大葉性肺炎及其診療虛擬仿真實驗項目建設

李敏惠，馮 軍，鄧峰美,，胡曉松，林友勝，張奇蘭，楊 平,

大葉性肺炎及其診療虛擬仿真實驗項目建設

李敏惠1,2,3，馮 軍1，鄧峰美1,3，胡曉松3，林友勝3，張奇蘭3，楊 平1,3

（1. 成都醫學院 國家級醫學虛擬仿真實驗教學中心，四川 成都 610500；2. 成都醫學院 科研實驗中心，四川 成都 610500；3. 成都醫學院 基礎醫學院，四川 成都 610500）

為提升呼吸系統實踐教學效果，提出大葉性肺炎及其診療虛擬仿真實驗教學項目建設方案。基于成都醫學院在虛擬動物及虛擬標準化病人方面的技術與軟件系統積累，開展呼吸系統虛擬動物及虛擬標準化病人實驗。該項目建設包括資源建設、流程建設、內容建設、平臺建設和共享服務建設，充分發揮虛擬仿真實驗在基礎醫學教學中的作用，促進基礎與臨床有效銜接，開辟了臨床思維訓練虛擬仿真教學資源新途徑。

大葉性肺炎；虛擬仿真實驗；標準化病人；實驗項目建設

1 實驗項目建設背景

隨著現代信息技術的飛速發展，具有沉浸性、交互性的虛擬仿真技術被引入醫學院校實驗教學中[1-4]。2018年4月，教育部發布的《教育信息化2.0行動計劃》指出：教育信息化是在歷史成就基礎上實現新跨越的內在需求，是順應智能環境下教育發展的必然選擇，是充分激發信息技術革命性影響的關鍵舉措，是《中國教育現代化2035》的重點內容和重要標志[5-7]。

大葉性肺炎是基礎醫學教育階段教學大綱中明確要求學生掌握的內容。由于近年來大量強有力抗生素的使用，臨床上典型的大葉性肺炎已較少見到，學生進行臨床教學見習的機會不多，弱化了基礎與臨床教學之間的聯系[8-9]。此外，大葉性肺炎的動物模型復制復雜、實驗動物消耗量大，且存在病原微生物感染的風險，因而限制了大葉性肺炎基礎醫學階段的動物實驗[10-11]。鑒于此，成都醫學院項目組開發了大葉性肺炎及其診療虛擬仿真實驗項目。該項目依托國家級虛擬仿真實驗教學中心，以典型呼吸系統疾病——大葉性肺炎為實驗對象，以問題式學習（problem-based learning，PBL）為中心，輔以虛擬仿真實驗（virtual simulation experiment，VSE）和電子標準化病人（electronic standardized patient，ESP），建設了基于VSE/PBL/ESP的三元制混合式臨床思維訓練教學模式，促進基礎醫學綜合知識的夯實與鞏固，彌補基礎醫學階段臨床見習時間短、所見病種少、個別案例較少的局限，促進基礎醫學階段臨床思維能力的養成。

2 實驗項目建設方案

大葉性肺炎及其診療虛擬仿真實驗項目的教學對象是五年制本科臨床醫學專業的三年級學生。此時，學生已經學習完所有基礎醫學課程，即將進入臨床學習階段。該項目綜合運用虛擬仿真等現代教育技術和PBL教學手段，通過臨床前“基礎醫學綜合PBL課程”實驗教學，使學生學好基礎醫學基本理論和基本操作，掌握大葉性肺炎的主要臨床癥狀、體征、病理變化及其治療原則，促進基礎醫學和臨床醫學的良好銜接，為后續臨床課程學習打下堅實的基礎。大葉性肺炎及其診療虛擬仿真實驗項目建設方案主要包括：資源建設、流程建設、內容建設、平臺建設以及共享服務建設等5個方面（見圖1）。

圖1 實驗項目建設方案

3 實驗項目建設實踐

3.1 建立VSE/PBL/ESP三元制混合式教學模式

在醫學教育體系中，還存在基礎-臨床融合課程體系未能充分建立等問題。為了更好地開展基礎醫學階段臨床思維訓練，結合虛擬仿真實驗的沉浸性、交互性等優點和學院教學大綱要求，項目組建立了“VSE/PBL/ESP”三元制混合式臨床思維訓練教學模式。該教學模式包含PBL前VSE、PBL、PBL后ESP等3個模塊。

（1）通過PBL前VSE，促進基礎醫學綜合知識的夯實與鞏固，為PBL奠定基礎；

（2）通過對臨床案例開展PBL討論，提升學生自學、發現問題和解決問題的能力，開展基礎醫學階段臨床思維訓練；

（3）通過PBL后ESP的語音問診、查體、輔助檢查、治療等方式，鞏固PBL成效，提升學生綜合運用基礎醫學知識解釋臨床現象和解決臨床問題的臨床思維能力。

3.2 實驗項目教學資源和教學內容建設

項目組基于多年基礎醫學理論和實踐教學經驗與成果，依托成都醫學院國家級虛擬仿真實驗教學中心既有的教學資源，如“數字人解剖系統”“機能學虛擬實驗系統”和“形態學數字化教學系統”等，完善了PBL前VSE模塊，可開展“多因素對呼吸系統功能影響”“缺氧虛擬操作”“抗菌藥”等虛擬實驗（見圖2(a)）；同時，項目組開發了具有自主知識產權的PBL教學輔助智能手機客戶端APP，方便學生隨時登錄、訪問，通過在線發布案例線索，便捷開展在線討論、評價與反饋（見圖2(b)）。此外，項目組高度重視校企合作，與信息技術公司合作開發了基于生理驅動的智能電子標準化虛擬仿真病人大葉性肺炎PBL后ESP教學系統，ESP虛擬病人參數設置可預設，也可由學生自主設置，可進行人機對話和虛擬操作，動態展示大葉性肺炎病情變化及其各項病理學、病理生理學知識要點及參數變化（見圖2(c)）。

目前，大葉性肺炎及其診療虛擬仿真實驗項目的教學資源，如課程簡介、教學大綱、指導手冊、PBL臨床案例均已成熟并在教學過程中得到實際應用。

3.3 實驗項目教學流程

學生可通過智能手機、PC等登錄大葉性肺炎及其診療虛擬仿真實驗項目，了解和熟悉課程簡介、實驗目的與原理，預習實驗內容。并按照教學流程依次開展本項虛擬仿真實驗，教學流程如圖3所示。

（1）PBL前VSE。通過實驗操作視頻，使學生在課前對整個虛擬動物實驗有系統、全面的了解；之后進入動物虛擬實驗環節。以虛擬家兔為操作對象，開展多因素對呼吸系統功能影響的虛擬實驗、缺氧虛擬操作實驗、抗菌藥虛擬實驗等，系統對操作結果反饋，使學生熟練掌握實驗操作方法，并對學生進行虛擬實驗考核，為開展PBL案例討論奠定基礎。

圖2 系統人機交互界面

圖3 教學流程框架圖

（2）PBL案例討論。以小組為單位，綜合運用基礎醫學知識，開展呼吸系統疾病——大葉性肺炎PBL臨床典型案例討論。

（3）PBL后ESP。以ESP虛擬病人為操作對象，模擬臨床大葉性肺炎患者的典型臨床表現、血氣改變、重要器官的病理和病理生理變化等；通過語音問診對病情進行評估、填寫電子病歷并作出診斷、選擇治療方案并輔以藥物治療。觀察病人生理指標、血氣分析、循環和呼吸等的變化，最后解答案例思考題。通過虛擬實驗的操作和實驗結果反饋，使學生掌握大葉性肺炎的病因、發病機制、臨床表現、臨床診斷及治療原則，系統將自動記錄每位學生的訪問信息、每次操作和考核的結果。

3.4 實驗項目評價體系

本項目評價體系包含虛擬實驗和PBL案例討論兩部分，課終總成績采用百分制計分，其中虛擬實驗占60分，PBL案例討論占40分。

（1）虛擬實驗部分。在PBL案例教學前的VSE環節，以虛擬家兔為操作對象，開展多因素對呼吸系統功能影響的虛擬實驗、缺氧虛擬操作實驗、抗菌藥虛擬實驗等，有練習模式和考核模式，系統會自動記錄學生的操作步驟和成績。在PBL案例教學后的ESP環節，通過語音問診對病情進行評估、填寫電子病歷，作出診斷、選擇診療方案并輔以藥物治療等對虛擬病人進行救治，最后解答案例思考題；系統將自動記錄學生的訪問信息、每次操作和考核結果并進行自動統計，便于教師對學生的學習情況進行實時評價。

（2）PBL案例討論部分。主要對學生參加PBL討論的態度、過程和效果等進行評價，包含學生互評、學生自評、教師對學生進行評價等部分。

4 實驗項目的特色

4.1 虛實結合，夯實呼吸系統基礎醫學知識

在開展相關案例PBL討論前，學生通過成都醫學院國家級虛擬仿真實驗教學中心平臺——中國數字人解剖系統、機能學虛擬實驗系統和形態學數字化教學系統，從基礎醫學的角度，通過3D動畫及動物虛擬實驗操作，牢固掌握呼吸系統的解剖學結構，呼吸的生理過程，肺通氣和肺換氣的影響因素及呼吸功能評價指標體系，常用的血氧指標體系，缺氧以及缺氧對細胞、組織、呼吸系統、循環系統及神經等系統的影響等基礎知識。

4.2 以虛補實，豐富臨床典型案例

大葉性肺炎是基礎醫學教學大綱中明確要求學生掌握的內容，但其動物模型制作復雜，生物安全性要求高；且近年抗菌藥物的使用，大葉性肺炎臨床典型案例較少見，學生在基礎階段開展臨床見習教學實施難度較大，影響教學效果。本項目依托ESP虛擬病人，可以直觀通過大葉性肺炎虛擬病人反復練習，使學生獲得充分的學習機會，鞏固對大葉性肺炎PBL討論的學習成果。

4.3 夯實基礎，促進基礎與臨床之間的良好銜接

通過臨床前“基礎醫學綜合PBL課程”配套開展本實驗項目的學習，既能綜合應用解剖學、生理學、病理學、病理生理學及藥理學等基礎醫學理論和基本操作，也能促進基礎醫學和臨床醫學良好銜接，使學生掌握臨床大葉性肺炎的主要臨床癥狀、體征、病理變化及其治療原則，為后續臨床課程學習打下堅實的基礎。

4.4 興趣驅動，增強學生學習的主觀能動性

本實驗項目通過大葉性肺炎PBL案例教學前VSE實驗，復習基礎醫學知識要點，通過大葉性肺炎PBL案例教學后對ESP虛擬病人的操作和觀察，實現了PBL討論與虛擬實驗相結合、臨床病例與ESP虛擬病人相結合，符合國家倡導的“早臨床、早科研、早社會”教育方針，既提升了學生運用基礎醫學知識的綜合分析能力，又促進了學生盡早接觸臨床，增強學生學習的興趣和主觀能動性。

5 實驗項目建設效果

大葉性肺炎及其診療虛擬仿真實驗項目主要面向成都醫學院五年制臨床醫學專業（含卓越醫生試點班）三年級本科生和研究生開放。目前。該項目已獲得2018年四川省省級示范性虛擬仿真實驗教學項目及2018年成都醫學院校級教育教學改革重點項目的支持，完成了大葉性肺炎及其診療虛擬在線教學平臺建設（http://e-lab.cmc.edu.cn/virlab/pbl/index.html）。根據網站后臺統計數據，截至2019年1月，該在線教學平臺的使用已達到3143人次。此外，為實現兄弟院校間資源共享，項目組已與寧夏醫科大學、廣西醫科大學等6所高校開展戰略合作，在相關院校試點使用、深化合作，共同推廣醫學虛擬仿真實驗教學。

6 結語

大葉性肺炎及其診療虛擬仿真實驗項目基于項目組前期PBL教育教學改革成果和臨床教學經驗的積累，很好地解決了基礎醫學階段臨床見習時間短、所見典型病例少的難題，開辟了基礎醫學階段臨床思維能力訓練的新途徑，為醫學教育及資源全面開放共享提供新手段[12]。由于該實驗項目是新開發項目，可供選擇的虛擬實驗項目還不夠豐富，平臺的集約化程度不夠高。項目組將對該項目進行以下改進和完善：

（1）基于ESP系統，根據基礎醫學教學方法改革、課程整合和以器官系統為中心等教改需求，進一步建設和更新ESP教學案例，如：COPD、哮喘、一氧化碳中毒等；

（2）走出去、請進來，積極參與全國虛擬仿真實驗教學經驗交流活動，邀請兄弟院校領導、專家、同行參觀指導，發揮示范推廣作用，促進基礎醫學虛擬仿真實驗建設；

（3）面向全校各專業本科生、研究生、住院醫師開放，并輻射到西部地區的醫學院校和衛生職業學院，擴大虛擬仿真實驗教學的受益面。

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Construction of virtual simulation experiment project for lobar pneumonia

LI Minhui1,2,3, FENG Jun1, DENG Fengmei1,3, HU Xiaosong3, LIN Yousheng3, ZHANG Qilan3, YANG Ping1,3

(1. National Medical Virtual Simulation Experimental Teaching Center for Medicine, Chengdu Medical College, Chengdu 610500, China; 2. Experimental Center for Scientific Research, Chengdu Medical College, Chengdu 610500, China; 3.Department of Basic Medicine, Chengdu Medical College, Chengdu 610500, China)

In order to improve the effect of practical teaching of respiratory system, the project of virtual simulation experiment teaching for lobar pneumonia and its diagnosis and treatment is put forward. Based on the accumulation of technology and software system in virtual animals and virtual standardized patients in Chengdu Medical College, the experiment of virtual animals and virtual standardized patients in respiratory system is carried out. The project construction includes resource construction, process construction, content construction, platform construction and sharing service construction, which gives full play to the role of virtual simulation experiment in basic medicine teaching, promotes the effective link between basic and clinical, and opens up a new path of virtual simulation teaching resources for clinical thinking training.

lobar pneumonia; virtual simulationexperiment; standardized patient; construction of experiment project

G642

A

1002-4956(2019)09-0096-04

2019-02-21

四川省示范性虛擬仿真實驗教學項目（川教函〔2018〕562號）；成都醫學院教育教學改革重點項目（JG201801）

李敏惠（1977—），女，四川簡陽，博士，副研究員，主要研究方向為免疫學及腫瘤生物學。

E-mail: 252710700@qq.com

楊平（1977—），男，遼寧盤錦，博士，教授，主要研究方向為醫學遺傳學及分子生物學。

E-mail: 920192655@qq.com

10.16791/j.cnki.sjg.2019.09.024