王麗，張彩華，姚齊穎，周俊俊，王睿，李華，呂莉，穆靖洲，李驄*

（大連醫(yī)科大學(xué)1 藥學(xué)院，2 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，大連 116044）

組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)課程是研究組織和細(xì)胞培養(yǎng)的技術(shù)方法，是基礎(chǔ)與臨床各學(xué)科進(jìn)行科研創(chuàng)新實踐與生產(chǎn)的必備基礎(chǔ)。課程在組織與細(xì)胞基礎(chǔ)理論知識的指導(dǎo)下，重點講授組織與細(xì)胞培養(yǎng)的實驗操作及研究方法，更偏向于實踐應(yīng)用和創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)。如各類實驗方法的原理、實驗方法的選擇以及應(yīng)用等。然而傳統(tǒng)的課堂授課與實驗教學(xué)方式，受到時間、空間及技術(shù)條件的限制，讓組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)課程無法實現(xiàn)更好的高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度[1]。

成果導(dǎo)向教育（outcome-based education, OBE）其核心強調(diào)“以學(xué)生為中心，以產(chǎn)出為導(dǎo)向，通過持續(xù)改進(jìn)提高教育質(zhì)量”。將學(xué)生的學(xué)習(xí)成果作為預(yù)期目標(biāo)，將“強調(diào)學(xué)習(xí)成果”理念貫穿于每個教學(xué)環(huán)節(jié)。由美國的Spady 率先提出后，目前獲得了廣泛重視和應(yīng)用[2，3]。在教學(xué)過程中讓學(xué)生明確該課程在將來工作中的實際應(yīng)用，緊密與科技前沿，實踐應(yīng)用相結(jié)合，教學(xué)過程中不斷修正教學(xué)目標(biāo)，循環(huán)往復(fù)，通過有目的性、持續(xù)、動態(tài)更新的學(xué)習(xí)過程，使學(xué)生最終成長為面向國家需要、具有中國特色的高層次拔尖創(chuàng)新人才和應(yīng)用型高素質(zhì)復(fù)合型醫(yī)藥人才。

近年， 隨著教育教學(xué)過程中不斷整合技術(shù)資源，借助計算機使虛擬現(xiàn)實技術(shù)、多媒體與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行多維交互，建立虛擬仿真實驗室（The Virtual Simulation Laboratory），對提升教學(xué)“可視化”起到了越來越來重要的作用。其在提升醫(yī)學(xué)生教學(xué)效果上也得到極大的運用，在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[4]。

基于組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)課程的特點和虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢，筆者設(shè)計組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)部分實驗進(jìn)行虛擬化設(shè)計，實現(xiàn)實驗教學(xué)虛實結(jié)合，從而拓展實驗教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，提升實驗教學(xué)的質(zhì)量和水平。筆者以“壁細(xì)胞胃酸分泌調(diào)節(jié)與奧美拉唑的抑制作用”為例，介紹基于OBE 理念的虛擬仿真教學(xué)模式在組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)課程中的應(yīng)用。

1 實驗?zāi)繕?biāo)的建立與教學(xué)內(nèi)容的篩選

基于 OBE 理念的教學(xué)活動，都需要結(jié)合實際應(yīng)用，設(shè)定教學(xué)目標(biāo)。預(yù)防和治療疾病，提高人民健康生活水平，是醫(yī)藥相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)的重要目標(biāo)。了解疾病發(fā)生及藥物治療機制對于開展臨床治療、開發(fā)新的治療方案與手段都具有重要意義。例如消化系統(tǒng)疾病一直是人群的常見病與高發(fā)病，胃酸分泌過多是常見的引起消化系統(tǒng)疾病的誘因之一。因此借助細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)了解胃酸分泌的調(diào)控機制，方便篩選通過抑制胃酸分泌，達(dá)到開發(fā)治療消化系統(tǒng)藥物的目的?；诖?，可以選取大鼠壁細(xì)胞原代培養(yǎng)作為主要實驗內(nèi)容，并給予不同因素作用，觀察其調(diào)節(jié)作用以及藥物的干預(yù)效果。但壁細(xì)胞原代培養(yǎng)耗時長，實驗操作繁瑣，成功率低，不適合短時間的本科教學(xué)實驗。故通過融合虛擬仿真技術(shù)，既能讓學(xué)生形象生動的完成此實驗，同時也能避免線下實驗的諸多問題。

2 虛擬仿真教學(xué)實驗的設(shè)計

隨著《關(guān)于加強醫(yī)教協(xié)同實施卓越醫(yī)生教育培養(yǎng)計劃2.0 的意見》的頒布，教育部提出加快實施“六卓越一拔尖”計劃2.0。醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)不僅僅滿足于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)，開始著眼于拔尖創(chuàng)新型高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)，以提高我國醫(yī)藥行業(yè)發(fā)展水平和國際競爭力。因此基于OBE 理念的引導(dǎo)，在虛擬實驗的設(shè)計應(yīng)體現(xiàn)“一體兩翼三性”的特點（圖1）。即以學(xué)生為主體，以線下和虛擬實驗為兩翼相互交叉，突出思想性、實踐性、創(chuàng)新性三個特性的建設(shè)。在“壁細(xì)胞胃酸分泌調(diào)節(jié)與奧美拉唑的抑制作用”的虛擬實驗中，“兩翼”表現(xiàn)為將學(xué)生線下學(xué)習(xí)的細(xì)胞計數(shù)方法融入到虛擬的壁細(xì)胞提取過程中。“三性”體現(xiàn)在在將實驗室安全、動物福利等內(nèi)容融入虛擬實驗中，提升學(xué)生人文素養(yǎng)及培養(yǎng)良好的實驗安全意識；通過以“患者就醫(yī)——藥物的臨床應(yīng)用”，導(dǎo)入實驗過程，與臨床實踐緊密結(jié)合；通過設(shè)定問題，設(shè)立小組討論環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生科研邏輯思維能力，同時鼓勵學(xué)生參加創(chuàng)新實驗設(shè)計，培養(yǎng)創(chuàng)新性。

圖1 虛擬實驗的設(shè)計要點Fig.1 Key points of virtual experiment design

3 虛擬仿真教學(xué)實驗的實施

本虛擬仿真實驗主要面向臨床醫(yī)學(xué)、藥學(xué)等專業(yè)本科教學(xué)使用。不同專業(yè)同學(xué)側(cè)重角度不同進(jìn)行學(xué)習(xí)，極大增加了教學(xué)的內(nèi)容的“可視性”。更形象直觀的虛擬仿真模式增加學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣，有助提高對知識的理解程度，大大提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。受到學(xué)生的廣泛好評。

基于OBE 理念的教學(xué)過程，弱化“一考定評”的傳統(tǒng)考核方式，突出對學(xué)生綜合分析能力的鍛煉與培養(yǎng),注重教學(xué)過程管理與學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價[5]，強調(diào)在實驗實施過程中，體現(xiàn)多元化評價方式，通過后臺實驗過程數(shù)據(jù)的收集，體現(xiàn)了過程管理及過程評價，客觀評價學(xué)習(xí)過程。融入團(tuán)隊討論評分，提高學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作意識。

通過虛擬仿真實驗的開展，彌補線下實驗條件的限制，有助于實驗內(nèi)容廣度和深度的拓展，如“復(fù)現(xiàn)”醫(yī)學(xué)發(fā)展史上經(jīng)典實驗，“觸電”高精尖技術(shù)等。通過虛擬仿真技術(shù)，為學(xué)生提供身臨其境的沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境， 多維度的真實體驗可達(dá)到更好的教學(xué)效果，這也是基于OBE 理念，設(shè)計虛擬仿真實驗的基本目的。

“3R”原則從提出到經(jīng)歷數(shù)十年發(fā)展，已經(jīng)在世界醫(yī)學(xué)界得到了廣泛承認(rèn)，確立了動物研究的基本倫理原則， 即∶ 替代、減少和優(yōu)化原則[6,7]。通過虛擬仿真實驗的推廣，替代活體動物實驗，減少實驗動物的使用，也使得醫(yī)學(xué)院校在進(jìn)行本科動物實驗過程中能最大限度的貫徹這一原則。

4 虛擬仿真教學(xué)實驗的未來

基于OBE理念設(shè)計組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)課程虛擬仿真實驗，教學(xué)目標(biāo)緊密與科技前沿，實踐應(yīng)用相結(jié)合，并在教學(xué)過程中不斷修正目標(biāo)，避免的“學(xué)”與“用”的脫節(jié)。有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)的實用性，為今后的臨床工作與研究奠定理論和實踐基礎(chǔ)。然而虛擬實驗項目的創(chuàng)作周期很長，從虛擬實驗構(gòu)思、腳本撰寫、程序運行，再到內(nèi)容不斷打磨，填充，以及后續(xù)的系統(tǒng)維護(hù)和更新，都需要較多的人力和財力的支持。因此，制定長期、系統(tǒng)規(guī)劃，建立可持續(xù)改進(jìn)的項目，以適應(yīng)OBE 理念的不斷調(diào)整，避免內(nèi)容“過時”，也是行之有效持續(xù)發(fā)展虛擬仿真教學(xué)的關(guān)鍵。

此外，通過校企聯(lián)合、校校聯(lián)合的方式，整合資源，形成優(yōu)質(zhì)虛擬仿真項目，實現(xiàn)虛擬仿真資源的共建、共管、共享，也有助于提高虛擬仿真教學(xué)平臺教學(xué)資源的建設(shè)。但也要注意，在虛擬仿真實驗項目共建過程中，需注意知識產(chǎn)權(quán)的分配問題。合理分配知識產(chǎn)權(quán)是共享平臺建設(shè)的基礎(chǔ)條件[8]。

基于OBE 理念進(jìn)行虛擬實驗的教學(xué)過程中，還應(yīng)注重教師隊伍的建設(shè)。虛擬實驗不拘泥于課本內(nèi)容，有助于教師將更多的科技前沿信息推送給學(xué)生，這對教師的知識儲備提出了更高的要求。同時，教師還應(yīng)掌握基礎(chǔ)的計算機及網(wǎng)絡(luò)操作知識，才能保證順利完成虛擬實驗授課過程。

總之，在OBE 理念的指導(dǎo)下，通過虛擬仿真實驗?zāi)芨玫膶ⅰ督M織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)》課程的知識性和實踐性展現(xiàn)出來。相信打造更加全面、創(chuàng)新的《組織和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)》虛擬仿真實驗教學(xué)平臺將是今后課程建設(shè)目標(biāo)，也必將是未來同類實踐性課程教學(xué)方式改革的發(fā)展方向。