虚拟仿真在医学教学中的应用

左埒莲 张楠 何平平 尹珊辉 欧阳新平

[摘 要] 国家教育部门大力扶持和鼓励高等医学院校发展和创立医学相关课程虚拟仿真系统，并将其融入教学。通过这种教学方式，培养医学生正确的世界观、人生观、价值观，提高临床操作技能、处理问题和创新的能力，进而促进医学生人才的培养。通过对虚拟仿真教学的应用现状和优势等方面的介绍，讨论其在医学教育中的重要性和必要性。

[关键词] 虚拟仿真;高等教育;医学生;课程思政;教学改革

[基金项目] 2020年度南华大学教改研究项目“内外兼修：‘生理学’课程思政教学改革与实践”（2020YB-XJG22）;2020年度南华大学船山学院教改项目“虚拟仿真和游戏化技术在‘生理学’教学中的应用研究”（2020CY005）;2020年度教育部产学合作协同育人项目“虚拟仿真技术在生理学实验教学中的应用”（202002103008）

[作者简介] 左埒莲（1987—），女，湖南常德人，医学博士，南华大学衡阳医学院讲师，主要从事高等医学研究;尹珊辉（1977—），女，湖南邵东人，医学硕士，南华大学附属第一医院副主任医师，主要从事医学临床研究（通信作者）;欧阳新平（1978—），男，湖南宁远人，医学博士，南华大学衡阳医学院教研室主任，副教授，硕士生导师（通信作者），主要从事高等医学研究。

[中图分类号] G420   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）48-0077-04    [收稿日期] 2021-04-09

2020年初，国内爆发新型冠状病毒性肺炎疫情，我国医务人员在此次疫情防控起着至关重要的作用。国家发布《关于加快医学教育创新发展的指导意见》指出，全力提升院校醫学人才培养质量。承担这一责任的主体是高等医学院校，其对医学生人才的培养起着至关重要的作用。

在高校医学教学过程中，传统教学以教师讲授为主，灌输性地向医学生讲解医学相关各类课程。对于教师而言，课程内容多，讲授较为枯燥，有些知识点无法向医学生清楚明了地呈现出来;对于医学生而言，课程内容繁杂，知识点多，不易理解，被动性的接受知识，难以达到对知识点的灵活运用。随着社会科技的发展，信息化理念以及技术融入教学，教师通过使用信息化技术，使得教学活动在一定程度上，节约时间，利用动画、视频等方式，让课堂气氛活跃起来，提高医学生对医学课程学习的积极性。但是，对于临床医学生而言，他们在进入社会后，面临的是他人的生命或者是类似于新冠疫情这种全球性传染性的疾病，因此，需要医学生具有更专业技术、职业素养、解决问题和创新的能力等。高等医学院校教师教学不能止步于比较基础性的信息化教学方式，而是要在此基础上，融入新的教学方法——虚拟仿真，让教师自身教学内容更为生动、形象、逼真，同时让医学生能够自主地学习，激发其创新意识，更早地接触临床，为以后服务临床工作奠定基础。

一、虚拟仿真教学在医学教学中的应用现状

虚拟仿真是利用计算机进行创建和模拟现实活动的一种现代化信息技术。在医学课程教学过程中，融入虚拟仿真技术——虚拟仿真教学，计算机模拟各种现实活动的功能与医学课程知识点进行有效整合，为医学生呈现临床中真实的环境，并结合医学理论知识和临床操作技能在虚拟仿真环境中进行诊断、操作或用药治疗等活动，实现教学活动的沉浸性和交互性。

虚拟仿真教学，在国外研究与建立的较早。如在英国、美国、加拿大等国家的大学建立了医学相关课程的虚拟仿真系统，特别是在医学实验课程方面，应用更为完善、广泛。其认为虚拟仿真教学是对传统教育的重大改革，是提升人才培养质量的重要方式[1]。全国高校已经建立了300个国家级虚拟仿真实验中心[2]。2013年以来，医学教学中虚拟仿真应用相关论文多达682篇[3]。教育部逐年增加虚拟仿真实验教学项目的数量，高等医学院校响应国家政策，紧跟国家教育改革脚步，积极鼓励学校教师申请并完成课程模拟仿真教学项目。

二、虚拟仿真在医学教学中的优势

（一）为教师教学提供更为有效的教学手段

在国内大力发展虚拟仿真教学的情势之下，教师需要改变自己的观念，主动学习新的教学模式，积极进行教学改革。由于医学生学习的医学课程多，知识点难度大，教师在教学过程中通过利用虚拟仿真系统，让整个教学准备工作更为简便，如不需要再进行复杂动画的设计，教学内容更为形象逼真，激发医学生的学习兴趣，能够积极自主与教师进行沟通交流。

（二）有利于教师在教学中时刻掌控教学效果以及对教学模式的调整

虚拟仿真系统中会建立教师学生相互评价模块，包括医学生针对理论知识点、临床操作、疾病用药治疗等问题的提问;针对知识点在虚拟仿真系统中的设计提问或建议;针对某个知识点的虚拟仿真教学占总教学量比例的建议等。通过这一模块功能，结合相应测试模块，教师能够及时了解医学生对医学课程某知识点的掌握程度，并根据医学生反馈意见，调整教学模式，来适应医学生在学习中的要求。

（三）有利于申报更高层次的课程建设项目

2019年教育部发布《关于一流本科课程建设的实施意见》指出：“课程是人才培养的核心要素，课程质量直接决定人才培养质量。全面开展一流本科课程建设，树立课程建设新理念，推进课程改革创新，实施科学课程评价。”一流课程建设包括线上一流课程，虚拟仿真教学一流课程，线下一流课程，线上线下混合式一流课程等模式。教师团队在打造具有医学特色的虚拟仿真教学系统，并在医学生使用过程中不断完善后，可以在此基础上，进一步申报省级、国家级课程建设项目，接受全国医学相关人员的检验，提升自身的虚拟仿真教学水平，推动高校教学改革进程。

（四）有利于医学生激发对医学课程学习的积极性

虚拟仿真教学最大的优势既是通过利用虚拟仿真系统，为医学生提供交互性、逼真性强的学习方式，能够缓解部分高校实验条件不足的问题，让每一位医学生都能够独立完成学习任务;同时教师也能够适当通过分组进行团队实验项目的完成，培养医学生独立解决问题能力，团队合作能力，激发医学生创新意识。同样地，在理论教学中，教师通过虚拟仿真系统形象地呈现较为复杂的医学知识点，如机体内部解剖结构、各器官功能以及调节机制等[4]，有利于医学生对重点知识的理解与掌握，提高医学生对医学课程学习的兴趣与积极性。

（五）有利于医学生提高学习的效率

虚拟仿真系统的建立，可以和线上学习平台（如慕课、学习通、雨课堂等）相结合，便于医学生的自主进行预习以及课后的复习，有利于医学生提高学习的效率[5]。

三、虚拟仿真教学中需要注意的问题

（一）教师与医学生观念的转变

国家教育部门越来越重视高等院校的教学改革，不断提出适应社会发展的教学改革新要求。无论是医学院校教师还是医学生，都要认清社会的发展，在思想观念上进行适当的转变。对于医学院校的教师而言，要关注国家教育部门下发的各项教学改革政策，积极学习新的教学手段，如拍摄课程微视频、线上教学App等软件、创建虚拟仿真教学系统等。通过这些教学新方式的使用，让较为复杂、枯燥的医学课程变得形象生动，提高医学生对医学课程的兴趣和积极性。对于医学生而言，大学课堂不再是教师纯粹的知识灌输。利用虚拟仿真教学系统，自主思考问题，提出问题，解决问题。通过医学生自主的学习，并在教师指导下，掌握知识点并能灵活应用。

（二）虚拟仿真系统不断改进跟新

生命科学领域在不断地更新发展，虚拟仿真教学系统应该随着知识的完善、更新甚至是更正，不断进行改进，让医学生能够获得最新的知识。另外，虚拟仿真教学系统在医学生使用过程中，不断地收集改进的建议或是使用过程中出现的问题，也可以通过使用类似教学系统，进行比较后发现不足，再根据具体情况，对虚拟仿真教学系统进行调整。

（三）加大虚拟仿真教学系统的共享

虚拟仿真教学系统在前期创建时，投入相对较大，需要教师团队和虚拟仿真技术公司付出较大的精力。因此，目前已有的虚拟仿真教学系统主要是为本校的课程或学生服务。但这并适于该中教学模式以及虚拟仿真技术的发展和进一步的完善。国家教育部门逐年增加对虚拟仿真教学系统的投入，最终实现资源的共享，让更多的学生或教师使用，才能发现系统存在的问题，并及时解决;才能及时更新虚拟仿真教学系统的知识体系;才能更大范围的提高高等院校的教学质量。

（四）教学活动不能完全依赖于虚拟仿真系统

尽管虚拟仿真教学系统能够为医学生提供形象逼真的学习平台，能够让医学生在尽可能逼真的虚拟环境中进行临床技能的训练、疾病的分析、诊断和治疗，但这些是远远不够的。对于医学生而言，在校期间除了能够掌握理论知识以外，还要对临床实操能力进行培养。虚拟仿真教学系统无法训练医学生的真实动手能力。此外，与教师面对面的教学模式是必不可少的。医学生在利用虚拟仿真教学系统学习后，都需要教师对学生不能理解的知识点、不能解决的问题进行系统性指导，以确保医学生能够真正掌握知识点，能够应用这些理论知识。

（五）注重医学生自主学习能力的培养

虚拟仿真系统在应用过程中，是以医学生为主体，可在任意的时间、地点进行学习，不再受限于空间、仪器设备的限制。该系统的任务与课程成绩直接挂钩，督促医学生通过自主学习，完成学习任务，进而起到培养医学生自主学习能力。

四、虚拟仿真教学系统与其他教学模式的融合

（一）虚拟仿真与医学理论课程教学

目前，虚拟仿真教学系统主要应用于医学生实验教学。虚拟仿真实验教学系统与传统实验教学相比较，不需要实仪器设备、不需要花费太多的时间完成实验，而且能够在短时间内在虚拟仿真系统中快速调整或选择实验条件，得到不同的实验结果;每一位医学生都能够自主独立进行实验，不受限于仪器不足，不影响实验的进度。

医学课程远不止实验课程，还包括大量的理论课程。这些理论课程中有很多的知识点难以通过教师的讲述让医学上完全理解和掌握。因此，虚拟仿真教学可加大在理论课程教學中的应用。比如“解剖学”中人体的细微结构;“病理学”和“病理生理学”中疾病的病程在不同条件下的变化;“生理学”中机体对各个系统的调节机制等。通过对这些较难理解、不容易用语言描述的内容进行逼真的仿真模拟，让医学生能够对理论知识点有较为清晰形象的认识，有利于医学生对知识点的掌握，提高医学生对理论知识学习的积极性。

（二）虚拟仿真与线上教学、线上线下混合式教学

教育部鼓励和支持高等院校建立线上教学、线上线下混合式教学模式。线上教学是充分利用线上资源，构建线上网络教学平台，学生利用线上网络平台完成自主学习，包括教师录播的教学视频、作业、讨论以及考试等内容。混合式教学，即将线上教学和面对面教学有机结合一种教学模式。类似地，建立线上网络学习平台，让医学生在进入课堂之前，就对知识点有了较好的，基础水平的了解，能够带着问题在课堂上接受知识;而教师也能够根据医学生线上学习后的反馈，来针对性讲解知识点，也将有更多的时间为学生讲解课程重点难点，保障课程教学的质量。

虚拟仿真教学系统也是利用网络来建立的教学平台。可以将虚拟仿真内容融入线上教学或线上线下混合式教学中，综合两者的优势，为医学生提供更为完善的学习资源和学习平台，培养医学生的自主学习能力，促进高等院校的教学改革。

（三）虚拟仿真与课程整合

国内高等医学院校在对医学生的教学活动中，医学生在校内完成理论课程的学习，并且各门理论课程自成体系，在实习阶段进行临床知识的学习。这就导致医学生无法将理论知识灵活应用于临床上，甚至由于时间太久，遗忘了基础理论知识;而在理论知识学习时，也不能很好地和临床联系起来。因此为了解决这一问题，出现“课程整合”。课程整合就是将自成体系的理论课程通过其内在联系把知识点整合起来，主要是以系统为中心，将系统涉及的解剖学、组织与胚胎学、生理学、病理生理学等理论知识进行整合;也可以将涉及的基础理论课程与临床医学知识进行整合，打破医学生知识体系传统模式，为其建立结构性完整的，应用更为便利的知识体系，让医学生能够将各门课程知识融会贯通，灵活应用于临床[6，7]。

同样的，虚拟仿真教学系统在创建时，也可考虑课程整合。将各门课程根据需要进行整合，设计融入虚拟仿真教学系统中，且虚拟仿真系统也能让医学生尽早地接触临床。通过两者的结合，培养医学生的综合素质能力。

（四）虚拟仿真与课程思政

全国高校思想政治工作会议上提出“使各类课程与思想政治理论课同向同行”[8]，要求高等院校其他专业理论课程不断地挖掘思想政治理论内容，并融入专业课程教学中，提高大学生思想境界、职业素养等。因此，在进行虚拟仿真教学系统创建过程中，也可以将课程思政的内容融入该系统，在医学生自主学习的同时，增加对医学生的思想政治教育，培养医学生的职业素养。

由于在校医学生没有接触临床，缺乏医患沟通能力，无法真正体会遇到生命的重要性和脆弱性，因此是不利于医学生以后的临床工作的开展。实际上，高等医学院校中，设置了“伦理学”和“医病关系与沟通技巧”等课程，能够让医学生在早期了解到上述的情况。因此，在建立虚拟仿真系统时，可以适当增加“伦理学”“医病关系与沟通技巧”内容，让医学生在学校学习的同时，进一步了解实际生活中临床工作环境。

尽管，目前虚拟仿真系统在教学活动中仍存在不足，但不可否认，虚拟仿真教学能够在医学教学中，利用其显著优势，充分发挥其在教学教育活动以及医学人才培养中发挥积极作用，是推動高等医学教育教改的进程和发展必要手段之一。

参考文献

[1]柳洪洁，宋月鹏，马兰婷，等.国内外虚拟仿真教学的发展现状[J].教育教学论坛，2020，4（17）：124-126.

[2]李平.推进虚拟现实技术应用，提高高校教育教学质量[J].实验室研究与探索，2018，37（1）：1-4.

[3]李艳君，黄德生，关鹏，等.虚拟仿真技术在我国医学教育领域相关研究中应用的科学知识图谱分析[J].中华医学教育杂志，2020，40（12）：992-996.

[4]吴天秀，符华春，蔡洁.三维虚拟仿真教学系统3Dbody在系统解剖学实验教学中的应用体会[J].解剖学杂志，2020，43（1）：77-79.

[5]凌玉，李念兵，罗红群.慕课和虚拟仿真在物理化学实验教学中的作用[J].西南师范大学学报（自然科学版），2020，45（5）：174-177.

[6]谭飞，万宝俊，舒涛，等.医学整合课程教学模式改革现状与思考[J].医学与社会，2015，28（9）：94-97.

[7]程桂荣，刘丹，许浪，等.医学教育整合课程改革现状及建立评价体系的思考[J].教育教学论坛，2019，2（8）：148-149.

[8]颜新跃，戴联华，仉慧卿，等.“协同”维度下高校各类课程与思想政治理论课同向同行的原则研究[J].吉林省教育学院学报，2020，3（36）：95-99.