基于虚实结合的病理学多元化实验教学模式的探索与实践

谢桂珍，黄文文，董缪武，任传根，林刻智

（温州医科大学，浙江 温州 325035）

病理学是研究人体疾病的病因、发病机制、病理变化、结局和转归的基础医学学科[1]，实验教学作为病理学课程的重要组成部分，是学生巩固理论知识、培养创新精神和能力的重要环节[2-3]。然而，随着高等教育改革的逐步深化，传统病理学实验教学面临巨大的冲击和挑战。教学资源短缺，教学形式单一，病理学相关实验技术耗时长、危险系数高、难度大，以及实验与临床病理诊断脱节等难以克服的问题，影响了学生的学习热情和实验教学质量[4-7]。网络学习可以有效整合病理学理论教学与实验设计，为传统实验教学向创新性实验教学的过渡提供契机。本文以“急性酒精中毒”为主题，围绕教育理念、教学内容、教学模式和学习方式展开探索，进行线上虚拟仿真技术和线下开放性实验虚实结合的教学，达到了令人满意的教学效果。

1 更新教育理念，深化病理学实验教学改革

在新时代背景下，培养什么样的学生以及如何培养学生，需要教师不断思考，更新教育理念，树立新的教学观和人才观。中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于深化教育体制机制改革的意见》提出，教师应该加强实践育人，强化学生关键能力、核心素质培养，重点培养适应社会发展需要的创新性人才[8]。《中国教育现代化2035》强调要利用现代技术加快推动人才培养模式改革，实现规模化教育与个性化培养的有机结合[9]。通过信息化教育，可以让现实条件下无法实现的互动式、开放式、拓展式实验教学成为可能。

“急性酒精中毒”是《病理学》教材（人卫版，8 版）新增章节“环境和营养病理学”内容，目前因环境污染、职业因素、医疗引起的健康损害已成为备受关注的社会问题，也是病理学的重要内容。但是，受学时所限，这部分内容往往由学生自主学习，教师基本不予讲授，导致学生学习动力不足，对相关疾病的发病机制、病理变化及病理与临床的联系等缺乏直观的认识，从而忽视了急性酒精中毒给社会带来的重大危害。基于此，我们运用虚拟仿真技术，通过3D 动画模拟急性酒精中毒病人发生交通事故后急诊入院过程，激发学生的学习兴趣，促进基础与临床的良好对接。另外，建立病理数字切片库，学生可以通过手机端、电脑端直接观察急性酒精中毒导致的神经系统、消化系统以及肺、心、肾等器官的病理损伤和形态学变化。在实验教学过程中，教师应积极引导学生形成健康的生活方式，激发对生命的热爱之情，从而使病理学实验教学内容变得丰富、饱满，具有趣味性和延伸性。

2 拓展教学内容，整合基础医学实验课程

病理学的学科特点是理论与实验并重，传统病理学实验强调形态学变化，课上学生主要通过观察大体标本和组织病理切片进行学习，而对前期所学的解剖学、组织胚胎学以及生理学等医学基础知识已有所遗忘。因此，我们建设数字资源库，以人体系统器官为框架，按照认知规律先学习基本器官组织，再认识病变大体组织，然后将病理大体标本与正常人体标本进行类比，观察区分镜下病变组织结构与正常组织切片，从而让学生进行更为具体、直观的学习。同时，针对实验与临床病理诊断严重脱节问题，如学生只看到了疾病的镜下形态学特征，对于冰冻切片、HE 染色和免疫组织化学（荧光）检测技术等临床常用的病理学实验技术知之甚少，我们提出基于疾病整合基础医学实验课程的做法。运用虚拟仿真技术，结合临床案例，开发基于疾病的动物模型，并以此为基础将病理学与病理生理学、机能学、分子生物学等课程有机结合，从而搭建医学基础课程与临床医学课程之间的桥梁。急性酒精中毒虚拟仿真实验从整合实验课程角度出发，通过设计动态的病人入院过程，培养学生的临床思维能力。病人确诊后，通过3D 动画演示酒精代谢途径，并以急性酒精中毒动物模型为基础，将冰冻切片技术、免疫组织化学和HE 染色的检测方法相结合，让学生在虚拟教学环境中进行人机交互操作，通过回答问题等方式学习实验方法，进行实验操作，并在完成实验后获得综合评价及反馈（见图1）。将功能、形态、免疫和病理的细胞与分子机制研究融入病理学实验教学中，高度拓展了教学内容，提高了实验教学质量。

图1 虚拟仿真实验教学流程

3 创新教学模式，促进线上线下深度融合

开发病理学虚拟仿真实验教学平台，作为线下教学的辅助，是实现现代化信息技术与病理学实验教学深度融合的有益尝试[10]。然而，如果只依靠线上虚拟仿真实验，学生按部就班地完成每一项固定操作，必然导致学生自主意识薄弱、动手能力不足、创新能力受限等。因此，在完成虚拟仿真练习和考核的基础上，我们针对临床医学专业本科生和“5+3”临床医学教学改革班学生开放病理学实验室，指导学生进行病理学临床常用技术操作训练。例如，在急性酒精中毒动物模型制作完成后，要求学生通过查阅相关文献、小组讨论等方式，自行设计肝细胞凋亡研究方案并进行实验探究。学生在这个过程中可以自己控制实验进程，自主分析实验结果，撰写实验报告，从而培养科研思维和科研兴趣。同时，学生通过亲手操作石蜡切片机、冰冻切片机、生物组织自动脱水机以及荧光显微镜等仪器设备，对病理学实验技术有了更深层次的认识。

在急性酒精中毒线下开放实验中，我们开展以问题为导向的学习（PBL），倡导自主式、合作式、探究式实验教学。学生在保证操作规范、安全的前提下开展实验探究，教师不干涉学生的实验方案，引导学生自主思考，自行解决问题，从根本上改变传统“灌输式”病理学实验教学模式，实施新时代“以学生为中心”的个性化教学方式。例如，学生在设计急性酒精中毒大鼠肝细胞凋亡研究方案并进行实验探究过程中，小组讨论、分工合作，一部分学生查阅相关文献，一部分学生进行自动冰冻切片机的操作，一部分学生进行HE 染色实验操作，一部分学生进行免疫组织化学的检测实验操作。这有效解决了开放实验室实验进程太长、学生课外时间不统一以及时间精力有限的难题，保证了学生对开放实验室资源的合理有效利用。同时，通过团队合作方式，组间自由讨论，互相质疑，促进了学生思想的交流与学科知识的融会贯通。实验过程中，学生不断发现问题、解决问题，从而不断提升思辨能力与科研创新能力。虚实结合的线上线下混合式教学，弥补了传统实验教学时间、空间上的不足，创新了病理学实验教学模式，并达到了较好的学习效果。

4 创新学习方式，完善考核评价体系

4.1 基于互联网资源的学习

通过数字资源库以及虚拟仿真实验教学平台的构建，学生在高度仿真的场景中安全高效地开展练习和考核，不仅能节省大量时间和费用，还能实现远程学习，随时随地共享资源，从而解决病理学教学资源有限的难题，推动病理学实验教学的网络化发展。利用数字资源库，学生可以打破学科和专业的限制，树立整合医学观念，理清学科知识之间的联系，从而促进对新知识的理解和掌握。在急性酒精中毒虚拟仿真实验教学模块，探究性综合实验是特色，部分实验由学生自主设计，将虚拟实验、实验原理、实验报告、实验自测、教师管理与学生上机操作等结合在一起，力求为学生提供一个直观、全面、内容丰富的一体化实验教学管理平台。学生通过该平台可与教师互动交流，分享学习经验，随时能学，随地可学，打破传统以课堂为中心的学习模式，获得很好的学习体验。

4.2 实验教学考核与效果评价

病理学实验教学考核与效果评价主要以学生能力提升和学习体验为指标，重点考核学生对知识的内化能力，同时提高自主创新能力在课程考核中的比重。能力方面根据虚拟仿真实验操作系统评分以及开放性实验报告综合考核。在急性酒精中毒虚拟仿真实验中，每个实验内容的考核模块有系统预设的指标，根据学生操作准确性、操作时间、结果判断和问题回答等情况，系统自动生成考核结果及结果分析，并即时反馈给教师和学生。学生在完成虚拟实验后进行开放性实验操作，通过查阅文献、小组讨论，完成细胞凋亡研究方案设计并提交到系统后台。教师可以对学生提交的实验方案、实验汇报、实验具体操作以及结果分析报告等进行综合考核与评价，主要考查学生知识应用、深度学习和自主创新能力。

学生学习体验采取问卷调查形式，面向2018 级“5+3”临床医学教改班的66 位学生发放问卷，收回有效问卷62 份。95.7%的学生认为本课程内容（虚实结合实验、课内实验、开放设计性实验）安排合理，92.8%的学生认为整合实验课程对了解科研实验原理、提高创新思维能力和知识综合运用能力有很大作用，90.3%的学生认为线上教学和后续线下实验操作等教学环节的时间设置合理。另外，85.2%的学生反馈希望能够加入科技创新团队，开展课外科研项目训练。

5 讨论

国家始终关注信息化时代学生的需求，而基于虚实结合的教学模式是培养学生综合能力的重要手段[11]。实行基于问题、案例的互动式、研讨式教学有利于学生自主创新能力的培养[12-14]。在病理学多元化实验教学中，数字资源库依托以器官为中心的教学模式，整合了病理学与解剖学、组织胚胎学知识，加强了基础课程之间的联系。急性酒精中毒虚拟仿真实验中通过临床案例的引入再现临床情境，将病理学与病理生理学、机能学、分子生物学等课程有机结合，从而构建了基于疾病的基础医学整合实验课程，拓展了实验教学内容。线下开放性实验中，学生运用所学知识和生活经验去思考、体验、探究，通过不断讨论提升自主创新能力。病理学实验教学改革虽然取得了一定成效，但如何进一步加强基础学科之间的有机整合，持续提高病理学实验教学效果和医学人才培养质量，还需更加深入的探讨。