医学遗传学微信小程序的交互设计实践

许轶靓，唐佐青，丁 卫，叶海虹，吕建祎

（首都医科大学基础医学院，北京 100000）

医学遗传学（medical genetics）是研究遗传因素在人类疾病发生、流行、诊断、预防、治疗和遗传咨询等方面的作用机制及其规律的遗传学分支学科，具有较强的理论性和实践性[1]。它与临床医学的各个学科渗透交汇，在提供更加清晰严谨的理论依据的同时，也获得了更为丰富的实证案例。它是医学院校学生最先接触的实证医学。在实际的教学工作中，医学遗传学的教学效果较一般。究其原因，可能是理论和实践联系不够紧密。近年来，随着移动设备的普及，基于移动学习的泛在学习方式正在逐步成为高校乃至全社会的重要学习方式[2]。微信小程序（Miniprogram）是一种无需安装即可运行的应用程序，真正实现了“唾手可得”。经过多次研讨，我教研室将多媒体教学进一步推进，研发微信小程序为教学实践活动服务。将小程序主动引入课堂中，使其成为辅助教学平台。此款小程序主要以Denver 体制为依据，对G 显带染色体进行配对与分组，使学生了解核型分析的过程，分辨正常与异常核型，在实践中掌握人类染色体的形态与结构特点；同时，它可及时准确地反映学习中的问题。现就其设计经验总结如下。

1 染色体核型分析微信小程序设计方案

医学遗传学是医学院校的必修课程之一，是连接基础医学与临床学科的桥梁课程，授课面较广且学生层次不均一[3]。针对课程掌握的不同要求，将人类染色体核型分析微信小程序设计为3 个层次模块：初试身手、巩固练习和升级挑战。前两个模块中包含了正常男性、正常女性、21-三体、Turner 综合征等核型供学生识认。按照Denver 体制将染色体分为A-G 共7 组，每对染色体给出G 显带染色体模式图，请学生在备选栏中找出相应的染色体。实际操作中，学生首先要熟悉人染色体基本特点，如着丝粒位置、染色体长度等；其次要分清易混淆的几对染色体，特别是性染色体的识认；最后要了解G 显带的基本特点，可以将染色体与模式图进行比对。由于备选染色体按照1∶2 或1∶3 配置，因此选择难度为中等。在升级挑战模块中，提供了13 种染色体结构畸变的模式图，要求学生选择正确的核型表述方式（简式或详式），重点掌握插入、罗伯逊易位与缺失，帮助学生理解染色体结构畸变在产生配子过程中可能出现的后果。学生完成过程中可以随时更改选项，每组题目完成后可实时查看成绩，并提供正确答案，方便纠错。

教师一方可通过管理平台根据学生提供的班级信息及时准确的了解学生参与人数、答题数量、成绩等信息，了解知识点掌握情况，方便在课堂上进行有针对性的讲解。

2 染色体核型分析微信小程序的实现

2.1 总体构架

2.1.1 前端技术 前端技术为微信小程序，采用C/S架构相同的交互方式，可以实现数据的高效传输[4]。微信小程序的开发比移动App 的开发具有更多的优势，如流畅度高、研发用时短、成本低等。利用微信小程序的前端技术，可发送网络请求并实现文件存储。用户可以使用微信个人信息、二维码、扫一扫等基础功能，并在小程序中加以调用，学习平台页面的临时数据存储与永久存储可以通过本地缓存、网络存储实现。学习平台与腾讯云关联，用于存储用户的学习数据、排名数据以及课程等数据。

2.1.2 客户端框架 微信小程序的开发框架基于MINA 框架，其核心是一个实时响应的数据绑定系统[5]。系统分为视图层和逻辑层，其中视图层由微信官方提供的WXML 和WXSS 语言编辑，逻辑层采用JavaScript 语言。系统通过MINA 框架保证二者数据的同步，即当在逻辑层修改数据时，视图层会自动响应更新视图[6]。该小程序总体框架见图1。

图1 染色体微信小程序总体框架

2.2 使用界面

2.2.1 用户登录 学生或教师需要提供学号或教工号，并填写年级专业、联系方式等基本信息进入小程序。这些信息将保存在小程序后台，便于教师掌握班级学生使用小程序专业比例分布和完成概况，并可追踪后续使用意见。

2.2.2 题库界面 用户登录后即可进入人类染色体核型分析小程序界面，设置“核型题库”与“我的”2 个快捷标签。该核型题库采用了更加方便快捷的设计，分为初试身手、巩固练习和升级挑战3 个板块。3 个板块的难度逐渐加大，虽然3 个板块备选染色体配比均为1∶2 或1∶3，且均提供标准染色体G 显带模式图，但染色体形态的近似程度却有较大差异。在升级挑战板块中需要十分熟悉各组染色体基本形态才有可能全部做对。学生在进行染色体挑选识认的过程中，可以通过点击页面下方的重做、评判和下一组决定下一步程序进行的方式，还可以通过这种方式实现复习的功能。完成染色体挑选识认后，小程序需要选择核型判断的结果，如正常女性核型、正常男性核型或21-三体女性核型等，使学生熟悉完整的核型分析流程。提交后，程序返回用时、答题正确率和对每一题的分析，让学生实时掌握自己的学习情况，依据个人情况重点复习，见图2。

3 应用效果

该小程序应用后，绝大多数学生认为小程序对于医学遗传学的学习有很大的帮助，而且难易程度适中或简单，在查阅了资料或教材过程中达到了复习的目的。同时，完成小程序中，与同学讨论，实现了互助学习与同伴学习。当问及为什么会认为小程序有帮助时，95.12%的学生认为手机便利，可以随时学习，而且这种形式需要掌握的知识点更加全面详细，配对染色体的过程新颖，不仅提高了学习兴趣，还可以加深记忆。该微信小程序简单易操作，达到了帮助学生掌握染色体形态特点，辨别常见染色体结构异常的目的，为激发学生学习兴趣，提高课程学习效果起到了积极作用。

图2 染色体核型分析小程序使用界面

4 微信小程序的不足

微信小程序是微信官网推出的一款轻型且功能强大的软件，即装即用，不会占用大量安装空间。该款微信小程序的设计旨在提高学生课堂参与度和有效的师生互动，还学生以课堂主体地位，更好地为教学服务。在满意度调查过程中，学生对这款小程序提出了非常中肯的意见和建议。如学生反映题目只设置了答案但没有解释；有的同学希望可以查看每次的成绩，了解自己在复习过程中是否有提高；另外，在选择染色体的过程中，如果选错了要整体重做，不能逐个修改等。针对这些问题，总结为以下几点改进设想：①小程序的可操作性有待进一步提高，提供更加友好的用户体验；②设计小程序的自我监测学习效果功能。后期，本着一切服务于教学的宗旨，可在小程序中融入更多的知识点，并补充临床案例，做到学以致用。同时，开启讨论板块对题目进行拓展和延伸，解答学生的疑问。

5 总结

2019 年6 月，中国宣布第五代移动通信技术正式商用，移动互联技术将在教育领域掀起更大的改革波澜。面对日新月异的科技发展，高校教师只有紧跟时代，将新的技术与教育融合，与学科融合才能更好地为学生服务。开发使用教学相关的微信小程序是合理利用网络资源，突破课堂空间界限，拓宽教学资源的有利手段。人类染色体核型分析微信小程序将人染色体形态与结构辨别内容从枯燥难记转化为生动易懂，有效提高了学生学习兴趣，增强了师生互动，同时搭建了捕捉学生学习效果的平台，对促进教学改革和人才培养具有重要的意义。