混合式虚拟仿真实验在长学制医学病理教学中的作用

胡 凯，王德坤，刘 寅，张竹君，杨 博，谭小月

（南开大学医学院，天津 300071）

0 引言

健康中国建设和我国卫生事业发展，迫切需要具有国际竞争力的医学科学家和领军人才，因此医学长学制（“5 ＋3”一体化）教育成为必然选择［1］。同时，随着住院医师规范化培训制度的逐渐完善，传统的培养模式已经无法满足对于专业医师的培养需求，“5 ＋3”一体化培养模式也势在必行［2］。但在新的长学制教育背景下，存在医学生角色转换、规培方案完善、医教协调等诸多的实际问题［3-4］。同时在长学制的基础课程体系中，本科生关于科研方法课程的设置也相对薄弱［5］。不仅如此，由于临床规培的教学任务，专业硕士研究生科研训练时间也会被大大缩短［6］；反之亦然。为解决上述问题，不少学者尝试从“5 ＋3”专业教育角度去分析研究解决［7］，其中不乏许多以病理学教学改革为切入点的研究成果［8-10］。因此本文将研究方向深入“5 ＋3”长学制中的“5”本科阶段，并以病理教学改革为例，通过创新教学方法，全面提升学生本科阶段的临床和科研基础能力，从而更好地胜任“3”研究生阶段的学习，真正实现长学制医教研协同育人的教学任务和要求。

1 长学制病理学教学新要求

病理学作为基础专业核心课程，是医学本科教育中一门重要学科，也是基础医学和临床医学之间的桥梁学科，起着承上启下的作用［11］。在长学制医学教育模式下，病理教学改革发挥着关键作用。因此，本文通过对比传统5 年制、7 年制和“5 ＋3”长学制临床病理教学中的主要问题差异，提炼长学制模式下病理学教学中存在的新问题和新要求（见表1），据此探讨建设混合式虚拟仿真实验并加以解决。

表1 “5 ＋3”长学制与五年制及七年制病理教学对比

2 混合式虚拟实验

病理学课程设置在第4 学期，经过3 个学期医学基础课程的学习，逐步实现从高中生到大学生，再向医学生的角色转变［12］。同时，由于互联网和新技术的发展，学生获取知识的渠道更加广泛便捷，传统课堂授课和实验带教模式也逐渐缺乏对学生的吸引力。从表1可以看出，长学制教学模式下，如何促进医学生角色转变，实现主动学习？为了提高学习兴趣，越来越多的高校都相继开展了虚拟仿真实验教学项目的建设，在一定程度上有所弥补，但也发现一系列问题，如虚拟仿真技术与教学及应用基础研究之间的问题等［13］。因此，病理教研室除继续完善课堂授课和实验带教的同时，通过录制线上慕课加以完善并以国家级虚拟仿真实验项目建设为切入点，积极建设和整合线上MOOC、医院病理科等资源，全方位地给学生打造沉浸式学习氛围，并以2021级临床“5 ＋3”长学制学生作为对象展开研究：

2.1 帮助实现角色转变

如何加速促使学生完成医学角色转变？通过以临床真实场景制作的“肾组织活检病理诊断虚拟仿真实验”为切入点，所设计的课程流程如图1 所示。以学生为中心，完善课堂内的传统教学模式：课堂授课（1）、病理标本实训（2）和验证理论课内容（3）实现课上循环的传统被动学习；以此为基础，让学生自主完成虚拟仿真实验任务和考核（4），由于涉及临床病理的基本操作规范、知识、技能及病理学科研技术等“超纲”内容和关卡，学生仿佛化身一名临床病理医生，只能自主复习课堂内容和MOOC 及其他线上资源学习（5）才能最终完成实验内容（6），实现课下循环的主动学习。

图1 混合式虚拟仿真实验流程图

通过对全体学生的问卷调查发现（见图2）：超76.4%的学生在实验过程中复习了课堂授课内容，超59.5%的学生借助了MOOC 等网上检索相关内容。这不仅说明学生需要自主学习，同时也说明实验设计重点主要围绕课堂授课的非超纲内容。另外，本实验超7 成学生反馈对学业很有帮助，3 成学生对实验比较满意，仅1.12%左右学生对本实验设计表达不满意，进一步说明实验设计方案比较有趣合理可行，并未因增加自主学习时间等因素造成学生的不满意。

图2 学生自主学习情况分析

2.2 提升学生学习兴趣

通过问卷调查还发现（见图3）：91.01%的学生对临床专业保持很高的兴趣度，相比而言，仅有65.17%的同学对病理专业学习兴趣度高，这与学生67.42%的病理医生角色认可度基本一致。值得注意的是，尚有10.11%的学生对病理医生的角色认可度很低。这说明学生们对临床专业认可度很高，而对专业的基础课程学习兴趣以及对病理专业医生的角色认可度不高，也进一步反映出学生在临床基础课程学习阶段的主动性和兴趣普遍不高。不过，值得注意的是，通过虚拟仿真实验学习后，非常想去临床病理科学习的同学占比提升到77.53%，同时对病理角色不认可度下降到1.12%。因此，这充分说明通过引入真实临床病理案例设计的虚仿实验可以充分调动学生对病理学的专业学习兴趣和对病理医生的角色认可度。

图3 学生学习兴趣分析

3 混合式虚拟仿真实验成效

病理学是基础医学与临床及科研的桥梁学科，其教学改革或将成为长学制医学教育改革的关键［14］。以本教研室获评国家级的“肾组织活检标本病理诊断虚拟仿真实验项目”为例，探讨如何设计打开上述关键问题的“钥匙”（见图4）。可见：当学生自主进入虚拟仿真实验后，需要经历医患沟通、肾活检穿刺、标本制备染色以及阅片诊断等多个环节，且各环节均设置不同考核点（关卡），最终才能完成实验。同时实验本身又以病理阅片诊断环节为纽带，将医院临床病理标本引入题库1，据此完善和推动学校教学改革2，学校再培养更具临床岗位胜任力的学生到医院进行实习3完成医教协同发展。另外以教研室科研为轴心，将学校基础科研优势与医院临床研究和病例报告相结合，通过医教研合作成为学生共同导师等方式，再转化并指导临床和教学，最终实现“医教研”三位一体的协同育人发展。

图4 肾组织活检虚拟仿真实验设计“钥匙”流程图

通过问卷调查发现（见图5）：在各项能力提升中，79.77%的学生对病理学知识的提升满意程度最高，对病理学技术和科研能力高满意率的占比也达到7 成左右。这一方面说明实验环节设计对学生的病理学知识、技能及科研提升均很有帮助；另一方面也说明相比于知识层面，病理学技能及科研能力的锻炼更倾向于实践，因此更需要加强虚实结合，增加病理科和科研实验室的实操训练，也更加反映出医教研协同育人的必要性。

图5 实验对各项能力提升分析

3.1 实验强化临床病理知识

如何提升长学制学生临床病理知识和进行临床思维训练（见图6）。本虚拟仿真实验以临床真实病例为切入点，紧紧围绕临床肾脏病理活检诊断流程，通过详细的病例分析、医患沟通、肾活检适应证、肾活检禁忌证、知情同意书、化验检查、术前准备等一系列沟通和考核关卡，让学生仿佛置身真实的临床工作，认真分析思考，从而提升临床病理知识和思维。

图6 肾组织活检虚拟仿真实验医患沟通及考核环节

3.2 实验增强临床病理技能

如何更好地训练和提升学生临床病理技能（见图7）。本虚拟仿真实验以B超引导下肾穿刺为切入点，通过设计患者体位、手术皮肤消毒、铺设手术洞巾、术前准备、B 超引导下肾极定位、B 超引导下穿刺针定位、活检后患者处理及活检标本初步处理送检等一系列操作流程和考核关卡。值得指出的是，为增加学生的操作体验感，还借助力回馈仪让学生能真实感受穿刺的力度和穿透各层组织的手感，从而让学生在反复训练中熟悉掌握临床病理肾穿刺的技术要点。

图7 肾组织活检虚拟仿真实验B超引导下肾穿刺环节

3.3 实验提升病理学科研能力

如何更好地训练和提升学生病理学技术的科研能力（见图8）。本虚拟仿真实验以真实的实验室场景和仪器设备为原型，分别设计了组织标本的石蜡切片和冰冻切片两条路径，其中石蜡切片制备设计了组织的固定、脱水、浸蜡、包埋（包埋机使用）、切片（组织切片机使用）、捞片、烤片等基本制备流程和关卡；冰冻切片制备设计了组织固定、包埋、冰冻切片（冰冻切片机使用）等流程和关卡，完整训练了学生病理标本制备的各项技术能力。同时为进一步提升学生的科研能力，还设计了常用的HE 染色、免疫荧光染色（荧光显微镜使用）的完整操作流程。还将继续加载特殊染色、免疫组织化学染色等病理学常用科研技术，让学生们仿佛置身科研实验室环境中做实验，从而全面提升科研基础能力和水平。

图8 病理切片制备及HE染色和免疫荧光染色环节

3.4 实验促进医教研协同

医教研协同是我国提出的医学生培养模式改革的重要举措，也是我国医学教育的重要理念，对医学生和教师的发展均有促进作用［15］。特别是“5 ＋3”长学制模式下学生将更加注重“医教研”三者的协同育人。因此在诊断环节设置了诊断和鉴别诊断的病理图库（见图9），并以此为纽带，通过虚拟病理阅片会的形式凝聚了附属临床医院、教研室及科研实验室的最新成果和临床病例。随着临床病理数字化切片案例库建设和病理科研图片的不断收录完善，医院病理科还会在学期末以此实验考核结果为依据之一，选拔优秀学生进入医院病理科实习。学校科研实验室也会据此参考，选拔优秀学生通过《南开大学本科生创新科研计划项目》进入科研实验室提前参与科研活动。最终实现以学生为中心，“医教研”三位一体的协同育人工作。

图9 病理阅片诊断及鉴别诊断考核环节

问卷调查也表明（见图10）：学生完成实验后，相比于对病理学的学习兴趣来说，对临床病理科和相关科研实验室非常有兴趣的人数占比均提升超10%以上。同样对病理学习非常不喜欢的人数占比也从4.99%下降到1.12%。这也充分说明混合式虚拟仿真实验，对激发学生对医教研全方位育人有很好的促进作用。

图10 医教研兴趣提升分析

4 结语

通过以临床案例为样本设计的虚拟仿真实验，结合传统课堂教学、病理标本实训、线上慕课学习等形式的混合式虚拟仿真教学模式，可实现学生课上课下双闭环、全周期、沉浸式的自主学习。这不仅帮助学生实现医学角色转变、提升学习主动性和兴趣，同时训练了临床病理知识、技能和科研综合能力，从而更全面促进长学制医学病理学教育的“医教研”协同育人发展，最终实现长学制“5 ＋3”医学教育改革及适应新时代医学生培养要求。