多层次综合性虚拟仿真实验教学中心建设经验初探

蒲 丹，周 舟，任安杰，韩 英，赵 蓉，马俊荣，万学红

(四川大学 华西临床医学院，四川 成都 610041)

医学是一个实践性非常强的专业，对毕业生和在职人员的实践能力都有很高的要求，其中最为核心的部分之一就是对临床技能的要求。在以往的医学教育实践中，临床技能学习和训练很大程度上是在实际临床工作环境中、在真实的患者身上进行的。这种传统模式存在几个明显的弊端，譬如：不具备足够技能水平的学生直接参与对患者的操作会增加医疗事故风险；不符合医学伦理要求；单项操作的训练量和频次难以控制等[1-2]。随着近年来虚拟仿真技术的应用在医学教育领域逐步形成规模和体系[3]，国内外许多医学院校都开始投入大量资源建设以虚拟仿真实验教学模式为基础的临床技能培训设施。

1 虚拟仿真实验教学中心建设发展历程回顾

四川大学华西临床医学院一直重视医学生的临床技能培养。早在1996年，华西临床医学院(原华西医科大学)便建立了学院层面的临床技能培训中心。2000年，原华西医科大学与四川大学正式合并，更名为四川大学华西临床医学院，进一步加大了对临床技能培训方面的投入。2008年9月，华西临床技能实验教学中心(下称华西中心)被教育部授予“国家级临床技能实验教学示范中心建设单位”。在其后几年时间内，华西中心通过进一步整合资源、创新模式，实现了跨越式发展，先后获评为美国心脏协会(American Heart Association，AHA)[4]中国大陆首家认证培训基地、美国外科医师协会(American College of Surgeons，ACS)[5]亚洲首家认证教育机构、“国家卫生部内镜专业技术消化科培训基地”、“国家卫生部内镜专业技术呼吸科培训基地”、“国家卫生部内镜专业技术普通外科培训基地”、“国家医学考试中心国家医师资格考试实践技能考试与考官培训基地”、“国家医学考试中心心血管内科专科医师准入考试及心血管疾病介入诊疗考试基地”和“成都市科普基地”，今年还通过了英国皇家医师学院(Royal College of Surgeons，RCS)认证[6]。此外，华西中心还采用“校企共建共管”模式，与企业合作建立了内镜基础技能、眼科手术技能、模拟手术室和全科医师培训中心等6个共建实验室。其中包括，2011年四川大学与美国唐氏基金会签署捐赠协议，由唐氏基金会[7]出资1 000万元人民币，四川大学配套1 000万元资金，建立的采用全球最先进虚拟现实训练系统为基础的“华西唐氏虚拟仿真实验室”。目前华西中心拥有教学空间约10 000 m2，教学资产近1.2亿元，实验仪器设备共计2 632台，每年提供超过16万人学时的各种类型、各种级别的临床技能教学和培训。

华西中心是四川大学华西临床医学院在临床技能教学领域转型的一个节点和平台。通过这个平台，逐步实现了将医学教育中各种临床技能的初级学习阶段从真实临床环境向虚拟仿真环境的转移。这一转变为华西临床医学院带来了一系列正面的变化，如避免以无技能或低技能状态进入临床学习；避免在真实患者和医疗实践过程中学习可能遇到的安全、质量和伦理风险；以及使教学和训练过程具有了更好的均一性、可重复性和可控性等。

四川大学在建设临床实验教学培训中心实现从真实临床技能向虚拟仿真技能培训模式的转变过程中，采取了一系列策略和方法，逐步建成了一个多层次、综合性的虚拟仿真实验教学中心。本文旨在对其中的建设模式和经验从“多层次”和“综合性”两方面进行梳理总结。

2 虚拟仿真实验教学中心的“多层次性”特点

2.1 训练技术平台的多层次

虚拟仿真实验教学所采用的技能训练技术平台分为两大类3个层次。其中的两大类是根据是否使用动物、尸体和器官等实体性的材料进行划分。现有训练资源可被分为“虚拟仿真训练平台”和“实物训练平台”两类。在这两大类下，分别可分为3个层次。其中虚拟仿真训练平台按照设备的仿真度和技术先进性分为“中低仿真度设备”、“高仿真度设备”和“虚拟现实设备”3个层次；实物训练平台根据所使用的材料又分为“组织器官训练”、“动物实验训练”和“尸体手术训练”3个层次。

这样的分类、分层次配置是为了相应地针对不同程度的技能训练，同时兼顾虚实两个训练平台，全程覆盖从本科医学生到临床专科医师的技能训练过程。以1名本科生为例，首先会在中低仿真度的训练模型上学习基本临床技能，其中部分训练可使用组织器官作为训练材料，譬如缝合、创伤处理等。进入更高层次的技能学习后，学生则主要采用更高仿真度的模型和部分虚拟现实训练系统进行训练，譬如采用具有生理反馈功能的模型、手术和急救等场景模拟训练、临床思维训练系统等，同时还会参加一定数量的动物手术实验，主要学习外科的手术技能。针对更高水平的专科技能训练，我们主要采用虚拟现实、动物手术和尸体手术3种训练平台相结合的方式。

在临床技能实验教学平台的选择和组合上，不能单纯强调虚拟，也不能太过倚重于实物。二者作为技能训练的技术平台各有优势，也各有不足，譬如虚拟仿真平台胜在成本低，可重复性和标准化水平高，便于大规模、反复训练学生的单项技能，但不足在于，虚拟仿真平台始终无法达到实物操作所带来的真实感和感性的体验。相应的，采用实物平台进行技能训练可以让学生有更好的感性体验，但是其成本高等方面存在明显的不足。

作为专业的临床技能训练机构，我们在课程设置初期便会从各个方面考虑训练平台的配置，尽可能在保障训练效果的前提下，使成本等因素达到最优化。

2.2 课程设置的多层次

在设施和设备等硬件条件具备的同时，是课程配置。我们在课程开发、设置方面建立了一套相对完善的体制。在2009年通过美国外科医师学院认证之后，我们又在传统课程开发模式的基础上，参考美国外科医师学院的中心建设原理和课程开发流程进行了进一步的发展，逐步建立了针对不同层次学生的课程体系。

以泌尿外科技能训练课程体系为例，除前期的综合临床技能训练以外，泌尿外科的专科训练项目根据学生学习的不同阶段分设5个项目，包括“泌尿外科轮转实习生泌尿外科基本技能培训项目”、“住院医师规培轮转泌尿医师培训项目(3+2中的前3年住院医师)”、“住院医师规培泌尿定科培养医师培训项目(3+2中的后2年住院医师)”、“泌尿专科医师培训项目”和“继续教育培训项目”。这5个项目当中，除了第4个项目仍在筹建中的针对未来的专科医师准入制度[8]以外，其他几个项目均已按照泌尿外科医师的培养阶段形成了完整的课程层次，覆盖整个泌尿外科医师的培养和执业过程。其中需要注意的一点是，这样完整的课程体系开发和实施不是某一个部门能够实现的，而是需要与临床专业各科室进行非常深入的协作，从源头开始了解培养对象的需求，结合临床工作和执业要求设计课程，并在实施过程中根据临床实践的具体需求和变化进行动态调整。这个过程对于华西中心作为教学部门与临床科室之间的沟通、协作能力要求非常高。

2.3 师资队伍配置的多层次

除课程外，影响教学质量的另外一个关键因素是师资队伍。华西中心的师资队伍由教学人员和医辅人员两方面构成,当前专兼职人员共有350人，其中专职医师共有23名，兼职教师315名，专职医辅人员12名。在师资的选拔方面，所有承担教学的人员必须全部具有临床工作经验。根据培训的具体技能层次和类型，在课程设置当中会配置相应的师资，如基础临床技能一般都是由来自临床科室的研究生、住院医师或护士带教；要求更高的专科技能则选拔对应临床科室的主治医师以上级别医师直接教授或者组建团队带教；针对更高水平的专科技能训练，譬如上面提到的泌尿外科“继续教育培训项目”，则通常由临床科室主任牵头，由科室技术骨干组成团队授课。

技能训练课程和师资队伍是人才培养工作的核心。如何使这两个方面实现最优化的相互配合和支撑，最终产生最好的训练效果，我们采取的措施是:一方面内部探索，另一方面与临床各科室密切协作，同时向国内外同行挖掘资源。

在师资队伍建设方面，我们正在尝试引进企业人员参与技能教学过程，充分发挥企业人员专长的作用。参与华西中心技能教学的企业人员一般分为3类：

(1) 训练设备制造商和供应商的技术人员，这部分人员主要是为任教的教师和医辅人员提供设备使用和训练方面的技术培训与支持；

(2) 合建实验室的企业工作人员，这部分人员主要是直接负责在相应的合建实验室组织开展专科培训项目和教学活动；

(3) 合作企业的人员，这些人员主要是根据中心提出的训练和管理要求，开发相应的设备和软件，或者协助进行各种基础设施建设。

这些企业人员不能算是严格意义上的教师，但是他们的存在和参与对于华西中心教学工作和中心自身的发展具有很大的帮助。

2.4 网络体系的多层次

华西中心建设虚拟仿真教学中心对于网络的要求很高，将已经建成的和在建的网络整合之后可构成一个七级网络体系，包括：部分高端训练设备本身的网络功能；内部局域网；华西医院院内管理和视频转播系统；四川大学校园网；广域互联网(即传统意义的英特网)；洲际专网。我们强调加强网络建设有如下原因：

(1) 教学内容的传播需要。这种传播包括临床科室之间诸如手术视频等教学内容的内部交互，还有通过网络将临床教学素材向外的传播，同时还包括从外部获取教学资源，譬如正在进行当中的亚太高级网络(Asia-Pacific Advanced Network，APAN)[9]接入工作。亚太高级网络是一个全球教育机构之间的一个主干网，随着接入工作的完成，我们的教学资源将会呈几何级数的增加。

(2) 教学数据资源的积累需要。华西中心2012年度仅本科教学工作总量已经超过17万人学时，而且还在逐年增加。从数据资源的角度上来看，这个数量级已经具有了很高数据价值。随着教学流程和方法方面的进一步标准化，教学过程所产生的数据将具有很高的研究价值。同时，除了利用虚拟现实设备等设备自带的数据收集和联网功能外，还尝试与相关的技术单位合作，开发具有数据和网络功能的训练设备，为大数据时代的到来做准备[10]。

(3) 华西医院作为区域中心医院，对西部地区各级医疗结构有技术辐射的作用和责任，这也需要强大的网络支撑。华西中心在这个方向上的网络建设会逐步延伸到社区一级，将对社区层面的全科医师远程临床技能培训囊括进来。华西中心是成都市的科普基地之一，长期针对社会公众开展医学方面的技能宣传和普及工作，通过网络进行宣传既是一种很好的手段，也是大势所趋。

(4) 华西中心除了是教学部门外，还是一个科研部门。由于培训内容的特殊性和自身的大规模管理需求，需要引进和研发新的软硬件技术的重要平台，譬如基于网络和其他信息技术的自动化、后台化管理系统等。

3 虚拟仿真实验教学中心的“综合性”特点

3.1 培训对象和课程内容的综合性

培训对象涵盖了从本科到执业医师在内，包括临床医学、护理和医疗技术等专业的全部医学教学对象，并且针对不同层面的学习对象设置相应的课程。培训对象的综合性与上述的课程与师资的多层次结合，构成了一个完整的教学体系。

此外，我们还担负了对华西医院、医学院非医疗工作人员、四川大学非医学专业学生，以及社会公众的基本医学技能普及和训练责任。目前，我们长期对外开展的包括基本生命支持在内的免费基本医学技能培训，每年常规培训达到3 000人次以上。

我们的课程是针对具体培训对象进行设置的，因此培训对象的综合性也就相应形成了课程内容的综合性，覆盖临床相关的各个专业。

3.2 建设模式的综合性

从经济的角度上来讲，虚拟仿真实验教学中心建设是个投入很大的项目，因此，如何在建设过程中以最少的投入实现最大的建设效果，是建设者需要考虑的一个现实问题。我们采取了4个综合性的措施：

(1) 采用“校企共建共管”模式，以小带大，撬动资源投入。常规建设和运营资金主要来自四川大学、华西医院、华西临床医学院和上级主管部门，但是这部分的资金总量是很有限的，在华西中心1.2亿元的总资产当中占比较低，更多的投入是来自企业。这一建设模式即“校企共建共管”，其本意就是由四川大学华西医院、华西临床医学院提供设施和基础训练层面的设备，形成一个平台，然后由企业以合建实验室的形式投入全部或部分高端设备，并负责一定比例的运营工作。这种模式有其显著的优点是：一方面大大减少了四川大学在建设过程中的实际投入；另一方面借助企业的专业技术实力和资源，有效地提高了建设项目本身的技术水平和发展空间。目前华西中心共有6个合建实验室，以其中的“华西-强生微创外科培训中心”为例，该实验室的场地等基础设施由华西中心提供，强生公司则负责投入模拟训练箱等设备和专科器械，并在课程开发和实施过程中提供技术和管理支持。除此之外，中心在与强生公司北京学术中心[11]的合作过程中，还借助对方在课程开发、中心管理和网络建设等方面的具体优势，帮助中心提升内部实力。

(2) “两院合一”，全面提升课程开发与管理水平。所谓“两院合一”就是指华西医院和华西临床医学院二者合为一体。在这一模式下，各级研究生、住院医、医师和护理人员在医院从事临床工作的同时，还必须承担相应的教学工作，这就为华西中心提供了有保障的师资来源，最大限度地保障了技能教学课程的开发和实施与临床实践相结合，弥合教学与临床实践之间的脱节和差距，使技能教学的实践价值最大化，提高了人才培养质量。

(3) 抓住机遇，提升资质软实力。资质实力建设不是单纯获得几个头衔，挂几个牌子那么简单，其中的核心部分是通过资质建设梳理华西中心已有资源和已经做好了的工作，同时根据各种资质评价的要求提高仍然存在欠缺的方面，也就是我们常常提到的“以评促建”[12-15]。

各种资质评审都有具体的评审标准，这些标准从另一个角度来讲，对于华西中心建设是十分宝贵的指南。根据评审标准，我们一方面可以对已经具备的各种条件和已经取得的成果进行有序的梳理，更加清楚我们在建设过程中所处的位置；另一方面，我们还可以参照评审标准查找内部各方面仍然存在的问题，然后以资质评审为契机进行系统的建设和提升。以今年参加的“国家级虚拟仿真实验教学中心”评审为例，在评审之前，我们对于华西中心在网络建设方面的投入是碎片化的，并没有一个全方位、系统的指导思路，而这次的评审标准中专门有一个部分是针对网络建设的，这就促使我们更加深入细致地对我们内部的网络条件和建设规划进行了总结和整理，形成了一个“七级网络平台”的体系，这一体系既是对我们现有资源和建设成果的一个汇总，也是对我们后期建设方向的一个指导。正是由于有了这样一个指导方向，我们在结束评审之后，有针对性地选择了亚太高级网络(APAN)接入建设工作。目前我们在临床技能培训、考核等各个方向上已经取得了10余项国内外的权威资质认证，形成了一个综合性的资质体系，通过“以评促建”的过程，大大提高了实际建设和工作水平，对软实力提升产生了巨大的推动力。

(4) 合作研发，建立教学、科研、创新综合平台。在研发创新方面，我们的优势在于具有教学和培训的实践经验、规模、平台和具有创造力的人才，缺陷在于没有能够将数据和创新想法转化为实际产品的技术能力，这个格局恰好与企业技术强、平台弱的状况互补，使我们与企业在研发领域开展合作成为了可能。目前，我们已经与3家研发型企业建立了合作关系，分别在技能教学软件、中心内部管理软件和训练模型等硬件方面开展合作研发工作。这一模式的建立大大提高了华西中心的平台、数据和智力优势向实际产品转化的能力，将逐步使华西中心成为一个集教学、科研和创新为一体的综合性平台。

上面讨论的“多层次”和“综合性”这两个维度实际上是华西中心在虚拟仿真实验教学中心建设中的纵横两个方向，其中轴线是学生和课程，其他方面则以这条中轴线为核心，向各个方向展开、深化，最终形成一个体系。

本文对四川大学华西临床医学院虚拟仿真实验教学中心建设经验的梳理和总结，为今后中主自身的内涵建设奠定基础，同时也希望能对其他技能中心的建设起到抛砖引玉的作用。

[1] 原宝华，王素萍.现代教育技术在医学生临床技能及医德培养中的应用探讨[J].中国医学伦理学，2011，24(4)：435-437.

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[5] 美国外科医师协会(American College of Surgeons)[EB/OL].(2009-10-03)[2013-12-20].http://www.facs.org/index.html

[6] 爱尔兰皇家外科医学院(Royal College of Surgeons)[EB/OL].(2009-03-01)[2013-12-20].http://www.rcseng.ac.uk/

[7] 美国唐伸英基金会(Cyrus Tang Foundation)[EB/OL].(2009-01-21)[2013-12-20].http://www.tangfoundation.org.cn/

[8] 吕航，侯静波，刘宏宇.关于专科医师准入制度的思考[J].中国高等医学教育，2006(3)：23-24.

[9] 亚太网络贷款条件认证.(Asia Pacific Advanced Network)[EB/OL].(2002-10-21)[2013-12-20].http://www.apan.net/

[10] 赵国栋，易欢欢，糜万军，等.大数据时代的历史机遇：产业变革与数据科学[M].北京：清华大学出版社，2013.

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