構建教育元宇宙醫學資源生態：創建“元解剖”實踐

【關鍵詞】 教育元宇宙；教育生態學；人體解剖學；虛擬現實；元解剖

中圖分類號：G642 文獻標志碼：B DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2024.09.016

強調以系統為基礎的崗位勝任力培養教育改革模式，以及與實際醫療實踐緊密結合的課程設置，是第三代世界醫學教育改革核心內涵［1］。其特點是培養醫學生的綜合勝任力，不僅具備臨床技能，還包括疾病預防、健康促進、溝通能力等多方面能力。強調以患者為中心，以衛生系統為基礎，是在全球范圍內對醫學教育體系進行的一次重要更新。為應對新時代高質量醫學教育的新要求，大健康、全過程、全人群、全方位的“新醫科”概念正式提出。“新醫科”背景下醫學基礎課程體系面臨著巨大挑戰［2］，在后慕課（massive open online course，MOOC）時代互聯網+教學環境新態勢下，教學團隊基于輕量化云原生擴展現實（extended-range，XR）引擎技術、數字孿生技術、區塊鏈技術生成現實世界的鏡像，以校企合作方式搭建教育元宇宙（metaverse）平臺。應用虛擬現實技術構建教育元宇宙醫學課程“元解剖”，通過大數據和真實記錄建立學習者的數字孿生學習畫像，并進行個性化評價。探究元宇宙背景下新型教育模式的可行性，為教育元宇宙醫學基礎課程建設、學習賦予源動力。探索教育元宇宙教學生態圈健康循環及可持續發展的新模式。

1 后慕課時代互聯網+教學環境新態勢

1.1 后慕課時代來臨，元宇宙新紀元開啟

自2008年始席卷全球，以廣泛的開放性、透明性、優質資源易獲取性為特征的MOOC給傳統高等教育帶來了巨大的沖擊；眾多的高校或高校聯盟加入在線教育中并于2013年在國內達到高潮。近十年的應用暴露出慕課的缺點：較低的課程完成率；缺失的即時互動、歡快而相互感染的學習氣氛；結構化的知識傳授并不完全適合分布式認知和高階思維能力，如批判性思維等綜合能力的養成；教學模式單一、設計簡單，無分類、分層的教學目標分析，難以適應個性化和人性化的學習需求，達不到高等教育眾多學科和不同類別課程的具體要求［3］。這些缺點隨著大數據云計算、高帶寬互聯網鏈接以及人工智能等新一代信息技術急速發展，將會有更好的解決方案。2021年元宇宙概念新提，開啟了互聯網新一代演變周期，高等教育進入后慕課時代：元宇宙新紀元。

1.2 后慕課時代互聯網+教學環境：教育元宇宙

1.2.1 元宇宙簡介

20世紀90年代初“元宇宙”首現美科幻小說《雪崩》（Snow Crash）中，描述人們生活和工作在一個平行于現實世界的虛擬時空網絡世界。元宇宙定義：是由數字化技術構建的，一個數字化虛擬世界和現實世界能夠在一定程度上共存共生的數字樣態［4］。元宇宙以人工智能算法、大數據和高性能計算平臺為驅動內核，以擴展現實技術和數字孿生技術等沉浸式技術將虛擬世界與現實世界融合，實現在虛擬空間中沉浸式體驗與現實世界相似的交互和活動。元宇宙不僅是技術的集合，也是社交的平臺。用戶可以在元宇宙中創建虛擬身份，與他人進行交流、合作和競爭。元宇宙鼓勵用戶生成內容，既是內容的創造者和編輯者，同時也是內容的使用者，共同塑造和影響元宇宙的發展。

1.2.2 教育元宇宙

元宇宙作為下一代互聯網發展的新形態將開啟未來數字教育世界新紀元。當前，元宇宙的部分應用主要體現在電子娛樂領域，隨著技術迭代升級將會不斷發展與演變，應用于虛擬世界多個領域，衍生出類似于現實世界中的產業生態，如旅游元宇宙、政務元宇宙等，其中教育元宇宙極大可能最先融入人們生活中。元宇宙豐富立體沉浸式體驗，符合教育行業的諸多特點，將給醫學教育領域帶來極其深刻的影響，教育元宇宙（edu-metaverse）一般性定義是指在通過利用元宇宙技術而創建的虛實融合的場景中進行師生教育活動，以虛實融生形態存在。教育元宇宙為教師、學生、管理者等創建數字身份，在虛擬世界中開拓教學場所，允許師生在虛擬的教學場所進行互動，為教師與學生創設了一種沉浸式的教學互動場景［5］。教育元宇宙的特性包含：一是感知交互能力，利用擴展現實的交互技術，結合三維渲染場景可以讓學生達到身臨其境、觸手可及的感知交互能力。二是角色互動能力，利用人工智能技術可以創建自己的虛擬化身［6］，并與虛擬老師和虛擬同學進行游戲化的互助互動，達到寓教于樂的學習效果。三是師生共創能力，可以最大程度輕量化應用場景，師生可以共同協作且隨時隨地進行教學內容的創作、修改與分享。教育元宇宙的核心：不僅教學，更是創造！

2 教育元宇宙下醫學教育新生態

2.1 教育元宇宙資源生態

教育元宇宙的資源生態包括教育元宇宙創建之初具備的原生資源，可基于底層開發框架進行應用程序或者資源開發；以及教育元宇宙系統運行過程中生成的過程資源，為師生探索和分析事物的發展變化、判斷學習行為規律提供關鍵的數據支持；還有由教師、學生及其他群體根據需求進行創造、分享的資源，具有可操控及可修改等功能的自創資源，以及協作創造的群創資源；另外利用人工智能技術實現的資源自我生產，賦予教育元宇宙自我生產能力的智生資源。這些資源構成了全新的資源生態，是未來醫學教育必須應對的數字資源，尤其是自創資源是教育元宇宙資源生成和發展的重要動力，是教育元宇宙重構醫學教育資源生態突破口。

2.2 教育元宇宙改變醫學教育理念

2.2.1 教師的教學理念

教育元宇宙條件下，智慧生成是師生協同并參照實驗數據進行的問題解決方案創新過程。教師可以根據教育元宇宙的全生命周期數據、智能決策推薦和實踐反饋數據等開展問題創新性解決、未來發展趨勢預測和知識創造等教學活動，為學習者的知識創造、靈感創新以及群體智慧等提供有力支持。醫學院校教師必須積極應對撲面而來的教育元宇宙時代，挑重擔迎挑戰，更新教學理念，尤其在新醫科背景下注重對現有臨床醫學、基礎醫學培養體系的升級，同時加強“醫學+X”交叉學科的建設，發展創新型、科技型、綜合化的醫學教育，培養卓越科技型醫生，高度契合新醫科需求。

2.2.2 學生的學習理念

跨入智能時代的學生，電腦、手機、視頻、游戲和互聯網都深深植根于求學生涯的各個階段。這決定了他們不同的學習過程和信息映射到不同的大腦功能結構。如何利用數字信息技術的發展來提高醫學教育的質量，使學生的數字素養、技能和學習偏好得到不斷滿足，已成為急需解決的新問題。為應對M時代（Meta-mess）的青年人對元宇宙有很強的適應能力和黏合能力，勢必構建符合國情的教育元宇宙“新體系”，包括優化培養方案、更新課程設置、改變教學模式等。

2.2.3 教育元宇宙改變醫學教育模式

傳統線上教育，學生只是參與者。學生用和現實世界相關聯的一個數字賬號登錄，參與一個事先搭建好的線上開放教育平臺諸如慕課、智慧樹、超星等。這些教育平臺只有毫無深度的二維平面窗口［7］，不可避免地束縛了學習者的自由。在不久將來的元宇宙高等教育（metaversity），學生是元宇宙高等教育世界最重要的一部分，以一個獨立的數字身份參與一個數字教育世界，可以是創造者也可以是被動參與者，或者可以兩者都是。在這里每個參與者在前人留下的宇宙基礎之上可以自由地自我創造，形成新的共識，主觀地塑造外部世界，發揮每個人的創造力，同時不可避免地成為元宇宙高等教育的一部分，進而影響之后的學生。當每一個學生既是塑造者又是被塑造者的時候，如何建設和維持一個健康的元宇宙高等教育生態，如何實現立德樹人課程思政在元宇宙高等教育中立足、站穩、守牢教育元宇宙思政陣地面臨巨大挑戰。醫學教育模式必需是多層次、多領域、多學科交叉融合的合作模式及持續性和實時性可保證的可循環的模式。項目組遵循多主體協同育人機制，建立跨學科的項目平臺，建設創新型元宇宙相關技術實踐基地，創建基于“輸入-輸出”循環模式教育元宇宙微觀生態圈，將教育生態學理論應用于教育元宇宙課程——醫學基礎課程人體解剖學的構建。實踐“新理論-新課程”創新模式，為培養精醫學、懂科技、引領時代的卓越醫學生服務。

3 教育元宇宙醫學課程“元解剖”構建實踐

3.1 產教合作重構教育元宇宙資源生態

教學團隊與產業企業合作，實踐循環教育生態學理論重構醫學教育資源生態，構建教育元宇宙醫學課程“元解剖”，見圖1。

3.1.1 遵循“醫教產研協同”機制，搭建教育元宇宙平臺

教學團隊基于輕量化云原生擴展現實引擎技術、數字孿生技術、區塊鏈技術生成現實世界的鏡像，與北京知感科技有限公司合作共同搭建教育元宇宙平臺（https：//www.bjb.cn/）。并在此平臺上創建醫學教育元宇宙課程，重構教育元宇宙資源生態。平臺不受終端設備及場地限制，可以隨時隨地通過WEB使用手機、平板、PC、VR/AR頭盔、全息屋系統等不同終端設備，登錄到該平臺進行沉浸式虛擬教學與實訓應用。平臺內教師可以通過真實的三維立體模型進行課程講授，便于學生對知識的理解和掌握。同時開放共享，各地教師可以通過平臺，隨時隨地與各地各院校學生身處同一虛擬場景中，對知識點進行深度剖析，從真正意義上實現資源共享，為學生創新能力、科研能力與實際動手能力的提高提供可靠平臺和資源保障。

3.1.2 依照模塊化、系統化開發教育元宇宙醫學課程體系資源庫

利用產業公司開發的無需編程基礎，操作簡單的虛擬現實內容快速創作系統威爾元創編輯器，創建醫學課程模塊化虛擬現實（virtual reality，VR）資源庫并上傳發布到平臺網站。模塊化設計資源庫契合以勝任力為導向的培養模式，將醫學基礎課程與臨床相關知識系統化整合，強化臨床技能與醫療服務能力，打造以能力輸出為目的的多學科交叉融合特色VR課件。

3.2 自創資源構建教育元宇宙醫學課程“元解剖”實踐

3.2.1 醫學基礎課程人體解剖學在教育元宇宙下新定義：“元解剖”

在教育元宇宙平臺中，教師可通過模型、素材及智能函數模塊定制需要的動作邏輯，設計課程交互點，添加相應動畫及文字標識，讓學生們通過一個全新的維度來直觀地理解正常人體結構。也可以指導學生組團一起制作真實的解剖學教學場景：在虛擬場景中，隨意三維轉動人體結構，細化到每個器官，與身體器官進行“互動”，在共同創作中讓學生更真實地理解肌肉、器官、神經和血管之間的相互作用。人體解剖學在教育元宇宙中教學一體，師生共創，源于解剖超越解剖的特性，將之稱為“元解剖”更為合適。

3.2.2 內容整合、學科融合、模塊化設計“元解剖”資源庫

參照執業醫師資格證考核模式，整合臨床相關知識，設計和臨床密切聯系的“活體示范課”［8］模塊VR課件；學科融合，按人體解剖結構系統設計如運動系統解剖基礎與臨床、呼吸系統疾病基礎與臨床等系列VR課件。傳承壯醫特色針灸，設計壯醫特穴臍環穴解剖與針灸實訓VR課件，創新壯醫特色療法推廣模式。加強基礎醫學課程臨床化與信息化，強化醫學生在校期間臨床化與信息化技能。設計模塊化VR醫學課程思政課件，實現立德樹人課程思政在VR課件中全覆蓋，賦予VR課程紅色基因，站穩守牢教育元宇宙思政陣地。

3.2.3 實踐循環教育生態學理論，構建教育元宇宙課程“元解剖”

教育生態學［9］結合了生態學的原理和教育學的理論，強調整體性和聯系性。循環教育生態學將循環經濟的原則應用于教育生態系統中，在教育領域強調資源的高效利用、減少浪費、循環再利用以及可持續發展，其目的是創造一個更加可持續、高效和動態的教育環境。強調教育是一個持續的過程，學習者在不同階段可以扮演不同的角色，如學生、教師、研究者等，實現知識的傳遞和再創造以及教育過程的循環性［10］，非常適合構建教育元宇宙醫學課程資源生態圈。團隊基于“輸入-輸出”循環生態教學理念：輸入——元宇宙技術人員培訓師生，掌握建設元宇宙環境下醫學課程虛擬教育平臺及人體解剖學VR資源庫相關技術；輸出——選擇并完成元宇宙教育平臺及模塊化人體解剖學VR資源庫建設任務，學生組隊主體參與元宇宙課堂及人體解剖學VR資源庫創造，成品反哺師生。在輸入-輸出過程中實現教育元宇宙資源循環構建，將循環教育生態學理論應用于“元解剖”課程建設，強化醫學生在校期間的臨床化與信息化技能。

4 “元解剖”構建實踐體會

通過輕量化XR技術構建的教育元宇宙醫學課程“元解剖”，可以在不犧牲用戶體驗的前提下，實現快速加載和運行，使得醫學生能夠在虛擬環境中進行解剖學的學習，提高了學習的互動性和沉浸感。利用數字孿生技術，可以創建現實世界的精確數字副本，使得醫學生能夠在虛擬環境中進行精確的解剖操作，同時減少對真實尸體的依賴。同時可以對學習者的操作進行實時評估，及時反饋，提高學習效果。也可以分析其學習習慣和能力，為個性化教學提供依據。通過區塊鏈技術，可以確保學習過程中數據的真實性、不可篡改性和可追溯性，為學習者建立可信的學習檔案。校企合作可以實現資源共享，包括教學資源、技術資源和人力資源，提高教育元宇宙平臺的建設效率和質量。實踐過程中最大的困難是對學習者的評價，需要校企共同努力重新開發教育元宇宙平臺評估模型和工具，系統地評估學習效果和用戶體驗。評價包含學習者參與度與貢獻度：在平臺上的行為，如停留時間、點擊率、導航路徑，為平臺創建資源等；成績與應用：考試、測驗、作業等知識掌握程度和理解深度以及將所學知識應用于實際解決問題的能力及技能訓練等。同時數字成癮與倫理安全也應提請重視［11］。

綜上所述，盡管TW//acWCChhCVkkLLRg8BnSE05huB1IK/jCzsdew2UA=目前只是初步開展教育元宇宙下醫學課程構建與應用，但元宇宙課程已經展現出其巨大的生命力。元宇宙是一個持續存在的空間，不受現實世界時間限制，能夠實現大規模用戶的實時互動。它不僅僅是一個虛擬空間，更是一個包含了社交、經濟、文化、教育等多個方面的復雜系統。基于元宇宙特性，教育元宇宙將以現實教育實景空間為核心，構建以資源生態建設、社會交往、探究性學習和智能評價系統等為關鍵環節的智慧學習空間，形成虛實共生和跨界探索的未來大學教育形態，對現今的教育理念會形成強大的沖擊。尤其面對當前宗教元宇宙、游戲元宇宙迅猛發展廣泛沉浸，加快元宇宙高等教育健康生態建設刻不容緩。

參 考 文 獻

［1］ 郭建如，王維民.新發展階段我國高等醫學教育改革探析［J］.國家教育行政學院學報，2022（7）：19-26，47.

［2］ 國務院辦公廳.關于加快醫學教育創新發展的指導意見：國辦發〔2020〕34號［R/OL］.（2020-07-17）［2024-08-02］. https：//www.gov.cn/gongbao/content/2020/content_5549881.htm.

［3］ 李悅.美國高校慕課發展研究［D］.保定：河北大學，2023.

［4］ 婁巖，徐東雨.醫學元宇宙［M］.北京：清華大學出版社，2024.

［5］ 王岳，陳晨，王亞平，等.醫學教育元宇宙學習環境架構探討［J］.中國數字醫學，2022，17（9）：45-47.

［6］ ZHANG X， CHEN Y， HU L， et al. The metaverse in education： definition，framework，features，potential applications，challenges，and future research topics［J］. Front Psychol，2022，13：1016300.

［7］ 魏開宏，蘇媛.國外元宇宙研究述論：熱點、堵點與愿景［J］.新疆師范大學學報（哲學社會科學版），2022，43（5）：121-139.

［8］ 凌雁武.人體解剖學實驗課引入活體示范課設計和思考［J］.右江醫學，2021，49（1）：75-78.

［9］ 顧軍，李平，許青春.基于教育生態學的產教融合創新生態系統構建——以電氣工程及其自動化專業為例［J］.南陽理工學院學報，2024，16（1）：98-101，128.

［10］ 吉麗君，戚春玲.生態系統觀下“醫學信息檢索” 課“三位一體” 混合式教學模式研究［J］.食品工業，2024，45（6）：230-233.

［11］ 李憲翔，紀詠梅，丁鼎.元宇宙賦能高校教育新形態：價值耦合、現實挑戰及應對策略［J］.教育理論與實踐，2024，44（24）：3-8.

（收稿日期：2024-08-02 修回日期：2024-09-09）