李春生，申 震，肖慧杰，諶 通，郭明子，錢風(fēng)華

(吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院，吉林 長春130033)

外科醫(yī)學(xué)流程繁雜、操作很多,因此需要臨床醫(yī)師必須具備較高的手眼系統(tǒng)協(xié)調(diào)能力和熟練度,這就必須進(jìn)行較長時間的培訓(xùn),同時由于手術(shù)操作往往是不可逆的、有創(chuàng)的,因此外科實踐教學(xué)風(fēng)險也較大,同時,隨著醫(yī)療模式的改革以及病人維護(hù)合法權(quán)益意識的增強(qiáng),對醫(yī)學(xué)生臨床應(yīng)用基本技能的提高以及臨床應(yīng)用中實際問題的處理,也成為了目前醫(yī)學(xué)教育改革亟待解決的問題。將虛擬仿真技術(shù)導(dǎo)入醫(yī)療臨床實踐教學(xué)中的非常有效的方式,也適應(yīng)于高等教育醫(yī)學(xué)教育體制改革,是高等教育醫(yī)學(xué)教育信息化的必要產(chǎn)物,為醫(yī)學(xué)教育的臨床應(yīng)用技術(shù)教育開拓了一種全新的教學(xué)方法[1-2]。

1 外科臨床教學(xué)現(xiàn)狀

當(dāng)前的外科臨床實踐教學(xué)模式仍然以“填鴨式”的教學(xué)方式,教師教學(xué)是主導(dǎo),卻沒有做到以學(xué)生為中心,不利于學(xué)生發(fā)散思維的訓(xùn)練與形成。學(xué)生臨床操作動手機(jī)會少,但很多內(nèi)容都可以選擇通過視頻觀看的方法開展實際課程,學(xué)生在上課時體驗感差,學(xué)生也缺乏主觀思考,創(chuàng)新思維受到限制。

2 外科虛擬仿真平臺的特點(diǎn)

腹腔鏡闌尾炎手術(shù)虛擬仿真平臺，由我校與上海“夢之路”公司合作開發(fā)，已獲得教育部批準(zhǔn)，通過3D顯示、模擬操作的方式真實的創(chuàng)造了闌尾切除術(shù)的實習(xí)機(jī)會，避免了風(fēng)險同時又可以反復(fù)練習(xí)，使學(xué)生獲得充分的學(xué)習(xí)機(jī)會，得到充分鍛煉，從而熟練掌握教學(xué)要求的基本技能、基本操作。由于學(xué)生已經(jīng)通過線上練習(xí)獲得了良好的操作熟練度，在人形模擬器上操作時效率更高，可以獲得更好的實習(xí)效果，同時大大節(jié)省了實習(xí)成本。該課程體系教學(xué)通過綜合運(yùn)用各種高質(zhì)量的教學(xué)圖譜、示意圖、動畫、視頻等，充分調(diào)動了我校學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)工作興趣與活動積極性,從而大大提高了課堂學(xué)習(xí)效果。

2.1 構(gòu)建急性闌尾炎知識、技術(shù)與方法的系統(tǒng)培養(yǎng)教學(xué)內(nèi)容體系

急性闌尾炎的虛擬仿真實驗教學(xué)項目,內(nèi)容包括了闌尾切除術(shù)前準(zhǔn)備工作和術(shù)后操作等內(nèi)容,以實現(xiàn)了急性闌尾炎有關(guān)理論知識、技能和方法的有機(jī)融合,從而加深了學(xué)習(xí)者對急性闌尾炎有關(guān)理論知識的系統(tǒng)化的了解與把握,進(jìn)一步提升了臨床實踐教學(xué)效果。

2.2 建立“三結(jié)合”的實驗教學(xué)方式方法

即課內(nèi)課外結(jié)合，線上線下結(jié)合，虛實結(jié)合。課堂上應(yīng)用急性闌尾炎虛擬仿真實驗項目資源，形象而直觀地講解相關(guān)知識、技術(shù)與方法，加深學(xué)生對知識的理解；課下學(xué)生通過人機(jī)交互功能實現(xiàn)學(xué)生可模擬操作反復(fù)多次練習(xí)，使學(xué)生掌握操作流程、基本技能、手術(shù)步驟，提高學(xué)生對基本操作和臨床工作的實踐能力；同時，急性闌尾炎虛擬仿真實驗項目將課堂、圖書館、醫(yī)院搬上學(xué)生的個人電腦屏幕，拓展學(xué)生知識面，提高學(xué)生創(chuàng)新思維能力。通過模擬真實環(huán)境下的各種仿真器械、場景和操作，學(xué)生再用模擬人、動物實踐操作訓(xùn)練，實現(xiàn)虛實結(jié)合，逐步提高學(xué)生理論聯(lián)系臨床實際的能力，見圖1。

圖1 腹腔鏡闌尾手術(shù)虛擬仿真“三結(jié)合”的實驗教學(xué)模式

2.3 建立有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)的開放環(huán)境

采用了3D仿真、VR技術(shù)、AR仿真技術(shù)、動漫仿真技術(shù)以及各種新型現(xiàn)代信息技術(shù)，并進(jìn)行綜合集成運(yùn)用,達(dá)到的立體、直觀、形象、全方位地實現(xiàn)可視自動化的開放式網(wǎng)絡(luò)教學(xué)學(xué)習(xí)環(huán)境,并有效率地實現(xiàn)了教學(xué)資源共享,提高教學(xué)質(zhì)量。利用學(xué)生的上機(jī)學(xué)習(xí)時間、學(xué)生上機(jī)實際操作學(xué)習(xí)狀況、與學(xué)生問題互動狀況等綜合考核學(xué)生的實驗成績,并建立了多元化實驗考核評估方法,以引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動性,強(qiáng)化學(xué)生操作訓(xùn)練的規(guī)范性,促進(jìn)學(xué)生積極思考、主動探索。

3 實驗內(nèi)容

腹腔鏡下闌尾手術(shù)的實踐教育主要由課前通過網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行自主培訓(xùn)預(yù)習(xí)、集中培訓(xùn)面授、實驗設(shè)備分組(采用傳統(tǒng)硬件實驗設(shè)備和現(xiàn)代虛擬軟件仿真實驗設(shè)備相結(jié)合)等三個組成部分共同構(gòu)成。

3.1 課前網(wǎng)絡(luò)平臺自主學(xué)習(xí)

學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行自主學(xué)習(xí),內(nèi)容主要涉及腹腔鏡闌尾切除術(shù)的教學(xué)課件、觀看錄像、網(wǎng)絡(luò)虛擬練習(xí)等。讓學(xué)生掌握全部作業(yè)流程和重點(diǎn)、難點(diǎn),從而促使學(xué)生形成了自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

3.2 集中面授

在教師的引導(dǎo)下，采用線上、線下混合模式進(jìn)行集中授課。教師引導(dǎo)學(xué)生反思，解答學(xué)生在自主測試和練習(xí)中所遇到的問題。學(xué)生之間相互點(diǎn)評操作者的亮點(diǎn)和不足，最后教師重點(diǎn)做指導(dǎo)性點(diǎn)評。

3.3 實驗分組

運(yùn)用了傳統(tǒng)仿真設(shè)備與虛擬現(xiàn)實仿真設(shè)備相結(jié)合的“虛實結(jié)合”模式。首先,學(xué)生在傳統(tǒng)的模擬設(shè)備上反復(fù)完成腹腔鏡闌尾手術(shù)動作,然后學(xué)生間彼此討論,由老師進(jìn)行引導(dǎo)。最后,學(xué)生將在虛擬仿真裝置上完成腹腔鏡及闌尾切除術(shù)的虛擬仿真操作訓(xùn)練及考核。虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng),提供了腹腔鏡闌尾切除術(shù)的臨床案例情景、使用物品的準(zhǔn)備、操作過程、實際工作情景等內(nèi)容,以盡可能地反映臨床的實際情景。學(xué)生由此也能夠了解實驗操作的適應(yīng)證與禁忌證、實驗過程、作業(yè)的重點(diǎn)與難點(diǎn),以及注意事項，見圖2。

圖2 吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院腹腔鏡闌尾炎在線虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)展示

4 教學(xué)效果評價

老師通過虛擬仿真訓(xùn)練體系的客觀指標(biāo)、各個小組的實際成績和互評結(jié)果等一系列內(nèi)容,對學(xué)員做出了多元化評估。同時,在教學(xué)任務(wù)完成后,對學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查研究與座談反饋,具體內(nèi)容主要涉及學(xué)生學(xué)習(xí)闌尾炎手術(shù)后虛擬仿真結(jié)果、實驗的態(tài)度、興趣,對實驗內(nèi)容的評價、難易程度,及學(xué)生對實踐課程改革成果的評論、對仿真模擬實驗的感受等幾個方面，獲得了較好的反響。我們曾針對正在進(jìn)行虛擬仿真培訓(xùn)的吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院2015級五年制臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)生展開了相關(guān)研究,問卷調(diào)查結(jié)果表明,96.2%的學(xué)生覺得虛實融合教學(xué)模式形式創(chuàng)新,大大調(diào)動了學(xué)習(xí)興趣;臨床技能方面獲益較大,提高了學(xué)習(xí)效果。參加教學(xué)的老師深刻體會到,在醫(yī)學(xué)虛擬仿真試驗平臺下,老師能夠圍繞實踐教學(xué)計劃,創(chuàng)新設(shè)計教學(xué)內(nèi)容,積極推動學(xué)校課程的深入改革。平臺還能夠為教師的教學(xué)科研活動提供載體,如運(yùn)用教師實訓(xùn)平臺開展專業(yè)課程項目化教學(xué)改革,研究科學(xué)而合理的學(xué)科教育評估方法和規(guī)范等。同時,積極推動實踐教學(xué)方法變革,并推動探究式教學(xué)方法的運(yùn)用。以項目探究為中心,學(xué)生帶著疑問尋找資料、設(shè)計方案,可以充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)、探究的主動性與積極性,使學(xué)習(xí)氣氛更加高漲,產(chǎn)生教與學(xué)的良性互動。

5 討論

5.1 促進(jìn)理論與實踐教學(xué)的深度融合

依托于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的虛擬仿真實踐教學(xué)方法和傳統(tǒng)的面授教學(xué)有著較大差別[3]。它突破了傳統(tǒng)教學(xué)在實驗時間、空間、人員上的限制,學(xué)員可以隨時、隨地、反復(fù)地完成虛擬教學(xué)實驗作業(yè),從而克服了傳統(tǒng)的實驗教學(xué)受實驗場地與學(xué)時的局限,讓實驗教學(xué)從時間與空間上都得以合理擴(kuò)展。它克服了以往教師臨床實踐中部分作業(yè)無法開展的問題,同時又經(jīng)過學(xué)生的不斷實踐,促進(jìn)了“以學(xué)生為中心”的更深層次教育,切實提升了學(xué)校課程的質(zhì)量。

5.2 豐富臨床教學(xué)方式，提升教學(xué)效果

外科虛擬仿真平臺課程是理論教育和實際間的重要銜接方式,臨床實踐課程和理論教育相得益彰,同時實踐教育手段也應(yīng)該更為豐富形象,更加真實地接近一線的工作場面,從而滿足培養(yǎng)學(xué)生實際操作能力的需要。虛擬仿真實驗利用了計算機(jī)技術(shù),以達(dá)到“虛實結(jié)合”的現(xiàn)場效應(yīng),使教學(xué)展示方式不僅拘泥于單純的2D表現(xiàn),而且充分調(diào)動了學(xué)習(xí)者的視、聽、言乃至軀干運(yùn)動等多種感覺系統(tǒng)。不僅能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使被動學(xué)習(xí)變成自主攝取,同時運(yùn)用了互動式人機(jī)教學(xué)模式,學(xué)生也能夠采用自主探究的學(xué)習(xí)方法,發(fā)展符合自身的學(xué)習(xí)記憶方法,從而培養(yǎng)創(chuàng)造性思維。教師把課堂教學(xué)的主動權(quán)讓給了學(xué)生,并進(jìn)行教學(xué)模式的全新改革,既顯著提高了課堂教學(xué)質(zhì)量的同時,又符合國家對實用創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求。

5.3 基于外科虛擬仿真平臺，構(gòu)建合理教學(xué)體系

課內(nèi)與課外緊密結(jié)合,線上線下緊密結(jié)合,虛實結(jié)合的教學(xué)方法,主要涵蓋了胃腸外科的基本知識和技術(shù),是在夯實本科生教育過程中所應(yīng)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)實踐操作技能能力的基礎(chǔ)上,又可以體現(xiàn)基礎(chǔ)課與專業(yè)課之間的雙向滲透性,既適應(yīng)于從醫(yī)學(xué)生到臨床醫(yī)師等各個階段和各種階段人員的實踐教學(xué),同時可以用于臨床操作技能的訓(xùn)練和考評之中,是全方位、多角度、深層次、系統(tǒng)性的實踐課程體系[4]。

5.4 外科虛擬仿真平臺在外科實踐教學(xué)中的不足

目前，本研究僅開展闌尾炎虛擬仿真實驗項目，針對外科其它操作性技能尚未開展。通過學(xué)員練習(xí)使用反饋來看，學(xué)員對現(xiàn)有急性闌尾炎虛擬仿真實驗平臺反應(yīng)良好，但受技術(shù)和研發(fā)限制，在操作過程中的感知效果、人機(jī)交互和力反饋效果缺少，降低了操作的真實感受[5]。今后要注重校校合作，以資源共享的方式豐富虛擬仿真教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化資源配置，避免重復(fù)建設(shè)。要注意結(jié)合科研工作,使科研成果向教學(xué)過渡,并培養(yǎng)學(xué)生的研究能力與創(chuàng)新能力。虛擬仿真教學(xué)內(nèi)容增加外科其它專業(yè)類訓(xùn)練項目、思維類訓(xùn)練項目、綜合類訓(xùn)練項目等，并將虛擬仿真標(biāo)準(zhǔn)化病人及虛擬仿真多站式考核中心作為建設(shè)內(nèi)容，從而最大限度的豐富教學(xué)內(nèi)容，拓展教學(xué)資源[6]。

6 結(jié)語

綜上所述,外科虛擬仿真平臺是促進(jìn)醫(yī)療臨床教學(xué)變革和創(chuàng)新發(fā)展的主要手段之一,是進(jìn)一步提升教學(xué)效益、提高教學(xué)效果的重要途徑,它作為傳統(tǒng)臨床教學(xué)方式的重要補(bǔ)充,應(yīng)該在臨床實踐教學(xué)中逐步推廣應(yīng)用。

作者簡介：李春生(1979-)，男，吉林長嶺人，副教授、副主任醫(yī)師，博士，教學(xué)總秘書，研究方向：胃腸結(jié)直腸外科。