產教融合共建醫工類虛擬仿真“金課”的研究

摘要：為解決醫工類齒科專業實踐教學中實驗資源短缺、技術人員不足等難題，構建高校教師與醫工類企業、IT技術團隊三方深度合作的虛擬仿真“金課”產教融合共建模式，三方共建醫工類齒科專業虛擬仿真線上線下混合實訓平臺，從共建模塊化實踐教學體系、共建安全適用的平臺架構、共建虛擬仿真“金課”教學配套資料、共管虛擬仿真“金課”等方面探索實訓平臺的建設內容，為同類醫科類專業的實訓平臺建設提供參考。

關鍵詞：產教融合；虛擬仿真“金課”；醫工結合

ResearchontheVirtualSimulation"GoldenCourse"ofMedicalIndustry

JointlyBuiltbytheIntegrationofIndustryandEducation

ZhuChaoting1XuBuguang2ZhangZhongyi3LinLili1

1.CollegeofMedicalDevice，ZhejiangPharmaceuticalVocationalUniversityZhejiangNingbo315100；

2.NingboLanyeMedicalEquipmentCo.，LTDZhejiangNingbo315100；

3.BeijingCenturySuperStarInformationTechnologyDevelopmentCo.，LTDBeijing100089

Abstract：Tosolvethemedicalclassdentalprofessionalpracticeteachingexperimentresourceshortage，technicalpersonnel，buildcollegeteachersandmedicalenterprises，ITtechnicalteamtripartitedepthcooperationofvirtualsimulation"gold"teachingfusiontobuildmode，threepartiestobuildmedicalclassdentalprofessionalvirtualsimulationonlinehybridtrainingplatform，frombuildingmodularpracticeteachingsystem，buildsafeapplicableplatformarchitecture，buildvirtualsimulation"gold"teachingmaterials，shouldvirtualsimulation"gold"toexploretheconstructionoftrainingplatformcontent，forsimilarmedicalprofessionaltrainingplatformconstruction.

Keywords：productioneducationintegration；Virtualsimulationofthe"goldlesson"；Medicalprofessionalsincombinationwith

“一帶一路”倡議和《國家創新驅動發展戰略綱要》等文件的實施，改善了我國中高等職業教育的發展環境，同時中高等職業教育也面臨轉型升級和進一步提高服務經濟社會發展能力的挑戰［1］。2017—2018年期間，國家陸續印發了《國家教育事業發展“十三五”規劃》《職業學校校企合作促進辦法》《關于加強實訓基地建設組合投融資支持的實施方案》等文件，為我國深化產教融合職業教育指明了方向［23］。2018年，教育部印發文件，要求開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作，并于年底明確國家虛擬仿真實驗教學項目為5大類“金課”之一的虛擬仿真“金課”［45］。

經過這幾年的共同努力，目前信息技術對教育的革命性影響已初步顯現，慕課、“金課”和虛擬仿真實訓課等各種課程都逐漸發展。為推動教育觀念更新、模式變革、體系重構，教育部提出要加快推進示范性虛擬仿真實驗教學項目建設，深入推進信息技術與高等教育教學深度融合，加快網絡優質教育資源建設與應用［67］。這為高校與企業產教融合共建虛擬仿真實訓平臺帶來了發展機遇。

目前已有部分高校的虛擬仿真“金課”已得到教育部的認定，其中工科類項目的產教融合共建實訓“金課”的效果良好，具有典型性。但是目前針對醫工類的虛擬仿真實訓“金課”的開發仍舊不足，這主要是因為醫工類課程屬于交叉學科，需要不同學科，不同專業的人員共同開發建設，其難度也要大于純粹的理工科項目。因此，通過產教融合共建醫工類虛擬仿真“金課”的實施，可以為后續其他交叉學科實訓課程的信息化提供思路和借鑒。

1國內外虛擬仿真實訓課程研究現狀

國外對于虛擬仿真技術在實訓課程的應用要早于國內。典型的有英國開放大學實驗室構建具有3D沉浸式環境，可支持遠程控制、虛擬儀器、交互式多媒體實驗平臺［8］。美國雷德蘭茲大學利用平板電腦開展野外實踐課程教學，對獲取的現場拍攝資料通過內置APP進行即時注釋和分析［9］。

我國從2018年開始建設國家虛擬仿真實驗教學項目，通過全國高校的共同努力，目前通過認定的課程達728門［10］。專業大類涉及電子信息類、機械類、管理類、藝術類以及生物科學類等61個類別。其中生物醫學工程類無認定課程，開發力度遠遠不足。目前有28門生物醫學工程類項目正在申報中，但主要集中在大型醫療器械的虛擬仿真實訓課居多，如CT、核磁共振等。缺乏目前行業熱門牙科類的虛擬仿真實訓課程的開發。

2課程建設目標

以我校醫用材料專業為例，以醫工科齒科增材制造實驗課程為依托，構建高校教師與醫工類企業、IT技術團隊三方深度合作的虛擬仿真“金課”產教融合共建模式；建設具有產教融合，校企合作特征的協同育人虛擬仿真教學范式；緩解醫工類專業實踐教學中實驗資源短缺、技術人員不足等難題，以期解決人才培養供給側與產業需求側之間的適應問題。

3課程建設內容

3.1共建模塊化實踐教學體系

高校教師、醫工類企業與IT技術企業共同制定實訓課課程標準。根據要求設置不同模塊，包括但不僅限于下述模塊：線下先導知識模塊、線上實驗公共基礎模塊、線上虛擬仿真模塊（可根據學生興趣和需求，分別設計3D數據獲取分模塊、3D打印模型設計分模塊和3D打印設備操作分模塊）、線下實操模塊（可根據線上仿真模塊學生進行自由組合，以完成整個實驗）等。其中核心模塊就是通過計算機建立的虛擬三維環境，系統完整地模擬實訓流程，展示實訓場景。

3.2共建安全適用的平臺架構

以IT技術團隊和高校教師為核心，將本項目實驗實訓“金課”依托于學校平臺。實訓服務器架設于學校，運行于公開網絡環境，支持IE、Chrome、Firefox等瀏覽器，提供全方位、多層次、多種類的虛擬仿真實驗學習服務，實現遠程教育和交互式操作、遠程測試、遠程診斷等功能。登錄賬號數、登錄IP范圍由IT技術企業和學校共同設置。虛擬軟件的器材場景采用MAYA建模，Arnold渲染器提供更逼真的效果。

3.3共建虛擬仿真“金課”教學配套資料

高校教師、醫工類企業與IT技術企業充分溝通合作建設擬仿真“金課”教學配套資料，包括交互操作指南、實驗基礎知識、實驗拓展素材等。交互操作指南包括實驗簡介視頻和教學引導視頻和實訓課設計目的、交互操作步驟、實訓注意事項等引導操作的內容。實驗基礎知識主要包括與實訓課配套的教師自制PPT或拍攝的視頻，內容為實驗目的、實驗設備、實驗步驟等。實驗拓展素材包括與課程相關的行業知識，如行業最新技術動態、醫療器械法律法規、實訓相關的國家及行業標準等，幫助學生加深實驗技能與操作的理解。

3.4共建虛擬仿真“金課”的運行制度

區別于傳統線下實訓課，虛擬仿真實訓“金課”有著移動性、即時性、參與性、情境性等特點，現行的實驗室管理制度與新型的實訓教學模式匹配度不足，因此需要校企合作共同制定新版實訓課規章制度。規章制度的主要內容包括網絡安全知識、知識產權保護和教學運行管理等方面。

4課程建設路徑

虛擬仿真“金課”產教融合共建模式（如圖2所示），是以高校教師為主導，以信息化、智能化思維深挖實驗教學內容，巧妙構思實驗流程，運用先進虛擬仿真技術實現實踐課程的高水平建設。其主要分為兩個階段：第一個階段為三方共建階段，核心思想為產教融合、虛實結合和兩性一度；第二個階段為運行及改進階段，通過申報項目、參加比賽和試運行等方式持續改性，加深產教融合，提高課程的完整性和趣味性。

5項目特色與亮點

5.1節省實驗成本

齒科類3D打印設備通常為數字光處理（DLP）設備，價值通常在5萬～10萬/臺，打印材料為光固化樹脂，無論設備還是耗材價格不菲，實現每個學生的動手操作難度大pFvQdRn+Ew+kTlpUu1V/Nw==，利用開發的齒科增材制造虛擬仿真實驗，可以讓學生全面了解實驗過程，把握齒科類高新技術發展的脈搏。

5.2縮短實驗時間

齒科類3D打印設備的使用關鍵在于前期數據處理及程序設置，這僅需十幾分鐘。其后續打印成型過程往往要耗費幾個小時，且無須其他特殊操作，一般學生在課堂上很難完整理解實驗過程，利用開發的齒科增材制造虛擬仿真實驗，可以有效節約時間，提高課堂效率。

5.3提高實驗安全性

通過在虛擬仿真實訓軟件中的線上學習，學生實驗流程中的注意事項有個沉浸式的感受，有了針對性的實操安全意識，尤其是3D打印存在激光危害、樹脂揮發的安全隱患，可以提前避免，并消除隱患。

結語

優秀的醫工類人才的培養需要社會給予極大的資源和經費。傳統的模式往往采用現場教學的方式，這就需要耗費大量的人力和時間成本。醫工類虛擬仿真系列“金課”的出現，使醫工類專業和對醫工感興趣的人員可以以較為低的成本接觸到不同醫療器械的核心技術，降低了醫工類技術的學習門檻。激發不同專業人才加入醫療器械的領域，促進高端、創新性醫療器械的研發。

參考文獻：

［1］蘭小云.工程技術研究中心產教融合模式的理性思考［J］.職教論壇，2017，31：5659.

［2］于爾東，毛慶，遲曉峰.高職院校“訂單培養，定向就業”校企合作新模式探究——以秦皇島職業技術學院審計專業“東審”訂單班為例［J］.人才資源開發，2019（9）：4849.

［3］孟可心.優化投資結構完善投資政策加強實訓基地建設——國家發展改革委發布《關于加強實訓基地建設組合投融資支持的實施方案》［J］.中國經貿導刊，2018（33）：1415.

［4］高遠.虛擬仿真實驗助推實踐教學起飛［J］.教育家，2018（23）：89.

［5］常亮，劉慧君，孫學軍，等.高校組織建設虛擬仿真實驗教學項目的思考——以河北大學為例［J］.實驗技術與管理，2020，37（12）：2932.

［6］教育部關于印發《教育信息化2.0行動計劃》的通知［EB/OL］.20180425.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201804/t20180425_334188.html.

［7］教育部辦公廳關于印發《2018年教育信息化和網絡安全工作要點》的通知［EB/OL］.［20180211］.http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201803/t20180313_329823.html.

［8］魏雪峰，楊現民.移動學習：國際研究實踐與展望——訪英國開放大學邁克·沙普爾斯教授［J］.開放教育研究，2014，20（01）：48.

［9］孫福萬.“虛擬學習”已進入現實［J］.中國遠程教育，2010（02）：32.

［10］趙思童.美國雷德蘭茲大學美育做法與啟示［J］.中國高等教育，2019（05）：6364.

基金項目：浙江省中華職業教育科研項目（ZJCV2022B53）

作者簡介：朱超挺（1989—），男，漢族，浙江寧波人，博士研究生，副教授，研究方向為醫療器械產教融合課程改革。