新醫(yī)科背景下虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在胚胎學(xué)中的應(yīng)用

連秀麗，劉玥，逄麗麗，王世鄂

（福建醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院干細(xì)胞工程與再生醫(yī)學(xué)福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；福建醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院組織學(xué)與胚胎學(xué)系，福州 350122）

2018 年教育部等三部委發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)醫(yī)教協(xié)同實(shí)施卓越醫(yī)生教育培養(yǎng)計(jì)劃2.0 的意見》指出：“把加快推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與醫(yī)學(xué)教育教學(xué)的深度融合作為改革的戰(zhàn)略選擇，推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)學(xué)教育”，用新技術(shù)共建共享優(yōu)質(zhì)醫(yī)學(xué)教育資源，建設(shè)400 個(gè)左右醫(yī)學(xué)國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目”[1]。同時(shí)，2020 年國務(wù)院辦公廳印發(fā)《關(guān)于加快醫(yī)學(xué)教育創(chuàng)新發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出“以新醫(yī)科統(tǒng)領(lǐng)醫(yī)學(xué)教育創(chuàng)新”為發(fā)展基本原則之一，并強(qiáng)調(diào)了智能醫(yī)學(xué)教育的重要性[2]。由此可見，虛擬仿真技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用對培養(yǎng)新時(shí)代醫(yī)學(xué)人才起到推動性作用。

1 早期胚胎發(fā)育與畸形篩查虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)背景

受傳統(tǒng)的教學(xué)環(huán)境和模式所限，部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容無法實(shí)現(xiàn)，例如：涉及人的實(shí)驗(yàn)材料不易獲取（如受精卵、羊水、精子等），且存在醫(yī)學(xué)倫理問題；儀器設(shè)備價(jià)格昂貴，維護(hù)成本高。操作難度大，技術(shù)要求高；課時(shí)的制約，很多實(shí)驗(yàn)無法在限定時(shí)間內(nèi)全部完成。因此，利用虛擬仿真技術(shù)，能夠設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)操作更加科學(xué)合理、實(shí)驗(yàn)過程更加清晰完整、知識體系更加豐富完善的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。使學(xué)生在短時(shí)間內(nèi)獲得更高效的實(shí)踐訓(xùn)練。相較于單一的理論教學(xué)，更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和對臨床診療手段的認(rèn)知。

2 早期胚胎發(fā)育與畸形篩查虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)施

2.1 整體設(shè)計(jì)

以不孕不育診斷為切入點(diǎn)，通過虛擬仿真技術(shù)，不受空間和樣本所限，再現(xiàn)了從不孕不育診斷、病因分析、胚胎活檢、胚胎冷凍、胚胎移植到胎兒畸形篩查等全過程。重點(diǎn)展示胚胎植入前遺傳學(xué)診斷、胚胎玻璃化冷凍、胚胎移植的過程，綜合組織胚胎學(xué)、診斷學(xué)、婦產(chǎn)科學(xué)等知識體系促進(jìn)學(xué)科交叉，注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的連貫性和整體性，激發(fā)興趣，提高學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)效果。項(xiàng)目設(shè)置了熒光原位雜交和玻璃化冷凍技術(shù)的交互實(shí)驗(yàn)，將基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)理論知識與胚胎操作技能相結(jié)合，拓展學(xué)生對生殖工程概念的了解和認(rèn)知，培養(yǎng)基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)技能扎實(shí)，兼?zhèn)渑R床思維能力的新時(shí)代“新醫(yī)科”人才（圖1）。

圖1 早期胚胎發(fā)育與畸形篩查虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)Fig.1 Overall design of the virtual simulation teaching project on early embryonic development and malformation screening

2.2 教學(xué)方法與過程

課前準(zhǔn)備：學(xué)生可隨時(shí)登錄該項(xiàng)目，根據(jù)提示預(yù)演相關(guān)實(shí)驗(yàn)操作，也可以通過課程教材、中國慕課、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等資源自主學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識；并且可通過該平臺進(jìn)行評論或提問，教師將在線反饋或答疑。

課堂學(xué)習(xí)：在教學(xué)過程中，教師利用“早期胚胎發(fā)育與畸形篩查虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”講解早期胚胎發(fā)育過程、輔助生殖技術(shù)、畸形發(fā)生等相關(guān)內(nèi)容，將抽象的理論知識和操作形象化、具體化。學(xué)生可登入該項(xiàng)目的學(xué)習(xí)模式，根據(jù)項(xiàng)目提示進(jìn)行操作演練，并完成相應(yīng)問題和實(shí)驗(yàn)報(bào)告。也可進(jìn)入自主設(shè)計(jì)模式，選擇不同的臨床案例，設(shè)計(jì)相應(yīng)的診療手段。在自主設(shè)計(jì)過程中，學(xué)生將進(jìn)一步強(qiáng)化掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。學(xué)習(xí)模式結(jié)束后，學(xué)生可切換至考核模式，在無提示的情況下完成全部操作，項(xiàng)目將出具所涉及的各知識點(diǎn)和各交互步驟的考核分?jǐn)?shù)與解析，并給出最終的綜合評分。

課后復(fù)習(xí)鞏固：學(xué)生課后可進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和強(qiáng)化訓(xùn)練，項(xiàng)目自動記錄并分析有關(guān)數(shù)據(jù)，如學(xué)習(xí)時(shí)長、實(shí)驗(yàn)操作或回答問題的正確率等。

2.3 考核評價(jià)

由臨床案例、操作考核與實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)綜合理論測試、項(xiàng)目拓展、思政課堂等多方面組成，項(xiàng)目將按照設(shè)定分?jǐn)?shù)比例給出綜合評分。

3 早期胚胎發(fā)育與畸形篩查虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目初步應(yīng)用效果

3.1 研究對象與方法

統(tǒng)計(jì)我校2021級醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生完成該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)成績。包括臨床醫(yī)學(xué)(5+3 一體化)、臨床醫(yī)學(xué)、口腔醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、眼視光、檢驗(yàn)技術(shù)等專業(yè)，共計(jì)學(xué)生數(shù)971 人。利用問卷星微信小程序發(fā)放“學(xué)生對該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目綜合評價(jià)”的問卷調(diào)查表。

3.2 結(jié)果

實(shí)驗(yàn)成績：總體成績90 分以上學(xué)生數(shù)占比為85%，80 ～89 分的為8%，70 ～79 分的為5%，69分及以下的為2%，并且各專業(yè)平均成績達(dá)到94 分以上（圖2，圖3）。說明學(xué)生對該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容能夠較好地吸收和掌握。

圖2 2021 級醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生的總體實(shí)驗(yàn)成績Fig.2 The overall experimental scores of medical students in the 2021 cohort

圖3 2021 級各醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生的平均實(shí)驗(yàn)成績Fig.3 Average experimental scores of students across various medical majors in the 2021 cohort

調(diào)查結(jié)果：隨機(jī)發(fā)放460 份問卷，收回有效問卷460 份，有效問卷回收率100%。調(diào)查問卷結(jié)果顯示，76.74%的學(xué)生對該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的教學(xué)效果表示滿意；70%以上學(xué)生認(rèn)為通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱岣邔W(xué)習(xí)積極性和主動性，提升自主學(xué)習(xí)能力，強(qiáng)化分析問題與解決問題的能力；80%以上學(xué)生認(rèn)為在培養(yǎng)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)學(xué)習(xí)態(tài)度和創(chuàng)新精神、科研及臨床思維能力等方面有所增強(qiáng)；85%以上學(xué)生認(rèn)為有助于個(gè)性化、多元化學(xué)習(xí)，促進(jìn)對臨床診療的認(rèn)知；82.83%的學(xué)生認(rèn)為該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)了基礎(chǔ)理論與臨床實(shí)驗(yàn)的融合性（表1）。以上數(shù)據(jù)表明，該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚣ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的能力，并且對推動基礎(chǔ)理論與臨床實(shí)踐相結(jié)合起到積極的導(dǎo)向作用。

表1 學(xué)生對早期胚胎發(fā)育與畸形篩查虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的綜合評價(jià)Tab.1 Comprehensive evaluation by students of the virtual simulation teaching project on early embryonic development and malformation screening

4 總結(jié)與展望

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的一個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，最早由19 世紀(jì)末美國的威廉·沃爾夫教授提出[3]。其作為一種新興的教學(xué)工具，能夠?qū)⒅R難點(diǎn)形象生動展現(xiàn)。對比傳統(tǒng)教學(xué)，具有更高效、節(jié)能、安全、可重復(fù)操作性等優(yōu)勢[4]。

在當(dāng)今信息化時(shí)代，許多的醫(yī)學(xué)院校采用了顯微數(shù)碼互動系統(tǒng)、數(shù)字切片庫以及數(shù)字胚胎等科技手段[5‐7]，以此來改善組織學(xué)與胚胎學(xué)以講授及示教為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式的課堂效果。但在整體實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，對于提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、邏輯思維與臨床思維、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題能力等方面還有待加強(qiáng)。因此，在新醫(yī)科總體戰(zhàn)略規(guī)劃要求下，我們建設(shè)了早期胚胎發(fā)育與畸形篩查虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，旨在為實(shí)驗(yàn)教學(xué)增添新形式、新方法、新內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)提升，并且堅(jiān)持“以實(shí)為主，能實(shí)不虛，以虛補(bǔ)實(shí)，虛實(shí)結(jié)合”的教學(xué)原則，充分發(fā)揮虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)輔助作用。在該項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)用過程中，結(jié)合師生反饋建議，將不斷完善和豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，優(yōu)化考核評價(jià)體系，為推進(jìn)組織學(xué)與胚胎學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革以及培養(yǎng)新時(shí)代新醫(yī)科人才奠定基礎(chǔ)。