多層次綜合性虛擬仿真實驗教學中心建設經驗初探

蒲 丹，周 舟，任安杰，韓 英，趙 蓉，馬俊榮，萬學紅

(四川大學 華西臨床醫學院，四川 成都 610041)

醫學是一個實踐性非常強的專業，對畢業生和在職人員的實踐能力都有很高的要求，其中最為核心的部分之一就是對臨床技能的要求。在以往的醫學教育實踐中，臨床技能學習和訓練很大程度上是在實際臨床工作環境中、在真實的患者身上進行的。這種傳統模式存在幾個明顯的弊端，譬如：不具備足夠技能水平的學生直接參與對患者的操作會增加醫療事故風險；不符合醫學倫理要求；單項操作的訓練量和頻次難以控制等[1-2]。隨著近年來虛擬仿真技術的應用在醫學教育領域逐步形成規模和體系[3]，國內外許多醫學院校都開始投入大量資源建設以虛擬仿真實驗教學模式為基礎的臨床技能培訓設施。

1 虛擬仿真實驗教學中心建設發展歷程回顧

四川大學華西臨床醫學院一直重視醫學生的臨床技能培養。早在1996年，華西臨床醫學院(原華西醫科大學)便建立了學院層面的臨床技能培訓中心。2000年，原華西醫科大學與四川大學正式合并，更名為四川大學華西臨床醫學院，進一步加大了對臨床技能培訓方面的投入。2008年9月，華西臨床技能實驗教學中心(下稱華西中心)被教育部授予“國家級臨床技能實驗教學示范中心建設單位”。在其后幾年時間內，華西中心通過進一步整合資源、創新模式，實現了跨越式發展，先后獲評為美國心臟協會(American Heart Association，AHA)[4]中國大陸首家認證培訓基地、美國外科醫師協會(American College of Surgeons，ACS)[5]亞洲首家認證教育機構、“國家衛生部內鏡專業技術消化科培訓基地”、“國家衛生部內鏡專業技術呼吸科培訓基地”、“國家衛生部內鏡專業技術普通外科培訓基地”、“國家醫學考試中心國家醫師資格考試實踐技能考試與考官培訓基地”、“國家醫學考試中心心血管內科專科醫師準入考試及心血管疾病介入診療考試基地”和“成都市科普基地”，今年還通過了英國皇家醫師學院(Royal College of Surgeons，RCS)認證[6]。此外，華西中心還采用“校企共建共管”模式，與企業合作建立了內鏡基礎技能、眼科手術技能、模擬手術室和全科醫師培訓中心等6個共建實驗室。其中包括，2011年四川大學與美國唐氏基金會簽署捐贈協議，由唐氏基金會[7]出資1 000萬元人民幣，四川大學配套1 000萬元資金，建立的采用全球最先進虛擬現實訓練系統為基礎的“華西唐氏虛擬仿真實驗室”。目前華西中心擁有教學空間約10 000 m2，教學資產近1.2億元，實驗儀器設備共計2 632臺，每年提供超過16萬人學時的各種類型、各種級別的臨床技能教學和培訓。

華西中心是四川大學華西臨床醫學院在臨床技能教學領域轉型的一個節點和平臺。通過這個平臺，逐步實現了將醫學教育中各種臨床技能的初級學習階段從真實臨床環境向虛擬仿真環境的轉移。這一轉變為華西臨床醫學院帶來了一系列正面的變化，如避免以無技能或低技能狀態進入臨床學習；避免在真實患者和醫療實踐過程中學習可能遇到的安全、質量和倫理風險；以及使教學和訓練過程具有了更好的均一性、可重復性和可控性等。

四川大學在建設臨床實驗教學培訓中心實現從真實臨床技能向虛擬仿真技能培訓模式的轉變過程中，采取了一系列策略和方法，逐步建成了一個多層次、綜合性的虛擬仿真實驗教學中心。本文旨在對其中的建設模式和經驗從“多層次”和“綜合性”兩方面進行梳理總結。

2 虛擬仿真實驗教學中心的“多層次性”特點

2.1 訓練技術平臺的多層次

虛擬仿真實驗教學所采用的技能訓練技術平臺分為兩大類3個層次。其中的兩大類是根據是否使用動物、尸體和器官等實體性的材料進行劃分。現有訓練資源可被分為“虛擬仿真訓練平臺”和“實物訓練平臺”兩類。在這兩大類下，分別可分為3個層次。其中虛擬仿真訓練平臺按照設備的仿真度和技術先進性分為“中低仿真度設備”、“高仿真度設備”和“虛擬現實設備”3個層次；實物訓練平臺根據所使用的材料又分為“組織器官訓練”、“動物實驗訓練”和“尸體手術訓練”3個層次。

這樣的分類、分層次配置是為了相應地針對不同程度的技能訓練，同時兼顧虛實兩個訓練平臺，全程覆蓋從本科醫學生到臨床專科醫師的技能訓練過程。以1名本科生為例，首先會在中低仿真度的訓練模型上學習基本臨床技能，其中部分訓練可使用組織器官作為訓練材料，譬如縫合、創傷處理等。進入更高層次的技能學習后，學生則主要采用更高仿真度的模型和部分虛擬現實訓練系統進行訓練，譬如采用具有生理反饋功能的模型、手術和急救等場景模擬訓練、臨床思維訓練系統等，同時還會參加一定數量的動物手術實驗，主要學習外科的手術技能。針對更高水平的專科技能訓練，我們主要采用虛擬現實、動物手術和尸體手術3種訓練平臺相結合的方式。

在臨床技能實驗教學平臺的選擇和組合上，不能單純強調虛擬，也不能太過倚重于實物。二者作為技能訓練的技術平臺各有優勢，也各有不足，譬如虛擬仿真平臺勝在成本低，可重復性和標準化水平高，便于大規模、反復訓練學生的單項技能，但不足在于，虛擬仿真平臺始終無法達到實物操作所帶來的真實感和感性的體驗。相應的，采用實物平臺進行技能訓練可以讓學生有更好的感性體驗，但是其成本高等方面存在明顯的不足。

作為專業的臨床技能訓練機構，我們在課程設置初期便會從各個方面考慮訓練平臺的配置，盡可能在保障訓練效果的前提下，使成本等因素達到最優化。

2.2 課程設置的多層次

在設施和設備等硬件條件具備的同時，是課程配置。我們在課程開發、設置方面建立了一套相對完善的體制。在2009年通過美國外科醫師學院認證之后，我們又在傳統課程開發模式的基礎上，參考美國外科醫師學院的中心建設原理和課程開發流程進行了進一步的發展，逐步建立了針對不同層次學生的課程體系。

以泌尿外科技能訓練課程體系為例，除前期的綜合臨床技能訓練以外，泌尿外科的專科訓練項目根據學生學習的不同階段分設5個項目，包括“泌尿外科輪轉實習生泌尿外科基本技能培訓項目”、“住院醫師規培輪轉泌尿醫師培訓項目(3+2中的前3年住院醫師)”、“住院醫師規培泌尿定科培養醫師培訓項目(3+2中的后2年住院醫師)”、“泌尿專科醫師培訓項目”和“繼續教育培訓項目”。這5個項目當中，除了第4個項目仍在籌建中的針對未來的專科醫師準入制度[8]以外，其他幾個項目均已按照泌尿外科醫師的培養階段形成了完整的課程層次，覆蓋整個泌尿外科醫師的培養和執業過程。其中需要注意的一點是，這樣完整的課程體系開發和實施不是某一個部門能夠實現的，而是需要與臨床專業各科室進行非常深入的協作，從源頭開始了解培養對象的需求，結合臨床工作和執業要求設計課程，并在實施過程中根據臨床實踐的具體需求和變化進行動態調整。這個過程對于華西中心作為教學部門與臨床科室之間的溝通、協作能力要求非常高。

2.3 師資隊伍配置的多層次

除課程外，影響教學質量的另外一個關鍵因素是師資隊伍。華西中心的師資隊伍由教學人員和醫輔人員兩方面構成,當前專兼職人員共有350人，其中專職醫師共有23名，兼職教師315名，專職醫輔人員12名。在師資的選拔方面，所有承擔教學的人員必須全部具有臨床工作經驗。根據培訓的具體技能層次和類型，在課程設置當中會配置相應的師資，如基礎臨床技能一般都是由來自臨床科室的研究生、住院醫師或護士帶教；要求更高的專科技能則選拔對應臨床科室的主治醫師以上級別醫師直接教授或者組建團隊帶教；針對更高水平的專科技能訓練，譬如上面提到的泌尿外科“繼續教育培訓項目”，則通常由臨床科室主任牽頭，由科室技術骨干組成團隊授課。

技能訓練課程和師資隊伍是人才培養工作的核心。如何使這兩個方面實現最優化的相互配合和支撐，最終產生最好的訓練效果，我們采取的措施是:一方面內部探索，另一方面與臨床各科室密切協作，同時向國內外同行挖掘資源。

在師資隊伍建設方面，我們正在嘗試引進企業人員參與技能教學過程，充分發揮企業人員專長的作用。參與華西中心技能教學的企業人員一般分為3類：

(1) 訓練設備制造商和供應商的技術人員，這部分人員主要是為任教的教師和醫輔人員提供設備使用和訓練方面的技術培訓與支持；

(2) 合建實驗室的企業工作人員，這部分人員主要是直接負責在相應的合建實驗室組織開展專科培訓項目和教學活動；

(3) 合作企業的人員，這些人員主要是根據中心提出的訓練和管理要求，開發相應的設備和軟件，或者協助進行各種基礎設施建設。

這些企業人員不能算是嚴格意義上的教師，但是他們的存在和參與對于華西中心教學工作和中心自身的發展具有很大的幫助。

2.4 網絡體系的多層次

華西中心建設虛擬仿真教學中心對于網絡的要求很高，將已經建成的和在建的網絡整合之后可構成一個七級網絡體系，包括：部分高端訓練設備本身的網絡功能；內部局域網；華西醫院院內管理和視頻轉播系統；四川大學校園網；廣域互聯網(即傳統意義的英特網)；洲際專網。我們強調加強網絡建設有如下原因：

(1) 教學內容的傳播需要。這種傳播包括臨床科室之間諸如手術視頻等教學內容的內部交互，還有通過網絡將臨床教學素材向外的傳播，同時還包括從外部獲取教學資源，譬如正在進行當中的亞太高級網絡(Asia-Pacific Advanced Network，APAN)[9]接入工作。亞太高級網絡是一個全球教育機構之間的一個主干網，隨著接入工作的完成，我們的教學資源將會呈幾何級數的增加。

(2) 教學數據資源的積累需要。華西中心2012年度僅本科教學工作總量已經超過17萬人學時，而且還在逐年增加。從數據資源的角度上來看，這個數量級已經具有了很高數據價值。隨著教學流程和方法方面的進一步標準化，教學過程所產生的數據將具有很高的研究價值。同時，除了利用虛擬現實設備等設備自帶的數據收集和聯網功能外，還嘗試與相關的技術單位合作，開發具有數據和網絡功能的訓練設備，為大數據時代的到來做準備[10]。

(3) 華西醫院作為區域中心醫院，對西部地區各級醫療結構有技術輻射的作用和責任，這也需要強大的網絡支撐。華西中心在這個方向上的網絡建設會逐步延伸到社區一級，將對社區層面的全科醫師遠程臨床技能培訓囊括進來。華西中心是成都市的科普基地之一，長期針對社會公眾開展醫學方面的技能宣傳和普及工作，通過網絡進行宣傳既是一種很好的手段，也是大勢所趨。

(4) 華西中心除了是教學部門外，還是一個科研部門。由于培訓內容的特殊性和自身的大規模管理需求，需要引進和研發新的軟硬件技術的重要平臺，譬如基于網絡和其他信息技術的自動化、后臺化管理系統等。

3 虛擬仿真實驗教學中心的“綜合性”特點

3.1 培訓對象和課程內容的綜合性

培訓對象涵蓋了從本科到執業醫師在內，包括臨床醫學、護理和醫療技術等專業的全部醫學教學對象，并且針對不同層面的學習對象設置相應的課程。培訓對象的綜合性與上述的課程與師資的多層次結合，構成了一個完整的教學體系。

此外，我們還擔負了對華西醫院、醫學院非醫療工作人員、四川大學非醫學專業學生，以及社會公眾的基本醫學技能普及和訓練責任。目前，我們長期對外開展的包括基本生命支持在內的免費基本醫學技能培訓，每年常規培訓達到3 000人次以上。

我們的課程是針對具體培訓對象進行設置的，因此培訓對象的綜合性也就相應形成了課程內容的綜合性，覆蓋臨床相關的各個專業。

3.2 建設模式的綜合性

從經濟的角度上來講，虛擬仿真實驗教學中心建設是個投入很大的項目，因此，如何在建設過程中以最少的投入實現最大的建設效果，是建設者需要考慮的一個現實問題。我們采取了4個綜合性的措施：

(1) 采用“校企共建共管”模式，以小帶大，撬動資源投入。常規建設和運營資金主要來自四川大學、華西醫院、華西臨床醫學院和上級主管部門，但是這部分的資金總量是很有限的，在華西中心1.2億元的總資產當中占比較低，更多的投入是來自企業。這一建設模式即“校企共建共管”，其本意就是由四川大學華西醫院、華西臨床醫學院提供設施和基礎訓練層面的設備，形成一個平臺，然后由企業以合建實驗室的形式投入全部或部分高端設備，并負責一定比例的運營工作。這種模式有其顯著的優點是：一方面大大減少了四川大學在建設過程中的實際投入；另一方面借助企業的專業技術實力和資源，有效地提高了建設項目本身的技術水平和發展空間。目前華西中心共有6個合建實驗室，以其中的“華西-強生微創外科培訓中心”為例，該實驗室的場地等基礎設施由華西中心提供，強生公司則負責投入模擬訓練箱等設備和專科器械，并在課程開發和實施過程中提供技術和管理支持。除此之外，中心在與強生公司北京學術中心[11]的合作過程中，還借助對方在課程開發、中心管理和網絡建設等方面的具體優勢，幫助中心提升內部實力。

(2) “兩院合一”，全面提升課程開發與管理水平。所謂“兩院合一”就是指華西醫院和華西臨床醫學院二者合為一體。在這一模式下，各級研究生、住院醫、醫師和護理人員在醫院從事臨床工作的同時，還必須承擔相應的教學工作，這就為華西中心提供了有保障的師資來源，最大限度地保障了技能教學課程的開發和實施與臨床實踐相結合，彌合教學與臨床實踐之間的脫節和差距，使技能教學的實踐價值最大化，提高了人才培養質量。

(3) 抓住機遇，提升資質軟實力。資質實力建設不是單純獲得幾個頭銜，掛幾個牌子那么簡單，其中的核心部分是通過資質建設梳理華西中心已有資源和已經做好了的工作，同時根據各種資質評價的要求提高仍然存在欠缺的方面，也就是我們常常提到的“以評促建”[12-15]。

各種資質評審都有具體的評審標準，這些標準從另一個角度來講，對于華西中心建設是十分寶貴的指南。根據評審標準，我們一方面可以對已經具備的各種條件和已經取得的成果進行有序的梳理，更加清楚我們在建設過程中所處的位置；另一方面，我們還可以參照評審標準查找內部各方面仍然存在的問題，然后以資質評審為契機進行系統的建設和提升。以今年參加的“國家級虛擬仿真實驗教學中心”評審為例，在評審之前，我們對于華西中心在網絡建設方面的投入是碎片化的，并沒有一個全方位、系統的指導思路，而這次的評審標準中專門有一個部分是針對網絡建設的，這就促使我們更加深入細致地對我們內部的網絡條件和建設規劃進行了總結和整理，形成了一個“七級網絡平臺”的體系，這一體系既是對我們現有資源和建設成果的一個匯總，也是對我們后期建設方向的一個指導。正是由于有了這樣一個指導方向，我們在結束評審之后，有針對性地選擇了亞太高級網絡(APAN)接入建設工作。目前我們在臨床技能培訓、考核等各個方向上已經取得了10余項國內外的權威資質認證，形成了一個綜合性的資質體系，通過“以評促建”的過程，大大提高了實際建設和工作水平，對軟實力提升產生了巨大的推動力。

(4) 合作研發，建立教學、科研、創新綜合平臺。在研發創新方面，我們的優勢在于具有教學和培訓的實踐經驗、規模、平臺和具有創造力的人才，缺陷在于沒有能夠將數據和創新想法轉化為實際產品的技術能力，這個格局恰好與企業技術強、平臺弱的狀況互補，使我們與企業在研發領域開展合作成為了可能。目前，我們已經與3家研發型企業建立了合作關系，分別在技能教學軟件、中心內部管理軟件和訓練模型等硬件方面開展合作研發工作。這一模式的建立大大提高了華西中心的平臺、數據和智力優勢向實際產品轉化的能力，將逐步使華西中心成為一個集教學、科研和創新為一體的綜合性平臺。

上面討論的“多層次”和“綜合性”這兩個維度實際上是華西中心在虛擬仿真實驗教學中心建設中的縱橫兩個方向，其中軸線是學生和課程，其他方面則以這條中軸線為核心，向各個方向展開、深化，最終形成一個體系。

本文對四川大學華西臨床醫學院虛擬仿真實驗教學中心建設經驗的梳理和總結，為今后中主自身的內涵建設奠定基礎，同時也希望能對其他技能中心的建設起到拋磚引玉的作用。

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[3] 萬學紅，姚巡，卿平.現代醫學模擬教學的發展及其對醫學教育的影響[J].中國循證醫學雜志，2008，8(6)：413-415.

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[5] 美國外科醫師協會(American College of Surgeons)[EB/OL].(2009-10-03)[2013-12-20].http://www.facs.org/index.html

[6] 愛爾蘭皇家外科醫學院(Royal College of Surgeons)[EB/OL].(2009-03-01)[2013-12-20].http://www.rcseng.ac.uk/

[7] 美國唐伸英基金會(Cyrus Tang Foundation)[EB/OL].(2009-01-21)[2013-12-20].http://www.tangfoundation.org.cn/

[8] 呂航，侯靜波，劉宏宇.關于專科醫師準入制度的思考[J].中國高等醫學教育，2006(3)：23-24.

[9] 亞太網絡貸款條件認證.(Asia Pacific Advanced Network)[EB/OL].(2002-10-21)[2013-12-20].http://www.apan.net/

[10] 趙國棟，易歡歡，糜萬軍，等.大數據時代的歷史機遇：產業變革與數據科學[M].北京：清華大學出版社，2013.

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