新医科背景下虚拟仿真实验在胚胎学中的应用

连秀丽，刘玥，逄丽丽，王世鄂

（福建医科大学基础医学院干细胞工程与再生医学福建省高校重点实验室；福建医科大学基础医学院组织学与胚胎学系，福州 350122）

2018 年教育部等三部委发布的《关于加强医教协同实施卓越医生教育培养计划2.0 的意见》指出：“把加快推进现代信息技术与医学教育教学的深度融合作为改革的战略选择，推进“互联网+医学教育”，用新技术共建共享优质医学教育资源，建设400 个左右医学国家虚拟仿真实验教学项目”[1]。同时，2020 年国务院办公厅印发《关于加快医学教育创新发展的指导意见》，提出“以新医科统领医学教育创新”为发展基本原则之一，并强调了智能医学教育的重要性[2]。由此可见，虚拟仿真技术的开发与应用对培养新时代医学人才起到推动性作用。

1 早期胚胎发育与畸形筛查虚拟仿真实验教学项目建设背景

受传统的教学环境和模式所限，部分实验教学内容无法实现，例如：涉及人的实验材料不易获取（如受精卵、羊水、精子等），且存在医学伦理问题；仪器设备价格昂贵，维护成本高。操作难度大，技术要求高；课时的制约，很多实验无法在限定时间内全部完成。因此，利用虚拟仿真技术，能够设计出实验操作更加科学合理、实验过程更加清晰完整、知识体系更加丰富完善的实验内容。使学生在短时间内获得更高效的实践训练。相较于单一的理论教学，更好地激发学生的学习热情和对临床诊疗手段的认知。

2 早期胚胎发育与畸形筛查虚拟仿真实验教学项目应用实施

2.1 整体设计

以不孕不育诊断为切入点，通过虚拟仿真技术，不受空间和样本所限，再现了从不孕不育诊断、病因分析、胚胎活检、胚胎冷冻、胚胎移植到胎儿畸形筛查等全过程。重点展示胚胎植入前遗传学诊断、胚胎玻璃化冷冻、胚胎移植的过程，综合组织胚胎学、诊断学、妇产科学等知识体系促进学科交叉，注重学生在学习过程中的连贯性和整体性，激发兴趣，提高学习效率和学习效果。项目设置了荧光原位杂交和玻璃化冷冻技术的交互实验，将基础医学理论知识与胚胎操作技能相结合，拓展学生对生殖工程概念的了解和认知，培养基础理论和实验技能扎实，兼备临床思维能力的新时代“新医科”人才（图1）。

图1 早期胚胎发育与畸形筛查虚拟仿真实验教学项目整体设计Fig.1 Overall design of the virtual simulation teaching project on early embryonic development and malformation screening

2.2 教学方法与过程

课前准备：学生可随时登录该项目，根据提示预演相关实验操作，也可以通过课程教材、中国慕课、实验指导书等资源自主学习相关理论知识；并且可通过该平台进行评论或提问，教师将在线反馈或答疑。

课堂学习：在教学过程中，教师利用“早期胚胎发育与畸形筛查虚拟仿真实验项目”讲解早期胚胎发育过程、辅助生殖技术、畸形发生等相关内容，将抽象的理论知识和操作形象化、具体化。学生可登入该项目的学习模式，根据项目提示进行操作演练，并完成相应问题和实验报告。也可进入自主设计模式，选择不同的临床案例，设计相应的诊疗手段。在自主设计过程中，学生将进一步强化掌握相关实验技术。学习模式结束后，学生可切换至考核模式，在无提示的情况下完成全部操作，项目将出具所涉及的各知识点和各交互步骤的考核分数与解析，并给出最终的综合评分。

课后复习巩固：学生课后可进行自主学习和强化训练，项目自动记录并分析有关数据，如学习时长、实验操作或回答问题的正确率等。

2.3 考核评价

由临床案例、操作考核与实验报告、实验综合理论测试、项目拓展、思政课堂等多方面组成，项目将按照设定分数比例给出综合评分。

3 早期胚胎发育与畸形筛查虚拟仿真实验教学项目初步应用效果

3.1 研究对象与方法

统计我校2021级医学专业学生完成该虚拟仿真实验教学项目的实验成绩。包括临床医学(5+3 一体化)、临床医学、口腔医学、预防医学、眼视光、检验技术等专业，共计学生数971 人。利用问卷星微信小程序发放“学生对该虚拟仿真实验教学项目综合评价”的问卷调查表。

3.2 结果

实验成绩：总体成绩90 分以上学生数占比为85%，80 ～89 分的为8%，70 ～79 分的为5%，69分及以下的为2%，并且各专业平均成绩达到94 分以上（图2，图3）。说明学生对该虚拟仿真实验内容能够较好地吸收和掌握。

图2 2021 级医学专业学生的总体实验成绩Fig.2 The overall experimental scores of medical students in the 2021 cohort

图3 2021 级各医学专业学生的平均实验成绩Fig.3 Average experimental scores of students across various medical majors in the 2021 cohort

调查结果：随机发放460 份问卷，收回有效问卷460 份，有效问卷回收率100%。调查问卷结果显示，76.74%的学生对该虚拟仿真实验教学项目的教学效果表示满意；70%以上学生认为通过虚拟仿真实验能够提高学习积极性和主动性，提升自主学习能力，强化分析问题与解决问题的能力；80%以上学生认为在培养科学严谨学习态度和创新精神、科研及临床思维能力等方面有所增强；85%以上学生认为有助于个性化、多元化学习，促进对临床诊疗的认知；82.83%的学生认为该虚拟仿真实验加强了基础理论与临床实验的融合性（表1）。以上数据表明，该虚拟仿真实验能够激发学生的学习兴趣，培养学生主动学习的能力，并且对推动基础理论与临床实践相结合起到积极的导向作用。

表1 学生对早期胚胎发育与畸形筛查虚拟仿真实验教学项目的综合评价Tab.1 Comprehensive evaluation by students of the virtual simulation teaching project on early embryonic development and malformation screening

4 总结与展望

虚拟仿真实验是计算机网络化的一个虚拟仿真实验环境，最早由19 世纪末美国的威廉·沃尔夫教授提出[3]。其作为一种新兴的教学工具，能够将知识难点形象生动展现。对比传统教学，具有更高效、节能、安全、可重复操作性等优势[4]。

在当今信息化时代，许多的医学院校采用了显微数码互动系统、数字切片库以及数字胚胎等科技手段[5‐7]，以此来改善组织学与胚胎学以讲授及示教为主的传统教学模式的课堂效果。但在整体实验教学过程中，对于提升学生的自主学习能力、逻辑思维与临床思维、发现问题和解决问题能力等方面还有待加强。因此，在新医科总体战略规划要求下，我们建设了早期胚胎发育与畸形筛查虚拟仿真实验教学项目，旨在为实验教学增添新形式、新方法、新内容，促进学生综合素养提升，并且坚持“以实为主，能实不虚，以虚补实，虚实结合”的教学原则，充分发挥虚拟仿真实验的教学辅助作用。在该项目实际运用过程中，结合师生反馈建议，将不断完善和丰富实验教学资源，优化考核评价体系，为推进组织学与胚胎学实验教学改革以及培养新时代新医科人才奠定基础。