机能学数字人“ESP”在医学生理学教学中的应用与思考

刘 持 刘惠君 秦晓群

中南大学基础医学院，湖南省长沙市 410078

医学生理学是一门逻辑性和难度较大的医学基础课程，它在医学的基础理论知识与临床实践的联系过程中发挥如同基石一样的作用[1]。在医学生学习的过程中，他们被要求既要学习医学相关的基础知识，同时也要培养一定的临床思维能力和创新能力，加强基础与临床的联系，与社会所需要的医学类人才相适应,所以熟练掌握医学生理学且应用好这门课程是一个合格的医学生所必需的。在传统的医学理论相关课堂教学中，其教学方法过于刻板，重视理论而非实践，导致学生在理解许多生理原理的过程中相对吃力，或者无法很好地在临床上运用所学的基础理论知识。传统的教学方法还存在另一个很大的问题就是无法与现代医学发展进行很好的联系，导致传授学生的知识相对落后，使得医学教学脱离实际，教学质量降低[2]。21世纪新一代信息化技术中机能学数字人ESP在新的医学教学模式构建中扮演越来越重要的角色，随着该系统的多功能性的应用，它将可能会在医学教育的变革中起着推动作用[3]。为了提高和改善医学生理学的教学质量，许多高校引进了机能学数字人ESP，构建一个全新的医学教学模式，打造一个临床与基础相结合的课堂教学环境。

1 机能学数字人ESP概述

机能学数字人ESP是指一套智能的电子标准化病人教学系统。它综合了医学、物理学以及人工智能等技术，结合了人体功能学系统理论基础，基于生理驱动并且可模拟较多生理现象的机能学数字系统[4]。机能学数字人ESP是由仿真人体模型和多媒体教学软件组成，其标准化的仿真虚拟病人是基于生理驱动的操作对象，人体模型形象逼真，标志明显，成功将临床上多种体征再现于人体模型的相应位置。这为医学生完成医学实验任务提供了更简便的方法，并且可以使医学生在学习过程中更准确且高度接近临床状态。另外该设备所具有的多媒体教学软件形象生动，图文并茂，教师可以根据教学需要灵活选择全体教学、分组教学和个别辅导，更好地解答学生学习生理学过程中的重点以及难点。目前机能学数字人ESP已经开发完成的包括有失血性休克、急性心肌梗死、急性肺栓塞、一氧化碳中毒、气胸、急性哮喘发作、有机磷中毒、急性细菌性腹膜炎、糖尿病等多个案例，可广泛用于医学教育、住院规培、健康科普教育和部分科研领域[5]。

2 机能学数字人ESP应用于医学生理学教学的优势

机能学数字人ESP在医学教育领域占据高位，它是国内首个出现的虚拟病人系统，它的设计理念、发展性以及前瞻性都获得了众多高校的好评。机能学数字人ESP在教学中的应用相比于传统的教学方法而言，打破了固执刻板的课堂束缚，且具有更多的优势[6]。首先，针对传统的医学生理学教学中教师口述临床体征，学生被动接受自己领悟，导致学生一些技能操作手法和测量方法不能很好使用的现象，机能学数字人ESP通过将理论知识用声音、图片或者动画生动形象地展现出来，在课堂上吸引学生的注意力，提高学生的兴趣，并且会使学生对知识的理解更深刻，记忆更牢固。另外，在学习医学生理学过程中，由于学生数量多，教学所需要的实践资源不能够满足学生的实践要求，而机能学数字人ESP则为临床教学开辟了一个新的实践场地，有效改善了教学过程中资源不足这一缺陷，并且学生可以反复实践、多次练习，切实掌握和熟练应用实践基本技能，提高学生自主操作能力，将理论与实际更好的结合，使学生达到预期的锻炼效果，从而改善医学生理学教学质量。最后，机能学数字人ESP虚拟病人系统中包含生理学相关的考试，教师可对学生选择统一考核，其内容和评判标准一致，解决了以前教学过程中无法及时对学生进行统一考核，检测对医学生理学某个重点或难点原理的理解情况的问题，并且成绩具有可比性和有效性，能够比较客观的反映学生将基础与临床相结合运用的技能水平。

3 机能学数字人ESP应用于医学生理学教学中的具体实施措施

3.1 医学生理学课程的课前预习 在正式上课前，学生根据教师课后布置的下次课的课堂内容，通过个人手机或者PC端登录，预习将要学习的实验内容。在ESP虚拟病人系统中可以通过对实验操作视频的提前学习，以达到对整个实验流程的系统了解，然后在虚拟实验中，以虚拟的家兔或蟾蜍为操作对象，反复训练实验操作，比如失血性休克动物模型进行抢救，心脏灌流或心电图的测量。最后在熟悉掌握实验操作流程的基础上进行虚拟实验考核，考核结果的正确率>90%后，才能准许学生进行实体操作。

3.2 医学生理学课程的虚拟仿真实验课的操作 教师通过以机能学数字人ESP虚拟病人为操作对象，高度模拟还原临床真实环境，观察某些疾病的临床表现如临床的失血性休克病人的典型体征及其生理指标、血流动力学、微循环等指标变化，使学生能够及时将所学的理论基础与临床实践相结合，能够以专业技能对虚拟病人进行问诊、诊断及治疗，有利于学生在操作过程中锻炼自己的临床思维。整个操作流程简单来说就是虚拟病人求诊，学生可以通过电子病历来了解病人的既往病史，结合检查结果对病人病情进行评估，并最后给出诊断结果，选择治疗措施，比如药物治疗、手术、护理、膳食等。整个治疗过程可能会因学生的操作问题，导致虚拟病人的病情好转或者恶化死亡等情况，学生可以根据结果反思自己所存在的问题，找出自己的不足，及时调整，积累经验，以达到医学生理学实验的教学效果。

3.3 医学生理学课程的虚拟仿真实验课的课后作业的完成 学生需要完成教师在机能学数字人ESP系统里提前设计好自测与考核的生理学试题，使教学的关键知识点更具有针对性，使学生学得明明白白，并能够及时复习，加强巩固所学知识。学生的操作过程教师需要进行考核评价，其成绩计入实验课成绩。

4 机能学数字人ESP应用于医学生理学教学的意义

4.1 有利于提高学生的学习兴趣 医学生理学是医学基础必修的课程，内容较多且逻辑性较强不易理解，但是它同时又是搭建基础和临床的桥梁，医学生可能因为没有学好生理学而影响后续的其他临床课程的学习。教师若想达到理想的教学效果，提高课堂教学质量，首先一定要建立学生对于学习医学生理学的兴趣，这样才能提高学习效率。机能学数字人ESP就能够达到这样的效果，它在医学生理学的教学中，由于高度逼真的模拟的临床环境，使学生达到一种身临其境的效果，能够让学生对于所学习的知识点有一个直观的印象，加强了形象记忆能力。另外，医学生通过扮演医生的角色，对虚拟病人进行诊治的这个过程中，培养了作为一名医生应具有的责任心，加深了学生对理论知识的理解，提高了学生对于基础和临床结合的综合应用的能力，潜在的提升了学生的自信心，对后期的学习以及学习目标的确立将会更有兴趣和动力[7]。

4.2 有利于培养学生的自主思维能力 机能学数字人ESP系统通过多媒体软件将课堂内容变得丰富有趣，通过对系统中虚拟病人的操作，高度还原了临床实践环境，加强了学生对于基础与临床之间转换规律的理解，而并非像传统式教学那样灌输式地完成理论知识的传授，使学生的临床思维得到训练。学生给虚拟病人诊治的这一过程中，通过自己操作发现不足，以及后期同学之间关于操作结果的相互交流，学生的思维不再被禁锢，激发了创新思维，培养了学生的自主思维、逆向思维以及系统思维。学生通过训练将会摒弃死记硬背的学习习惯，并善于总结医学生理学与临床实践之间的规律，且举一反三的应用于其他学科中，从而取得良好的学习效果。

4.3 有利于提高教师的教学能力 医学生理学是医学专业的主课程之一，由于它的理论性、实践性和应用性都较强，所以该课程的教学效果和学生的学习效果与教师的专业水平以及教学能力都有着很大的关系[8]。如何在一堂45min的课堂内，既要传授好医学生理学的基础知识，又要培养学生的临床思维，无疑是对教师专业能力的一种考验。机能学数字人ESP应用于医学生理学的教学模式对教师提出了更高的要求。教师要在课堂中转化教学思维，对机能学数字人ESP虚拟病人系统有一个透彻的了解，由于一些医学生理学教师可能没有真正的临床经验，这时候就要求他们能够不断钻研业务，将书本的知识和临床实践能够紧密结合起来，只有这样才能在使用机能学数字人ESP时做到游刃有余，及时解决学生学习过程中所遇到的问题。因此，教师使用机能学数字人ESP有利于提高自身素质以及专业技术水平，并有利于我国医学教学整体水平的提高。

5 机能学数字人ESP应用于医学生理学教学过程中存在的问题

虽然机能学数字人ESP为医学生理学的教学带来了良好的效果，但我们不能否认的是机能学数字人ESP虚拟病人系统仍存在不足。首先系统中的虚拟病人与临床上的病人相比还是不够真实，我们无法与虚拟病人进行沟通，并且我们在诊治过程中不能够像在临床上观察病人的表情和了解他们的身体疼痛程度，与真实的临床实际操作存在一定的差距。由于这一缺陷，教师不能只依靠于ESP虚拟病人系统教学，而是应该在学生理解基础原理与临床实践的关系时作为一个补充和完善。另外，在ESP虚拟病人系统中所包含的体征较为局限，像在诊断学中它只包含了听诊和触诊，并不能进行视诊或叩诊，导致病人的体征不能够完整的展现。它只能体现异常的局部体征，不具有典型病例的整体性。还有一个不可忽视的问题就是由于学生刚刚接触临床知识，不能将各类理论知识进行联系和整合，所以存在部分学生就出现了只对虚拟病人感兴趣，而对虚拟病人出现的异常体征的原因以及机制的理解都是停留于表面，并不进行深究。所以教师一定要督促学生在课前的预习，学生了解到自己在该堂课中可能存在哪些不能解决的问题后再进入虚拟病人系统，并在教学过程中控制好机能学数字人ESP所占有的课堂时间，这样才能起到事半功倍的效果。最后在课堂中总是会出现学生操作了几次系统后，便出现虚拟病人无反应的情况，所以虚拟病人的稳定性还有待提高。

6 结语

综上所述，医学生理学在医学教育中作为一门基础学科，起着联结临床的关键作用，提高其教学质量是在当代医学不断发展和不断完善的过程中的基本要求。机能学数字人ESP为医学生理学的学习提供了一个优质的平台，具有独特的优势，我们应该积极充分利用它的优势，改善它的缺陷，在提高学生兴趣的同时，培养学生的临床思维，激发学生的创新潜力，帮助学生取得良好的学习效果，以适应现代社会对医学类人才的需求。