醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)

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［摘要］虛擬仿真項(xiàng)目跨越時(shí)間空間，有效彌補(bǔ)了醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的短板，醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是虛擬項(xiàng)目的載體，為培養(yǎng)高素質(zhì)醫(yī)學(xué)生提供了堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)。本文以遵義醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及成果為基礎(chǔ)，深入探討醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)要點(diǎn)。

［關(guān)鍵詞］虛擬仿真；實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心；學(xué)生培養(yǎng)

培養(yǎng)具有優(yōu)秀的職業(yè)素養(yǎng)，扎實(shí)的臨床實(shí)踐操作能力以及創(chuàng)新探索能力的醫(yī)學(xué)生是現(xiàn)階段國(guó)家和社會(huì)對(duì)醫(yī)學(xué)高等院校的要求[1]。《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于深化醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革的意見》和《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》等文件要求各高校創(chuàng)新醫(yī)學(xué)教育體系改革，深化醫(yī)學(xué)專業(yè)與信息技術(shù)深度融合。但醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在諸多問題，一是因?qū)嶒?yàn)設(shè)備貴重、耗材消耗較大等原因?qū)е聦W(xué)生實(shí)際操作機(jī)會(huì)少，不能有效驗(yàn)證理論知識(shí)，練習(xí)實(shí)驗(yàn)操作；二是實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相對(duì)單一，因醫(yī)學(xué)生人數(shù)過多，大多數(shù)高校醫(yī)學(xué)相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程基本以教師引導(dǎo)為主，學(xué)生自主學(xué)習(xí)方式少；三是部門實(shí)驗(yàn)因安全、倫理等問題導(dǎo)致無法開展，學(xué)生無法進(jìn)行驗(yàn)證[2-7]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目通過人機(jī)交互、人工智能等技術(shù)創(chuàng)造出逼真的虛擬環(huán)境[8-9]，為學(xué)生提供更好的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境和更多的實(shí)踐操作機(jī)會(huì)，這種嶄新的方式恰好能解決上述問題，通過虛實(shí)結(jié)合滿足醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的建設(shè)和應(yīng)用均依托于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

一、充分調(diào)研得出建設(shè)中的關(guān)鍵問題

通過文獻(xiàn)回顧法和調(diào)研法對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)中的問題進(jìn)行調(diào)研，先通過文獻(xiàn)回顧法對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)調(diào)研得出建設(shè)中存在的問題，然后通過調(diào)研虛擬仿真建設(shè)相關(guān)專家從中篩選出建設(shè)中的關(guān)鍵問題：一、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的如何遴選。二、采取何種方式進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)。三、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目如何應(yīng)用。

二、結(jié)合經(jīng)驗(yàn)闡述如何進(jìn)行建設(shè)

圍繞上述通過調(diào)研得到的建設(shè)中的關(guān)鍵問題，結(jié)合多年來自身建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)，逐一針對(duì)上述關(guān)鍵問題進(jìn)行分析并詳細(xì)進(jìn)行闡述解決。

（一）超前識(shí)變著手虛擬仿真硬件配置虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用依托于硬件持續(xù)建設(shè)。經(jīng)過多年發(fā)展，在硬件的建設(shè)過程積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，并獲得卓越的成效。2009年中心依靠“中央財(cái)政支持地方高校發(fā)展專項(xiàng)”初步建成人體解剖學(xué)、機(jī)能學(xué)、診斷學(xué)等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室。2017年依托“貴州省一流大學(xué)平臺(tái)建設(shè)”等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)，耗資800余萬元建成國(guó)家級(jí)醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心公共實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)：包含5間云桌面教室、2間VR實(shí)驗(yàn)室（60臺(tái)計(jì)算機(jī)及VR設(shè)備）、1間創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室（1臺(tái)圖形工作站、2臺(tái)攝像機(jī)及2套室內(nèi)攝影棚）。斥資190余萬元建成《高清數(shù)字解剖互動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)》（包含8間局部解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)室和1間系統(tǒng)解剖實(shí)驗(yàn)室）。醫(yī)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室與真實(shí)實(shí)驗(yàn)室都需要依托較為強(qiáng)大的硬件支持，硬件配置為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提供載體，在進(jìn)行硬件配置的過程中優(yōu)先考慮學(xué)科分布，哪些學(xué)科更適合應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并且結(jié)合學(xué)校發(fā)展規(guī)劃和學(xué)科評(píng)估規(guī)劃，確定學(xué)科進(jìn)行虛擬仿真硬件配置的先后順序。

（二）積極應(yīng)變加強(qiáng)虛擬仿真軟件建設(shè)以學(xué)生為中心，積極拓展虛擬仿真項(xiàng)目的涵蓋范圍，并大力支持虛擬仿真教學(xué)改革項(xiàng)目立項(xiàng)。根據(jù)實(shí)際教學(xué)情況和自身學(xué)科特色，結(jié)合各專業(yè)人才培養(yǎng)方案，構(gòu)建自主研發(fā)特色突出、教學(xué)資源共享、學(xué)科結(jié)構(gòu)清晰的醫(yī)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)綜合網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)教學(xué)資源涵蓋15個(gè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程，45個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，272項(xiàng)虛擬實(shí)驗(yàn)資源。虛擬仿真軟件數(shù)量79個(gè)（二維仿真軟件77個(gè)，三維仿真軟件數(shù)量2個(gè)），5個(gè)虛擬仿真項(xiàng)目擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，信息化資源達(dá)到125767Mb。依托VR實(shí)驗(yàn)室建成《遵義醫(yī)科大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)教學(xué)平臺(tái)-開腹闌尾切除術(shù)》《藥用植物學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)》和《實(shí)驗(yàn)室安全VR教學(xué)系統(tǒng)》等VR教學(xué)項(xiàng)目。虛擬項(xiàng)目的持續(xù)開發(fā)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)前進(jìn)的橋梁。中心根據(jù)不同專業(yè)的教學(xué)目的和實(shí)施方法，積極組織教師，學(xué)生開發(fā)新的虛擬項(xiàng)目，針對(duì)臨床醫(yī)學(xué)、護(hù)理學(xué)等專業(yè)，采用AR、VR技術(shù)在手機(jī)移動(dòng)平臺(tái)、電腦端開發(fā)新的虛擬項(xiàng)目。利用創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，由專業(yè)教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開發(fā)，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)，提升創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)水平。此外，在學(xué)校組織的2018年實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目（2年一度）申報(bào)中，中心大力支持虛擬仿真項(xiàng)目立項(xiàng)（虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目占實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革項(xiàng)目立項(xiàng)比例的21%），積極探索虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目在醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中開發(fā)和教學(xué)模式探索。

（三）主動(dòng)求變開展虛擬仿真教學(xué)教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行課堂教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生也可自行通過平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)和測(cè)驗(yàn)。僅2018年網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的教學(xué)記錄達(dá)到502304條，教學(xué)內(nèi)容涵蓋學(xué)校大部分專業(yè)。中心聯(lián)合外科手術(shù)學(xué)教研室利用VR實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行虛擬仿真項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)課開放，學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)預(yù)約平臺(tái)進(jìn)行預(yù)約，課上通過教師講解基礎(chǔ)知識(shí)要點(diǎn)、演示、學(xué)生自主練習(xí)的模式進(jìn)行教學(xué)。中心根據(jù)不同年級(jí)、專業(yè)的學(xué)生開放相應(yīng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程，如針對(duì)臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生開放《開腹闌尾切除術(shù)》《腸腸吻合虛擬項(xiàng)目》。中心積極聯(lián)合院系進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)技能大賽，增加虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)宣傳力度。2018年11月，中心針對(duì)臨床專業(yè)學(xué)生，與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院聯(lián)合聯(lián)合主辦的“首屆機(jī)能學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能大賽暨虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技能大賽”。參賽人數(shù)312人，占大二學(xué)生人數(shù)的28%，中心積極拓展網(wǎng)絡(luò)教育平臺(tái)資源共享業(yè)務(wù)，承接各類網(wǎng)絡(luò)考試，參加網(wǎng)絡(luò)考試人數(shù)達(dá)到30000余人次/年。依托虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，開展形式多樣的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)。一是第一課堂采用虛實(shí)結(jié)合的方式進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，真正的把虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)，作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一部分。二是充分利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的特點(diǎn)，可以使學(xué)生隨時(shí)隨地的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有效的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。三是開展虛擬仿真技能競(jìng)賽，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的興趣。

三、建設(shè)成果及展望

經(jīng)過多年的發(fā)展，持續(xù)堅(jiān)持共建共享的原則，以開發(fā)為手段，截止到目前，貴州省獲得的3項(xiàng)“國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目”全部為我校建設(shè)項(xiàng)目；以應(yīng)用為目的，近3年獲批教育部學(xué)校建設(shè)發(fā)展中心學(xué)校綠色發(fā)展研究基金1項(xiàng)；獲得“貴州省一流大學(xué)平臺(tái)建設(shè)”項(xiàng)目1項(xiàng)；獲批教育部第二批產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目2項(xiàng)；獲批貴州省教育教學(xué)改革計(jì)劃項(xiàng)目1項(xiàng)。持續(xù)更新軟件、硬件，大力開發(fā)虛擬仿真多模式教學(xué)，積極對(duì)外合作交流，近1年來應(yīng)邀外出講學(xué)次數(shù)8人次；中心接待其他高校專家參觀11次，參觀人數(shù)146人次。信息化教育是未來教育行業(yè)的重要組成部分，其特性決定了信息化教育在未來教育方式的多元與高效。堅(jiān)持虛實(shí)結(jié)合、以虛補(bǔ)實(shí)是醫(yī)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的中心原則。

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作者：趙智權(quán) 周萬津 李春鳴 葛正龍 楊俊偉 盧陽 羅毅 王曜暉 單位：遵義醫(yī)科大學(xué)