医学虚拟仿真实验教学中心的建设与展望

赵智权 周万津 李春鸣 葛正龙 杨俊伟 卢阳 罗毅 王曜晖

[摘 要] 虚拟仿真项目跨越时间空间，有效弥补了医学实验教学的短板，医学虚拟仿真实验教学中心是虚拟项目的载体，为培养高素质医学生提供了坚实的平台。本文以遵义医科大学医学国家级虚拟仿真实验教学中心建设经验及成果为基础，深入探讨医学虚拟仿真实验教学中心的建设要点。

[关键词] 虚拟仿真;实验教学中心;学生培养

[基金项目] 教育部国家级虚拟仿真实验教学中心基金资助项目（教高厅函[2015]3号）;2018年度贵州省本科教学内容和课程体系改革项目（2018520070）;2018遵义医科大学教育教学改革计划项目（XJJG2018-06-102）

[作者简介] 赵智权（1989—），男，河南灵宝人，动物学硕士，遵义医科大学助理实验师，主要从事虚拟仿真教学研究;王曜晖（1979—），男，河南焦作人，医学硕士，遵义医科大学副教授（通信作者），主要从事实验教学管理及虚拟仿真实验教学研究。

[中图分类号] D642.423    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）43-0383-03    [收稿日期] 2020-03-31

培养具有优秀的职业素养，扎实的临床实践操作能力以及创新探索能力的医学生是现阶段国家和社会对医学高等院校的要求[1]。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》《中共中央国务院关于深化医药卫生体制改革的意见》和《教育信息化2.0行动计划》等文件要求各高校创新医学教育体系改革，深化医学专业与信息技术深度融合。

但医学相关专业的实验教学存在诸多问题，一是因实验设备贵重、耗材消耗较大等原因导致学生实际操作机会少，不能有效验证理论知识，练习实验操作;二是实验教学模式相对单一，因医学生人数过多，大多数高校医学相关专业实验课程基本以教师引导为主，学生自主学习方式少;三是部门实验因安全、伦理等问题导致无法开展，学生无法进行验证[2-7]。

虚拟仿真实验教学项目通过人机交互、人工智能等技术创造出逼真的虚拟环境[8-9]，为学生提供更好的实验操作环境和更多的实践操作机会，这种崭新的方式恰好能解决上述问题，通过虚实结合满足医学实验教学的需求。虚拟仿真实验教学项目的建设和应用均依托于虚拟仿真实验教学中心。

一、充分调研得出建设中的关键问题

通过文献回顾法和调研法对虚拟仿真实验教学中心建设中的问题进行调研，先通过文献回顾法对相关文献调研得出建设中存在的问题，然后通过调研虚拟仿真建设相关专家从中筛选出建设中的关键问题：一、虚拟仿真实验教学项目的如何遴选。二、采取何种方式进行虚拟仿真实验教学项目建设。三、虚拟仿真实验教学项目如何应用。

二、结合经验阐述如何进行建设

围绕上述通过调研得到的建设中的关键问题，结合多年来自身建设的经验，逐一针对上述关键问题进行分析并详细进行阐述解决。

（一）超前识变着手虚拟仿真硬件配置

虚拟仿真技术在教学中的应用依托于硬件持续建设。经过多年发展，在硬件的建设过程积累了丰富的经验，并获得卓越的成效。2009年中心依靠“中央财政支持地方高校发展专项”初步建成人体解剖学、机能学、诊断学等虚拟仿真实验室。2017年依托“贵州省一流大学平台建设”等项目经费，耗资800余万元建成国家级医学虚拟仿真实验教学中心公共实验教学平台：包含5间云桌面教室、2间VR实验室（60台计算机及VR设备）、1间创新创业实验室（1台图形工作站、2台摄像机及2套室内摄影棚）。斥资190余万元建成《高清数字解剖互动教学系统》（包含8间局部解剖学实验室和1间系统解剖实验室）。

医学虚拟实验室与真实实验室都需要依托较为强大的硬件支持，硬件配置为虚拟仿真实验项目提供载体，在进行硬件配置的过程中优先考虑学科分布，哪些学科更适合应用虚拟仿真实验教学，并且结合学校发展规划和学科评估规划，确定学科进行虚拟仿真硬件配置的先后顺序。

（二）积极应变加强虚拟仿真软件建设

以学生为中心，积极拓展虚拟仿真项目的涵盖范围，并大力支持虚拟仿真教学改革项目立项。根据实际教学情况和自身学科特色，结合各专业人才培养方案，构建自主研发特色突出、教学资源共享、学科结构清晰的医学虚拟实验综合网络平台。网络平台教学资源涵盖15个专业的实验课程，45个实验项目，272项虚拟实验资源。虚拟仿真软件数量79个（二维仿真软件77个，三维仿真软件数量2个），5个虚拟仿真项目拥有自主知识产权，信息化资源达到125767Mb。依托VR实验室建成《遵义医科大学虚拟现实教学平台-开腹阑尾切除术》《药用植物学虚拟实验》和《实验室安全VR教学系统》等VR教学项目。

虚拟项目的持续开发与虚拟仿真实验教学模式的探索是虚拟仿真实验教学前进的桥梁。中心根据不同专业的教学目的和实施方法，积极组织教师，学生开发新的虚拟项目，针对临床医学、护理学等专业，采用AR、VR技术在手机移动平台、电脑端开发新的虚拟项目。利用创新创业实验室，由专业教师指导学生进行虚拟仿真实验项目的开发，增强学生创新创业意识，提升创新创业水平。此外，在学校组织的2018年实验教学改革项目（2年一度）申报中，中心大力支持虚拟仿真项目立项（虚拟仿真实验教学改革项目占实验教学改革项目立项比例的21%），积极探索虚拟仿真实验教学项目在医学实验教学中开发和教学模式探索。

（三）主动求变开展虚拟仿真教学

教师通过网络平台进行课堂教学，指导学生进行实验操作。学生也可自行通过平台进行学习和测验。仅2018年网络平台的教学记录达到502304条，教学内容涵盖学校大部分专业。中心联合外科手术學教研室利用VR实验室进行虚拟仿真项目实验课开放，学生可通过网络预约平台进行预约，课上通过教师讲解基础知识要点、演示、学生自主练习的模式进行教学。中心根据不同年级、专业的学生开放相应的虚拟仿真实验课程，如针对临床医学专业学生开放《开腹阑尾切除术》《肠肠吻合虚拟项目》。

中心积极联合院系进行虚拟实验技能大赛，增加虚拟仿真实验教学宣传力度。2018年11月，中心针对临床专业学生，与基础医学院联合联合主办的“首届机能学实验操作技能大赛暨虚拟仿真实验技能大赛”。参赛人数312人，占大二学生人数的28%，中心积极拓展网络教育平台资源共享业务，承接各类网络考试，参加网络考试人数达到30000余人次/年。依托虚拟仿真实验教学项目，开展形式多样的虚拟仿真实验教学。一是第一课堂采用虚实结合的方式进行虚拟仿真实验教学，真正的把虚拟仿真实验项目融入实验教学，作为实验教学的一部分。二是充分利用虚拟仿真实验教学项目的特点，可以使学生随时随地的进行实验，有效的进行实验教学的预习和复习，提升学生的自主学习能力。三是开展虚拟仿真技能竞赛，充分调动学生对虚拟仿真实验教学项目的兴趣。

三、建设成果及展望

经过多年的发展，持续坚持共建共享的原则，以开发为手段，截止到目前，贵州省获得的3项“国家虚拟仿真实验教学项目”全部为我校建设项目;以应用为目的，近3年获批教育部学校建设发展中心学校绿色发展研究基金1项;获得“贵州省一流大学平台建设”项目1项;获批教育部第二批产学合作协同育人项目2项;获批贵州省教育教学改革计划项目1项。持续更新软件、硬件，大力开发虚拟仿真多模式教学，积极对外合作交流，近1年来应邀外出讲学次数8人次;中心接待其他高校专家参观11次，参观人数146人次。

信息化教育是未来教育行业的重要组成部分，其特性决定了信息化教育在未来教育方式的多元与高效。坚持虚实结合、以虚补实是医学虚拟实验教学的中心原则。

参考文献

[1]刘吉成，张晓杰，云长海，等.以医学生未来发展为目标的三导向人才培养模式改革探索与实践[J].中国高等医学教育，2014（4）：1-2.

[2]王愛梅，王琴，肖建英.基础医学实验教学改革的研究与实践[A].辽宁省高等教育学会2013年学术年会暨第四届中青年学者论坛论文摘要集[C].2013.

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[4]王健，蔡茹.高校医学实验教学改革初探[J].辽宁医学院学报，1999（4）：68-69.

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