基于OBE 理念的虚拟仿真教学模式在组织和细胞培养技术课程中的应用

王丽，张彩华，姚齐颖，周俊俊，王睿，李华，吕莉，穆靖洲，李骢*

（大连医科大学1 药学院，2 基础医学院，大连 116044）

组织和细胞培养技术课程是研究组织和细胞培养的技术方法，是基础与临床各学科进行科研创新实践与生产的必备基础。课程在组织与细胞基础理论知识的指导下，重点讲授组织与细胞培养的实验操作及研究方法，更偏向于实践应用和创新实践能力的培养。如各类实验方法的原理、实验方法的选择以及应用等。然而传统的课堂授课与实验教学方式，受到时间、空间及技术条件的限制，让组织和细胞培养技术课程无法实现更好的高阶性、创新性和挑战度[1]。

成果导向教育（outcome-based education, OBE）其核心强调“以学生为中心，以产出为导向，通过持续改进提高教育质量”。将学生的学习成果作为预期目标，将“强调学习成果”理念贯穿于每个教学环节。由美国的Spady 率先提出后，目前获得了广泛重视和应用[2，3]。在教学过程中让学生明确该课程在将来工作中的实际应用，紧密与科技前沿，实践应用相结合，教学过程中不断修正教学目标，循环往复，通过有目的性、持续、动态更新的学习过程，使学生最终成长为面向国家需要、具有中国特色的高层次拔尖创新人才和应用型高素质复合型医药人才。

近年， 随着教育教学过程中不断整合技术资源，借助计算机使虚拟现实技术、多媒体与网络系统进行多维交互，建立虚拟仿真实验室（The Virtual Simulation Laboratory），对提升教学“可视化”起到了越来越来重要的作用。其在提升医学生教学效果上也得到极大的运用，在医学教育领域得到广泛应用[4]。

基于组织和细胞培养技术课程的特点和虚拟仿真技术的优势，笔者设计组织和细胞培养技术部分实验进行虚拟化设计，实现实验教学虚实结合，从而拓展实验教学内容的广度和深度，提升实验教学的质量和水平。笔者以“壁细胞胃酸分泌调节与奥美拉唑的抑制作用”为例，介绍基于OBE 理念的虚拟仿真教学模式在组织和细胞培养技术课程中的应用。

1 实验目标的建立与教学内容的筛选

基于 OBE 理念的教学活动，都需要结合实际应用，设定教学目标。预防和治疗疾病，提高人民健康生活水平，是医药相关专业人才培养的重要目标。了解疾病发生及药物治疗机制对于开展临床治疗、开发新的治疗方案与手段都具有重要意义。例如消化系统疾病一直是人群的常见病与高发病，胃酸分泌过多是常见的引起消化系统疾病的诱因之一。因此借助细胞培养技术了解胃酸分泌的调控机制，方便筛选通过抑制胃酸分泌，达到开发治疗消化系统药物的目的。基于此，可以选取大鼠壁细胞原代培养作为主要实验内容，并给予不同因素作用，观察其调节作用以及药物的干预效果。但壁细胞原代培养耗时长，实验操作繁琐，成功率低，不适合短时间的本科教学实验。故通过融合虚拟仿真技术，既能让学生形象生动的完成此实验，同时也能避免线下实验的诸多问题。

2 虚拟仿真教学实验的设计

随着《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》的颁布，教育部提出加快实施“六卓越一拔尖”计划2.0。医学人才的培养不仅仅满足于应用型人才的培养，开始着眼于拔尖创新型高素质医学人才培养，以提高我国医药行业发展水平和国际竞争力。因此基于OBE 理念的引导，在虚拟实验的设计应体现“一体两翼三性”的特点（图1）。即以学生为主体，以线下和虚拟实验为两翼相互交叉，突出思想性、实践性、创新性三个特性的建设。在“壁细胞胃酸分泌调节与奥美拉唑的抑制作用”的虚拟实验中，“两翼”表现为将学生线下学习的细胞计数方法融入到虚拟的壁细胞提取过程中。“三性”体现在在将实验室安全、动物福利等内容融入虚拟实验中，提升学生人文素养及培养良好的实验安全意识；通过以“患者就医——药物的临床应用”，导入实验过程，与临床实践紧密结合；通过设定问题，设立小组讨论环节，培养学生科研逻辑思维能力，同时鼓励学生参加创新实验设计，培养创新性。

图1 虚拟实验的设计要点Fig.1 Key points of virtual experiment design

3 虚拟仿真教学实验的实施

本虚拟仿真实验主要面向临床医学、药学等专业本科教学使用。不同专业同学侧重角度不同进行学习，极大增加了教学的内容的“可视性”。更形象直观的虚拟仿真模式增加学生的学习的兴趣，有助提高对知识的理解程度，大大提高学生的创新思维能力。受到学生的广泛好评。

基于OBE 理念的教学过程，弱化“一考定评”的传统考核方式，突出对学生综合分析能力的锻炼与培养,注重教学过程管理与学生学习过程的评价[5]，强调在实验实施过程中，体现多元化评价方式，通过后台实验过程数据的收集，体现了过程管理及过程评价，客观评价学习过程。融入团队讨论评分，提高学生团队协作意识。

通过虚拟仿真实验的开展，弥补线下实验条件的限制，有助于实验内容广度和深度的拓展，如“复现”医学发展史上经典实验，“触电”高精尖技术等。通过虚拟仿真技术，为学生提供身临其境的沉浸式学习环境， 多维度的真实体验可达到更好的教学效果，这也是基于OBE 理念，设计虚拟仿真实验的基本目的。

“3R”原则从提出到经历数十年发展，已经在世界医学界得到了广泛承认，确立了动物研究的基本伦理原则， 即∶ 替代、减少和优化原则[6,7]。通过虚拟仿真实验的推广，替代活体动物实验，减少实验动物的使用，也使得医学院校在进行本科动物实验过程中能最大限度的贯彻这一原则。

4 虚拟仿真教学实验的未来

基于OBE理念设计组织和细胞培养技术课程虚拟仿真实验，教学目标紧密与科技前沿，实践应用相结合，并在教学过程中不断修正目标，避免的“学”与“用”的脱节。有助于提高学生学习细胞培养技术的实用性，为今后的临床工作与研究奠定理论和实践基础。然而虚拟实验项目的创作周期很长，从虚拟实验构思、脚本撰写、程序运行，再到内容不断打磨，填充，以及后续的系统维护和更新，都需要较多的人力和财力的支持。因此，制定长期、系统规划，建立可持续改进的项目，以适应OBE 理念的不断调整，避免内容“过时”，也是行之有效持续发展虚拟仿真教学的关键。

此外，通过校企联合、校校联合的方式，整合资源，形成优质虚拟仿真项目，实现虚拟仿真资源的共建、共管、共享，也有助于提高虚拟仿真教学平台教学资源的建设。但也要注意，在虚拟仿真实验项目共建过程中，需注意知识产权的分配问题。合理分配知识产权是共享平台建设的基础条件[8]。

基于OBE 理念进行虚拟实验的教学过程中，还应注重教师队伍的建设。虚拟实验不拘泥于课本内容，有助于教师将更多的科技前沿信息推送给学生，这对教师的知识储备提出了更高的要求。同时，教师还应掌握基础的计算机及网络操作知识，才能保证顺利完成虚拟实验授课过程。

总之，在OBE 理念的指导下，通过虚拟仿真实验能更好的将《组织和细胞培养技术》课程的知识性和实践性展现出来。相信打造更加全面、创新的《组织和细胞培养技术》虚拟仿真实验教学平台将是今后课程建设目标，也必将是未来同类实践性课程教学方式改革的发展方向。