使用心脏瓣膜病超声教学演示系统开展互动式教学的研究与应用

李 颖，任卫东

（中国医科大学附属盛京医院，辽宁 沈阳 110004）

近年来，在我国教育改革纵深推进和信息化技术高速发展的时代背景下，越来越多的新技术、新理念被应用到教学实践，教学质量和效率得到了提高[1]。经过对省内外医学院校超声诊断学教学调查发现，目前教学方式主要还停留在教师用PPT授课，学生依靠课本和教师的课件进行学习的初级信息化应用阶段，还没有专门针对学科特点的教学应用系统，师生间交流的时间、空间、质量受到限制，教学模式缺乏互动和实践，教学效果不佳[2]。本文基于超声诊断学科特点，运用移动互联网新技术和临床真实病例的大数据作为支撑开发的一款教学演示系统，融入互动式、体验式教学理念，在心脏瓣膜病超声诊断教学中开展实践应用，有效提升了教学质量和效果。

1 开展心脏瓣膜病超声教学演示系统研究的意义

1.1 心脏瓣膜病超声诊断现状

随着人口老龄化加重，老年性心脏瓣膜病及冠心病、心肌梗死后引起的瓣膜病变也越来越常见，尽早准确诊断意义重大[3-4]。超声诊断是将超声检测技术应用于人体，通过观察、测量了解生理或组织结构的形态和数据，发现疾病，做出提示的一种诊断方法，以其便捷性和无放射性成为现代临床诊断中应用最广、影响最大的检查项目。特别是在心脏瓣膜病的临床诊断中，利用实时成像功能对患者病灶进行动态观察，直观心脏器官与组织的运动状态，得到精准的诊断结果，在其临床诊断中占据重要作用。诊断中，要求医生对动态图像进行缜密观察，捕捉细微线索，而显示器中的动态图像犹如一幅连续的电影画面，图像上每一帧的细微变化都会对诊断结果带来影响，比如一个光点的瞬间明暗就能反映出器官的状态，不同病例在图像上的反映也是千差万别，需要诊断医生具备丰富的临床经验。超声诊断学科的这种特点决定了其教学模式必须坚持理论和实践相结合的原则，学生必须经过大量临床实践掌握相关技术操作和经验。而当前超声诊断教学多采用传统教学模式，在学校课堂上能展示的病例数量有限，在临床实习阶段能够上手操作的机会很少，学生无法有效获得丰富的临床诊断资源，不能实时、反复观摩动态的教学病例，不能有效理解图像的细微差异，导致大部分学生甚至“新医生”在临床诊断中上手慢、不敢轻易下诊断等现实情况，严重影响了医学生专业成长和医疗效率。

1.2 开展超声教学演示系统及互动式教学研究的必要性

超声诊断学科的特点决定了其教学模式是“理论—实践—再理论—再实践”的螺旋式递进过程，必须坚持理论和实践深度融合。根据网络时代大学生自主学习能力强的特点，充分运用符合学生喜好的移动信息网络技术进行辅助教学，将传统的课堂与临床一线鲜活的病例数据有机结合，提升学生的学习兴趣和自觉性。同时，融入互动式教学理念，优化教学过程，以学生为主体，改变传统“灌输式”教学模式，在教学中实现师生互动、信息多向流动、学生向医生角色转变、知识与感情系统双向建立等，充分调动学生的主动性和参与性，促进知识的理解和吸收，营造和谐的教学氛围，使理论教学与实践教学同进、同向、同行，达到提升医学生实践能力的目标和要求。

2 心脏瓣膜病超声教学演示系统

本文以超声诊断学科中重要课程之一———后天性心脏瓣膜病的超声诊断教学为基础，对超声学科教学系统进行研究，开发了一款基于Android系统的教学演示及互动教学系统。该教学系统以教学医院的临床病例数据库为支撑，实现在心脏瓣膜病诊断课程教学中动态演示各种病情状态下的心脏动态图片和视频片段，展示超声学科的临床特点，并融入问题讨论、病例分析、角色体验、教学评价等互动式教学模式，有效解决当前此部分教学理论与实践脱节等问题，提升教学质量和效果。

2.1 研究思路和方法

首先对心脏瓣膜病临床教学情况进行调研，完成系统的需求分析和大纲设计，然后完成系统的详细设计，最后进行系统实现。系统的初级版本完成后，在教学中进行试用，进行系统测试，并根据测试结果对系统进行修改完善。系统的实现过程中，首先搭建系统框架，然后分别实现网络通信模块、数据存储模块、互动交流模块、角色体验模块、点名签到模块和成绩分析等功能模块。

2.2 技术路线和实施步骤

系统的实现过程中，首先搭建Android平台的开发环境，分别完成JDK、Eclipse、Android SDK的安装和环境配置。然后分别实现网络通信、互动交流、教学演示、自动点名和成绩分析等功能模块。网络通信模块是系统运行的基础，包括App客户端和云服务器端的通信，以及各个客户端之间的通信。互动交流模块是系统的核心模块，主要是以多样化的手段为师生提供提问、交流、讨论、评价等功能。教学演示功能主要用于课堂教学，提供教学案例的演示。其余的功能模块可以并行实现，是系统的辅助功能。再完成各个模块界面的实现并将各个模块之间完成关联。最后在SQLite数据库中完成初始数据的录入并完成与各个模块的连接。

2.3 系统的主要特色功能

结合网络时代大学生群体特点和超声学科教学特点，该教学系统主要具备以下特色功能：（1）能够通过热点为课堂范围内的安卓移动终端建立一个局域网；（2）建立一个基于图片和其他数据的心脏瓣膜病教学演示系统，可以在课堂上进行教学演示，也可以供学生课下学习使用；（3）在教学过程中允许师生进行实时讨论，能够在讨论区发送图片或者文字信息，实现教学互动；（4）允许学生在图片上进行简单标记和编辑，方便讨论；（5）拥有角色体验功能，学生可通过自行选取病例进行临床模拟诊断；（6）可以进行课堂自动实名制签到；（7）通过后台服务器搭建数据库，存储临床医院数据。

3 使用心脏瓣膜病超声教学演示系统进行互动式教学

互动式教学模式的核心是提高学生的综合素质[5-6]，培养学生的创新精神和创新能力，提高教学质量和效果。心脏瓣膜病超声教学演示系统通过“互联网+”等前沿信息技术，运用互动式教学理念，打破“一所学校、一位教师、一间教室”的传统教学模式，建立“一张网、一个移动终端，N个学生”的问题导学、互动探究模式，使教与学活动围绕移动互联网进行。

3.1 教学准备

使用教学演示系统进行互动式教学的实践性、关联性、操作性、针对性强，在教学准备过程中，教师要从学生和课程的实际需求出发，对教学内容进行科学设计。在系统使用的准备中，教学医院的超声诊断科教师应将临床诊断中积累的典型病例图像、视频、诊断意见等数据上传后台数据库，实现临床真实病例的海量数据积累。根据教学内容对数据进行检索、分类，挑选典型病例图像作为课堂演示图像，对图像中需要学生重点关注的内容进行编辑注释；根据教学内容挑选病例图像作为作业，供学生课后自学和复习。学生下载安装学生端应用系统，结合课程内容进行预习、学习和复习。在教学形式的准备中，根据课程知识点科学设置典型病例讨论，结合临床常见问题灵活设计临床模拟场景。

3.2 互动式教学过程

教师可以在教室通过该系统进行辅助教学，也可采取不受地域限制的线上教学，甚至邀请临床一线医生、专家进行实时诊断演示教学[7-8]。不同于传统课堂互动式教学模式下的师生间双向型互动，和常见的信息化教学模式下的师生之间、学生之间的多向型互动，依托该教学系统能实现网状型互动，通过教学系统将师生组合成为一张不受空间限制的紧密联结的网，教学医院临床医生、医学院校教师和学生构成网上的每一个节点，由这张网作为载体将数据资源进行开放，实现全方位互动。教学过程中可通过网状型互动模式开展多种互动式教学，打造直观具体、生动形象、印象深刻、气氛活跃的教学环境[9-10]。

3.2.1 病例讨论式互动 教师通过教学系统呈现精选典型病例，对病灶图像进行逐帧展示、讲解，让学生根据所掌握知识对病例进行分析，提出诊断意见，教师结合要点进行剖析。未理解的学生可以自行反复对知识点进行查看学习，有效兼顾了学生个体差异。

3.2.2 角色体验式互动 教师通过系统的角色体验模块给学生设置不同类型的病例视频，让学生现场模拟体验临床医生诊断过程，给出诊断意见。在学生模拟体验过程中，教师可以随时给予提示，开阔学生思路，并对学生的表现给予点评，充分调动学生的积极性、创造性，提高学生临场应对能力，达到生动形象、提升趣味性的课堂效果。

3.2.3 多维思辨式互动 针对一些非典型和疑难病例，可把已有的诊断结果和诊断依据提供给学生，设置争辩要点，让其广泛参与到争辩讨论中来，各抒己见、畅所欲言、拓展思维，在对病例的思辨、争论过程中找寻正确答案，发挥学生自由想象力和分析辨别能力，达到营造热烈气氛、印象深刻的课堂效果。

3.3 教学评价

教师可以通过该系统及时得到学生的学习效果反馈，通过讨论交流掌握学生的学习动态，从而针对性地改进教学方案、丰富教学内容。学生可以通过该系统进行线下学习，浏览数据库中及时更新的病例，模拟心脏瓣膜病超声诊断，将自己的诊断结果与临床诊断结果相比较，进行自我评价，通过临床海量数据支撑，实现学生实践练习由量变到质变，有效弥补医学生实践不足的缺陷，激发学生主动参与意愿，有效形成良性的互动式教学闭环，提升教学效果[11-12]。

4 结语

心脏瓣膜病超声教学演示系统将临床资源有效融入课堂教学，特别是在当前疫情形势下，需要不断推进教学模式创新，教师在互联网上教，学生在互联网上学，信息在互联网上流动，线下活动成为线上学习的补充与拓展，构建一种全新、能充分体现学生主体作用的学习方式，有效推动了超声诊断学教学改革。基于本系统具有较强的拓展性和灵活性，后续可以根据需求向其他医学教学领域延伸应用，达到培养具有较强临床实践能力人才的目的，最终使广大患者成为真正受益者。