虛擬仿真在醫學教育教學領域的應用研究

基于CiteSpace知識圖譜，探討虛擬仿真在醫學教育教學領域應用的熱點與前沿趨勢，為更好地開展醫學教育教學提供參考依據。納入從建庫至2023年12月31日發表在中國知網的654篇文獻進行計量學分析。研究表明：近20年來，虛擬仿真在醫學教育教學領域應用的熱度持續上升，但研究作者、機構間缺乏合作交流；虛擬仿真在臨床醫學、護理學等實踐需求較高的專業學科中應用廣泛，研究熱點集中于實驗教學、教學改革、教學模式、混合式教學、虛實結合、臨床實踐能力等方面。未來，應加強研究作者與機構間的合作交流，推進虛擬仿真等新興信息技術與教學改革相融合，創新教學方式方法，提高醫學教育教學質量。

關鍵詞：CiteSpa[A4] [建喬5] ce 醫學教育 虛擬仿真 實驗教學 教學改革

Research on the Application o[A6] [建喬7] f Virtual Simulation in Medical Education and Teaching Field

-- Visual Analysis Based on CiteSpace

QIAO Jianmin ZHAO Huili*

Jining Medical University Medical Comprehensive Training Center， Ji’ning， Shandong Province， 272067 China[A8] [建喬9]

Abstract： Based on CiteSpace knowledge graph， this paper explores the hot spots and frontier trends of virtual simulation in the field of medical education and teaching， so as to provide reference for better implementation of medical education teaching. The 654 literatures published on China National Knowledge Infrastructure （CNKI） from the establishment of the database to December 31， 2023 were included for bibliometric analysis. The research shows that the popularity of virtual simulation in the field of medical education and teaching continues to increase in the past 20 years， but there is a lack of cooperation and communication between research authors and institutions. Virtual simulation is widely used in clinical medicine， nursing and other professional disciplines with high practical demand. The research hot spots focus on experimental teaching， teaching reform， teaching mode， blended learning， combination of virtuality and reality， clinical practice ability and so on. In the future， it is necessary to strengthen the cooperation and communication between research authors and institutions， promote the integration of emerging information technologies such as virtual simulation with teaching reform， innovate teaching methods， and improve the teaching quality of medical education.

Key Words： CiteSpace; Medical education; Virtual simulation; Experimental teaching; Teaching reform

[1]。

[2]。虛擬仿真系統可以打破傳統醫學教育教學中的時間和空間局限，提升教學效果[3]。目前，虛擬仿真系統已被應用于醫學教育教學的多個學科領域[4]，并取得良好效果。

CiteSpace軟件，對相關文獻的年度發文量、研究機構與作者、研究熱點、發展趨勢與前沿進行可視化計量分析，為更好地開展醫學教育教學提供參考依據，為推進教學信息化建設提供支撐。

1 數據來源與研究方法

1.1 數據來源

and“醫學教育or醫學教學”為關鍵詞檢索中國知網，時間截止到2023年12月31日，剔除報紙文章、會議通知、資訊、簡介等類型記錄，共獲得有效文獻654篇，以此作為研究對象。

1.2 研究工具與方法

本文主要采用由美國Drexel大學陳超美教授及其團隊研發的CiteSpace軟件對虛擬仿真在醫學教育教學應用情況進行可視化分析，時間跨度為2003—2023年，時間切片為1年，數據閾值為Top N%=50%，針對有效目標文獻654篇進行整理分析。

2 研究結果

2.1 年度發文量變化與發表期刊分布情況

1所示，以橫軸為文獻發表年份、縱軸為發文量繪制圖譜，可見，第一篇文獻發表于2003年，發文量為1篇；2023年度為121篇。由圖1可知，2003—2013年為醫學領域虛擬仿真研究的起步期，總體發文量較少，趨勢呈緩慢增加。2014—2023年為快速增長期，發文量穩中有進，逐年增加，說明虛擬仿真在醫學教育教學領域受到越來越多的關注。發文量前5位的期刊為《中國高等醫學[A10] [建喬11] 教育》《中國醫學教育技術》《基礎醫學教育》《中國繼續醫學教育》《衛生職業教育》。

2.2 發文作者與機構分析

2所示。其中：節點越大，表示作者發文量越大；圓環顏色對應發文時區；節點連線表示作者合作研究發文情況。

M[A18] [建喬19] ≈0.749Nmax，Nmax為發文量最多作者的文章數量，發文量達到 M 篇以上的作者納入核心名單。在全部核心名單的發文數目，達到所有論文50%的情況下，意味著形成了核心作者群。經統計發現，該研究領域，馮軍發文量最大，為6篇，依據公式計算M≈1.8，因此，本研究中，核心作者的最低發文數為2篇。經過統計后，發現核心作者103人，共發222篇，占檢索所得發文總數33.9%，并沒有形成核心作者群，這說明作者之間聯系比較少，整體研究比較分散。對發文機構繪制Citespace圖譜，共有節點N=257個、連線E=115條、網絡密度僅為0.003 5，這說明各機構間的合作很少，暫未形成較好的作者合作網絡。

2.3 研究熱點與趨勢分析

2.3.1 關鍵詞共現分析

醫學虛擬仿真研究關鍵詞共現圖譜如圖3所示，共有350個網絡節點、431條連接線，清晰展示了研究重點與熱點。圓圈尺寸代表關鍵詞頻次，圓圈越大，表示出現頻次越高。節點的顏色表示不同時間，色彩更暖，表示出現年份越近；色彩更冷，表示出現年份越遠。

如表1所示，本文列出了該領域前20高頻關鍵詞。通過分析可知，除去“虛擬仿真”“醫學教育”“醫學”等主題關鍵詞外，與“教學”相關聯的“實驗教學”“教學改革”“實踐教學”“教學模式”出現頻次較高，尤其是“實驗教學”。結合中心性來看，“實驗教學”“實踐教學”“教學改革”“教學模式”“教學方法”具備高中心性，可以反映虛擬仿真在教育教學領域的推進主要是在實驗、實踐教學方面。此外，“虛擬仿[A22] [建喬23] 真技術” “虛擬仿真實驗” “虛擬現實技術”等新興信息技術不斷成熟，推進教學模式的改變、教學方法多樣化，加快了教學改革的進程。可見，近20年來，教師一直在嘗試將新的實驗技術和新的教學模式與方法應用到教育教學中，以期獲得較好的教學效果[3]。

高頻的學科領域包括“基礎醫學”“護理教育”“醫學微生物學”“臨床醫學”“醫學檢驗”，其中：“基礎醫學”“護理教育”“臨床醫學”“醫學檢驗”依然表現出較高的中心性，此類學科領域均為實踐性很強的學科[5]。

2.3.2 關鍵詞聚類分析

聚類表示相關文獻的研究主題和內容上的相似度，在一定程度上也反映研究熱點，通常認[A24] [建喬25] 定Q值＞0.3代表結構顯著、S值＞0.7 代表聚類具備較為理想的信度。

本文對關鍵詞進行標簽聚類，獲得16個聚類群，聚類模塊值Q為 0.848 1（＞0.3），平均輪廓值S為 0.969 6（＞0.7），說明聚類結構顯著，結果有較高的可信度。如圖4所示，選取6個最大的聚類群依次為“#0虛擬仿真”“#1教學改革”“#2教學模式”“#3護理教育”“#4實踐教學”“#5臨床醫學”。

2.3.3 關鍵詞Timezone圖譜

由關鍵詞Timezone熱點時序圖譜可知（如圖5所示）：2008年開始，“虛擬仿真”快速發展；2011年，“虛擬仿真”在“實驗教學”中被廣泛應用與嘗試，并推動教學模式、教學方法的改進；2015年，“教學改革”呈現高熱度，這與國家教學改革進程的推進相一致，此后，虛擬仿真教學更注重實踐教學領域，重視學生探索、實踐能力培養與臨床思維的培養，同時，教學模式不再局限于傳統模式，“翻轉課堂”呈現一定熱度，并在“醫學檢驗”“護理教育”“臨床醫學”“臨床技能學”等學科中開展應用；2020年，受制于新冠腦炎疫情影響，線下教學無法正常開展，“線上教學”模式發揮重要作用； 2022以后，在“新醫科”的背景下，基于虛擬仿真技術的“虛實結合”新型教學理念被廣泛關注。

圖5 [A28] [建喬29] 關鍵詞熱點時序圖[A30] [建喬31] 譜

2.3.4 關鍵詞突現分析

突發性關鍵詞的演變可以有效反映此領域的研究熱點的遷移與研究發展趨勢，強度越大，代表突現程度越強，越能代表該時期內最新的研究動態與發展趨勢。

對虛擬仿真在醫學教育教學領域應用的關鍵詞進行突現分析，排名前25的高頻關鍵詞突現如圖6所示?？傮w來說，醫學教育教學方面，虛擬仿真研究主題豐富、更新速度較快，大致可分為3個階段：2009—2012年為虛擬仿真起步階段，初步應用于醫學領域；2013—2018年為探索階段，“微課[A32] [建喬33] ”“慕課”等新興教學方法出現，與信息化技術相融合，整合教學資源，發展醫學學科建設；2019年以后，虛擬仿真等信息化技術的不斷成熟，促進教學模式向“混合式教學”轉變[6]。由突現進度條可知，2009年出現的“虛擬實驗”的熱度近年來持續存在，突現時間從2000年延續到2023年：2019年左右，突現關鍵詞有“翻轉課堂”“線上教學”“臨床醫學”；2021年出現的“教育”“混合式教學”“臨床實踐能力”呈現出高強度突現，成為持續至今的熱點。由此可見，虛擬仿真促進教學模式多樣化，基于翻轉課堂、網絡教學平臺的混合式教學模式被廣泛應用，對臨床實踐能力和操作技能有極高要求的“臨床醫學”更需要虛擬仿真等技術平臺提供模擬訓練機會。

3 討論

3.1 虛擬仿真應用于醫學教育教學中的必要性

“新醫科”背景下，新時代對醫科學生有新的培養要求，不僅要求學生們掌握基礎理論和技術方法，還要培養學生們探索精神和實踐能力[7]。受制于醫學教學醫療資源的缺少，學生全面參與的機會難得，不利于調動學生的積極主動性，難以培養出色的醫學人才。虛擬仿真作為有效策略，可以解決資源稀缺問題、豐富教學內容、降低成本和風險、開展綠色實驗教學[8]。

近10年來，信息技術的快速發展為虛擬仿真實驗系統的建設與應用提供了有力的支撐[9]，動畫仿真、可視交互仿真、多媒體仿真等一系列仿真技術應運而生，豐富了高等教育手段，提升了教學質量，在“基礎醫學”“護理教育”“臨床醫學”醫學檢驗”等學科領域被廣泛應用[10- 11]。圖譜顯示，虛擬仿真教學從基礎學科不斷向臨床實踐教學拓展，這與新時代對醫學生的職業素養要求密切相關。隨著虛擬技術的進一步發展，虛擬仿真平臺將在醫學領域起到舉足輕重的作用。

實驗教學體系信息化建設是重點研究方向[A38] [建喬39]

研究結果顯示，“實驗教學”為高頻次且高中介中心性節點，是連接其他關鍵詞的“交通樞紐”。培養學生將所學專業理論知識運用于臨床實踐是醫學教育最重要的環節，實驗、實踐教學為必不可少的途徑[12]。國家《教育信息化十年發展規劃（2011—2020 年）》明確要求，要推進信息技術與高等教育實驗教學的全面深度融合，不斷加強高等教育實驗教學優質資源建設與應用[13]。2013年，教育部提出建設國家級虛擬仿真實驗教學中心[14]，全國高校建立300余個國家級虛擬仿真實驗中心，有效改善了目前學生專業實踐教育中存在的不足，推動了實驗、實踐教學改革進程[15]。時序圖譜中，2023年出現的“虛實結合”節點正說明以虛擬仿真平臺為基礎，形成了以虛擬與實訓有機結合為特征的實驗教學體系。

從虛擬仿真在醫學教育教學領域近20年的發展歷程來看，完善實驗教學課程體系信息化建設仍是改革的熱點方向。發揮虛擬仿真教學優勢，將實驗教學信息化建設有機融入人才培養體系中，有利于促進創新型、應用型人才的培養。

3.3 醫學教育教學領域研究前沿趨勢[A40] [建喬41] 分析

2011年后，隨著信息化教育的不斷深化，以“微課”“慕課”為代表的新型教學方式開始在醫學教學改革中扮演重要角色，“在線教學”“混合式教學”“翻轉課堂”等高強度突現關鍵詞熱度持續至今。近年來的教育改革實踐表明，結合線上教學與線下教學眾多優勢的混合式教學模式在教育領域發揮重要作用[16]，采用混合式教學等教學模式，能夠有效克服傳統教學難以為學生提供更多合作學習機會的不足，既有利于培養學生探究能力，也使教學內容更生動、更豐富，說明基于虛擬仿真等新興信息技術與教學改革相融合仍是未來的研究趨勢。近年來，“臨床實踐能力”持續高強度突現，可見臨床實踐能力培養仍是教學的重中之重。醫學人才的培養歸根結底要立足于實踐能力[17]，知識過硬、能力出眾的醫學人才是健康中國建設的基礎。展望未來，虛擬仿真等新興信息技術發展方興未艾，如何將新興信息技術更好地與教學改革相融合，創新教學方式方法，改革教學模式，從而服務于醫學教育教學，是值得探究的課題。

4 結語

綜上所述，近20年來，虛擬仿真在醫學教育教學領域的研究熱度持續增高，在臨床醫學、護理學等實踐需求較高的專業學科應用較為廣泛，但研究作者與機構間合作不緊密。研究熱點集中于實驗教學、教學改革、教學模式、混合式教學、虛實結合、臨床實踐能力等方面。未來，仍需要不斷探索與實踐，加強研究作者與機構間合作交流，充分利用虛擬仿真教學優勢，推進虛擬仿真等新興信息技術與教學改革相融合，創新教學方式方法，提高教學質量。

本研究也存在一定的局限性，所納入數據來自于中國知網數據庫，樣本量較小且文獻前沿性稍滯后。未來，可以納入Web of Science數據庫，擴大樣本量，進行國際比較研究，以提供更加全面、精確的理論依據，進一步探尋該領域熱點趨勢。[A42] [建喬43]

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