“以學生為中心”[9]，促進教師從“知識傳遞”向“能力培養”的轉變；促進學生由“被動學習”向“主動、自主學習”轉變。

打破傳輸式教學模式，破除公共基礎，醫學基礎和臨床課“老三段”課程設置，形成整體臨床思維。構建基礎與臨床前后貫通、互通互融的教學體系。在完善體制機制基礎上，實施基礎與臨床教師“雙回歸”計劃(即基礎教師回歸臨床、臨床教師回歸基礎)，通過基礎教師臨床體驗，臨床教師回爐基礎，強化“雙師型”能力和職業意識培養，形成具有現代教學理念、能夠有效實施基礎貫通臨床教學體系要求的“雙師型”[10]教師隊伍。

2.2 構建醫學教育前后期貫通整合的集約化管理體系

醫學基礎和臨床的融通是醫學教育發展規律的內在要求。但傳統醫學教學以學科為中心，沿用“老三段”課程設置建立的體制機制，導致基礎醫學院、臨床學院分段設置，基礎醫學實驗教學中心和臨床技能實驗教學中心也分別設在不同學院，體制機制割裂，各自為政，難以真正實現資源共享和基礎與臨床的融合。

為打破這一壁壘，我校率先在山東省及全國同類高校中進行了“醫學教育前后期貫通整合”的管理體制改革，撤銷了基礎醫學院、臨床學院，合并成立臨床醫學院；合并省級基礎醫學和臨床技能實驗教學示范中心，合并成立醫學實驗實訓中心，形成了滲透融合的真實和虛擬仿真兩大實驗平臺。臨床醫學院統籌醫學全面教學，醫學實驗實訓中心承擔醫學實驗實訓的所有教學任務。創建了一體化集約管理、前后期教學融合的醫學實驗“中心制”管理模式，建立了配套制度和相應運行機制。新的體制，為一體化構建前后期基礎臨床實驗教學內容融合和貫通的實驗教學體系創造了條件，最大限度地發揮了教學資源的共享優勢。

2.3 構建基礎貫通臨床的“平臺+模塊”課程體系

按照《中國臨床醫生崗位勝任力通用標準》和《本科醫學教育標準—臨床醫學專業》要求[11]，整合更新課程內容，構建基礎醫學與臨床醫學相結合的知識、能力、素質協調發展的“平臺+模塊”新型課程體系。以臨床思維和臨床實踐能力培養為核心，打破學科界線，依托國家級虛擬仿真實驗教學示范中心、省級基礎醫學和臨床技能實驗教學示范中心，對基礎和臨床實驗教學體系和教學內容遵循醫教協同、按照臨床專業本科醫學教育標準一體化整合，優化形成獨立的“平臺+模塊”的實驗實訓課程教學體系。在此基礎上構建“醫學訓練+專業訓練”模塊化臨床技能學課程體系。

2.4 形成 “立體化、開放性、多層次”醫學實驗實訓教學體系

在虛擬仿真和真實實驗教學平臺建設基礎上，形成有利于應用型醫學人才培養的具有鮮明地方醫學院校特色的實驗教學體系。立體化：在實驗內容上，基礎融合貫通臨床；在教學方式上，“以實為主、以虛補實、虛實結合”；在學習空間上，充分運用模擬技術、虛擬仿真技術、計算機模擬病人、標準化病人(SP)、多媒體技術、網絡技術，構建教學過程、質量控制與評價、遠程指導、師生互動、自主學習于一體的可視化實驗教學系統，實現實驗教學的可視化記錄、傳輸、交互和評價，為學生提供泛在學習的臨床技能訓練時間和空間；開放性：面向學生全天候開放；多層次：面向本科生、專科生、留學生、研究生、住院醫師以及學校和附屬教學醫院的師資培訓。

3 建設三階段教育有機銜接的醫學虛擬仿真實驗教學平臺

3.1 虛擬仿真實驗教學中心建設具有必要性

醫學生實踐動手能力不強、臨床思維欠缺、創新意識不夠、專業能力不足，已成為嚴重制約應用型醫學人才培養質量的 “瓶頸”問題。其原因就在于受到醫學倫理、實驗特殊條件和動物實驗不可逆性、實驗成本及資源等因素的限制[12-13]，充分利用現代信息技術，開發具有良好交互性、開放性、共享性等特點的開放式網絡化虛擬實驗教學系統，建設虛擬仿真實驗教學中心，為實驗教學改革提供了新的平臺，可以使學生更多更好地了解實驗內容、大幅度增加動手操作的機會，突破醫學生學習的時空限制，對解決目前制約醫學人才培養質量的“瓶頸”問題具有重要意義，也符合高等醫學教育的發展趨勢和國家教育信息化的發展要求[14]。

3.2 虛擬仿真實驗教學中心建設具有迫切性

近些年來，醫療衛生行業準入制度、醫療事故舉證倒置的法律責任、病人和社會法律意識的增強等情況，導致實習醫生這一尷尬身份(無執業醫師資格)連在醫院從事最基本的臨床實踐都缺乏法律保護(從法律上講，實習醫生從事臨床實踐的行為是“違法行醫”，國家教育部、衛計委正在通過分階段執業醫師資格考試改革，來解決此問題)，上級醫師不敢放手讓實習醫生操作，怕引起醫療糾紛和醫療事故，使醫學生職業素質和臨床實踐能力低下等問題更加突出，急需在院校教育階段強化臨床醫學虛擬仿真實驗教學建設。

3.3 醫學虛擬仿真實驗教學中心建設整體規劃

我校作為山東省應用型人才培養特色名校建設單位、國家第一批“卓越醫生教育培養計劃”試點高校、服務國家特殊需求博士人才培養項目單位，在辦學歷史、辦學特色和優勢、虛擬仿真教學成就等方面在全省同類院校具有代表性，建設虛擬仿真實驗教學中心，能更好地起到輻射帶動和示范作用。山東省乃至全國的醫學教育信息化和虛擬仿真教學起步比較晚。我校現有的虛擬仿真實驗教學資源較為分散，缺乏規劃建設與科學管理。打破傳統的學科和課程的限制，整合、集成基礎和臨床醫學虛擬仿真實驗教學平臺的資源于一個管理平臺，根據專業教學和實踐教學改革需要，形成基于器官、系統、疾病的系統化虛擬實驗教學體系。基于傳統實驗教學存在的不足、虛擬仿真實驗具有優勢和現有實驗教學資源整合現狀，優化山東省基礎醫學、臨床技能和公共衛生等3個省級實驗教學示范中心平臺資源，構建臨床醫學虛擬仿真實驗教學中心。

3.4 醫學虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐探索

構建了滿足實現“早臨床、多臨床，反復臨床”的實戰化、仿真化、虛擬化、信息化“四位一體”的“兩平臺(真實實驗平臺和虛擬仿真實驗平臺)+九模塊(人體解剖與斷層影像、形態學(正常與異常結構學)、機能學與行為醫學、分子醫學與細胞診斷、PACS醫學影像、臨床思維訓練、臨床綜合技能訓練、急救復蘇和臨床綜合能力考核等實驗實訓模塊)(見圖1)。

圖1 醫學虛擬仿真實驗教學平臺

(1) 創新構建醫學教育前后期貫通融合的虛擬仿真實驗教學平臺。基于提升醫學生的崗位勝任力，對知識、技能和素質進行整體設計，借助虛擬仿真教學手段，基礎與臨床整合、機能與形態融合、虛擬與實踐結合，實施跨專業優化整合、優勢互補、資源共享、統一管理，構建了全新的以臨床思維和臨床實踐能力培養為核心，以結構形態、器官功能、臨床思維、臨床技能為教學主線，具有特色的人體解剖與斷層影像解剖虛擬仿真平臺、PACS醫學影像虛擬仿真平臺、形態學虛擬仿真平臺、機能學虛擬仿真平臺、分子醫學虛擬仿真平臺、臨床思維虛擬仿真平臺、臨床技能虛擬仿真平臺、綜合急救學虛擬仿真平臺下的SOM虛擬仿真實驗實訓教學體系。平臺群整體設計，從低級到高級，從簡單到復雜，逐級過渡，循序漸進，符合學生認知和臨床思維形成規律。教學內容設計，早期接觸臨床，后期回歸基礎，實現醫學生全學程、大跨度學科實驗整合，構建完整的知識體系。資源建設方式，將虛擬仿真教學資源與實驗教材、實驗課程和實驗室等基本建設融為一體，采取實驗教學成果獎、優秀實驗教材獎勵等有效激勵措施，促進教師潛心進行虛擬項目的設計和開發，加強與高水平大學教師的交流與學習，形成了“螺旋式上升的”資源建設機制。這種建設方式既提高了虛擬仿真實踐教學建設的時效性和可持續性，也有利于教師自身素質和教學水平的提升。

(2) 以學生為中心，翻轉傳統教學模式。將多媒體技術、網絡技術、智能技術等融于實驗教學過程，推進教學模式的改革與創新，在虛擬仿真實驗教學系統平臺建設基礎上，強化實驗教學信息化建設，2015年，學校加大投入，進行了虛擬仿真實驗教學中心的信息化升級改造，建成了以教學過程可視化錄播、質量控制與評價、遠程指導、師生互動、自主學習于一體的泛在學習實驗教學信息化云平臺。平臺支持任意時間、任意地點的遠程訪問，支持教師在線作業布置和測試、實驗報告提交批改、成績自動統計、師生互動交流等功能，實現了實驗教學的可視化記錄、傳輸、交互和評價，為教師和學生提供教與學的新途徑，豐富了實驗教學多媒體校本資源庫。中心與10余家附屬教學醫院形成了“共建、共享”體系[15]，附屬教學醫院為學校提供大量富有特色的臨床病例，開發了一系列實用型教學軟件，進一步豐富了虛擬教學資源，實現了大規模、在線、共享等實驗教學活動(MOOCs/SPOCs模式)和傳統教學模式的翻轉。

(3) 科教協同、自主研發虛擬仿真實驗項目。秉承“科研促教學”的傳統理念，按照教學的需要，在引進、購置虛擬仿真項目的同時，自主設計、自主研發，及時將科研成果轉化為虛擬仿真實驗教學內容。自20世紀90年代起，中心先后自主研發了整形外科計算機輔助教學系統、“醫學科研設計”計算機輔助教學系統、PACS網絡教學系統(利用該系統開發虛擬病例達5 000余例)、多基因遺傳病出生檢測和專家咨詢系統、臨床實驗自適應設計網上模擬系統、大蒜素體外抑菌虛擬仿真實驗項目、解剖學實體標本數字化教學系統與影像PACS融合的考試系統、椎管內穿刺思維訓練虛擬仿真系統、虛擬分娩系統、臨床急救基本技能虛擬訓練系統等富有特色的虛擬仿真教學資源。為使實驗教學內容與教學要求相匹配，與教學改革相同步，自主設計綜合型、創新型實驗項目300余項，并將其編入我校特色的“人體解剖學實驗”“醫學機能實驗學”“人體顯微機構學實驗”“臨床技能學實訓”“預防醫學綜合實驗”等系列實驗教材。

4 結 語

虛擬仿真實驗教學模式創造了以學習者為中心的虛擬仿真學習環境，具有開放性、廣域性、交互性和實時性，是信息化時代教育教學改革的重大創新，是新時期高校教育教學改革的重點[16]。

醫教協同下院校教育、畢業后教育、繼續教育三階段有機銜接的標準化、規范化臨床醫學人才培養體系的建立是突破臨床醫生培養困局的關鍵，目前形勢下，解決地方醫學院校這個“瓶頸”問題和提高應用型醫學人才培養質量的抓手就是強化醫學虛擬仿真教學建設，它是實現教學資源共享和優化配置的有效方式，是現代醫科大學建設的必然趨勢，更是提高醫學生臨床思維和臨床實踐能力的有效途徑。濰坊醫學院醫學虛擬仿真實驗教學中心秉承“以實為主、以虛補實、虛實結合”的原則，緊扣應用型醫學人才培養目標，打破科室和院系界限，以學生為中心，以基礎醫學和臨床課程整合為重點，從體制機制、教學內容、教學方法手段和教學組織等方面進行了突破性的創新與改革，形成了基礎臨床貫通的“平臺+模塊”的實驗課程體系和SOM實驗教學體系，管理效果和教學效果顯著提高，醫學生培養質量顯著提升。醫學虛擬仿真實驗教學中心建設的創新和嘗試贏得了學生、家長和社會的廣泛認可，2015年濰坊醫學院醫學虛擬仿真實驗教學中心成為國家級示范中心。

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