使用心臟瓣膜病超聲教學演示系統開展互動式教學的研究與應用

李 穎，任衛東

（中國醫科大學附屬盛京醫院，遼寧 沈陽 110004）

近年來，在我國教育改革縱深推進和信息化技術高速發展的時代背景下，越來越多的新技術、新理念被應用到教學實踐，教學質量和效率得到了提高[1]。經過對省內外醫學院校超聲診斷學教學調查發現，目前教學方式主要還停留在教師用PPT授課，學生依靠課本和教師的課件進行學習的初級信息化應用階段，還沒有專門針對學科特點的教學應用系統，師生間交流的時間、空間、質量受到限制，教學模式缺乏互動和實踐，教學效果不佳[2]。本文基于超聲診斷學科特點，運用移動互聯網新技術和臨床真實病例的大數據作為支撐開發的一款教學演示系統，融入互動式、體驗式教學理念，在心臟瓣膜病超聲診斷教學中開展實踐應用，有效提升了教學質量和效果。

1 開展心臟瓣膜病超聲教學演示系統研究的意義

1.1 心臟瓣膜病超聲診斷現狀

隨著人口老齡化加重，老年性心臟瓣膜病及冠心病、心肌梗死后引起的瓣膜病變也越來越常見，盡早準確診斷意義重大[3-4]。超聲診斷是將超聲檢測技術應用于人體，通過觀察、測量了解生理或組織結構的形態和數據，發現疾病，做出提示的一種診斷方法，以其便捷性和無放射性成為現代臨床診斷中應用最廣、影響最大的檢查項目。特別是在心臟瓣膜病的臨床診斷中，利用實時成像功能對患者病灶進行動態觀察，直觀心臟器官與組織的運動狀態，得到精準的診斷結果，在其臨床診斷中占據重要作用。診斷中，要求醫生對動態圖像進行縝密觀察，捕捉細微線索，而顯示器中的動態圖像猶如一幅連續的電影畫面，圖像上每一幀的細微變化都會對診斷結果帶來影響，比如一個光點的瞬間明暗就能反映出器官的狀態，不同病例在圖像上的反映也是千差萬別，需要診斷醫生具備豐富的臨床經驗。超聲診斷學科的這種特點決定了其教學模式必須堅持理論和實踐相結合的原則，學生必須經過大量臨床實踐掌握相關技術操作和經驗。而當前超聲診斷教學多采用傳統教學模式，在學校課堂上能展示的病例數量有限，在臨床實習階段能夠上手操作的機會很少，學生無法有效獲得豐富的臨床診斷資源，不能實時、反復觀摩動態的教學病例，不能有效理解圖像的細微差異，導致大部分學生甚至“新醫生”在臨床診斷中上手慢、不敢輕易下診斷等現實情況，嚴重影響了醫學生專業成長和醫療效率。

1.2 開展超聲教學演示系統及互動式教學研究的必要性

超聲診斷學科的特點決定了其教學模式是“理論—實踐—再理論—再實踐”的螺旋式遞進過程，必須堅持理論和實踐深度融合。根據網絡時代大學生自主學習能力強的特點，充分運用符合學生喜好的移動信息網絡技術進行輔助教學，將傳統的課堂與臨床一線鮮活的病例數據有機結合，提升學生的學習興趣和自覺性。同時，融入互動式教學理念，優化教學過程，以學生為主體，改變傳統“灌輸式”教學模式，在教學中實現師生互動、信息多向流動、學生向醫生角色轉變、知識與感情系統雙向建立等，充分調動學生的主動性和參與性，促進知識的理解和吸收，營造和諧的教學氛圍，使理論教學與實踐教學同進、同向、同行，達到提升醫學生實踐能力的目標和要求。

2 心臟瓣膜病超聲教學演示系統

本文以超聲診斷學科中重要課程之一———后天性心臟瓣膜病的超聲診斷教學為基礎，對超聲學科教學系統進行研究，開發了一款基于Android系統的教學演示及互動教學系統。該教學系統以教學醫院的臨床病例數據庫為支撐，實現在心臟瓣膜病診斷課程教學中動態演示各種病情狀態下的心臟動態圖片和視頻片段，展示超聲學科的臨床特點，并融入問題討論、病例分析、角色體驗、教學評價等互動式教學模式，有效解決當前此部分教學理論與實踐脫節等問題，提升教學質量和效果。

2.1 研究思路和方法

首先對心臟瓣膜病臨床教學情況進行調研，完成系統的需求分析和大綱設計，然后完成系統的詳細設計，最后進行系統實現。系統的初級版本完成后，在教學中進行試用，進行系統測試，并根據測試結果對系統進行修改完善。系統的實現過程中，首先搭建系統框架，然后分別實現網絡通信模塊、數據存儲模塊、互動交流模塊、角色體驗模塊、點名簽到模塊和成績分析等功能模塊。

2.2 技術路線和實施步驟

系統的實現過程中，首先搭建Android平臺的開發環境，分別完成JDK、Eclipse、Android SDK的安裝和環境配置。然后分別實現網絡通信、互動交流、教學演示、自動點名和成績分析等功能模塊。網絡通信模塊是系統運行的基礎，包括App客戶端和云服務器端的通信，以及各個客戶端之間的通信。互動交流模塊是系統的核心模塊，主要是以多樣化的手段為師生提供提問、交流、討論、評價等功能。教學演示功能主要用于課堂教學，提供教學案例的演示。其余的功能模塊可以并行實現，是系統的輔助功能。再完成各個模塊界面的實現并將各個模塊之間完成關聯。最后在SQLite數據庫中完成初始數據的錄入并完成與各個模塊的連接。

2.3 系統的主要特色功能

結合網絡時代大學生群體特點和超聲學科教學特點，該教學系統主要具備以下特色功能：（1）能夠通過熱點為課堂范圍內的安卓移動終端建立一個局域網；（2）建立一個基于圖片和其他數據的心臟瓣膜病教學演示系統，可以在課堂上進行教學演示，也可以供學生課下學習使用；（3）在教學過程中允許師生進行實時討論，能夠在討論區發送圖片或者文字信息，實現教學互動；（4）允許學生在圖片上進行簡單標記和編輯，方便討論；（5）擁有角色體驗功能，學生可通過自行選取病例進行臨床模擬診斷；（6）可以進行課堂自動實名制簽到；（7）通過后臺服務器搭建數據庫，存儲臨床醫院數據。

3 使用心臟瓣膜病超聲教學演示系統進行互動式教學

互動式教學模式的核心是提高學生的綜合素質[5-6]，培養學生的創新精神和創新能力，提高教學質量和效果。心臟瓣膜病超聲教學演示系統通過“互聯網+”等前沿信息技術，運用互動式教學理念，打破“一所學校、一位教師、一間教室”的傳統教學模式，建立“一張網、一個移動終端，N個學生”的問題導學、互動探究模式，使教與學活動圍繞移動互聯網進行。

3.1 教學準備

使用教學演示系統進行互動式教學的實踐性、關聯性、操作性、針對性強，在教學準備過程中，教師要從學生和課程的實際需求出發，對教學內容進行科學設計。在系統使用的準備中，教學醫院的超聲診斷科教師應將臨床診斷中積累的典型病例圖像、視頻、診斷意見等數據上傳后臺數據庫，實現臨床真實病例的海量數據積累。根據教學內容對數據進行檢索、分類，挑選典型病例圖像作為課堂演示圖像，對圖像中需要學生重點關注的內容進行編輯注釋；根據教學內容挑選病例圖像作為作業，供學生課后自學和復習。學生下載安裝學生端應用系統，結合課程內容進行預習、學習和復習。在教學形式的準備中，根據課程知識點科學設置典型病例討論，結合臨床常見問題靈活設計臨床模擬場景。

3.2 互動式教學過程

教師可以在教室通過該系統進行輔助教學，也可采取不受地域限制的線上教學，甚至邀請臨床一線醫生、專家進行實時診斷演示教學[7-8]。不同于傳統課堂互動式教學模式下的師生間雙向型互動，和常見的信息化教學模式下的師生之間、學生之間的多向型互動，依托該教學系統能實現網狀型互動，通過教學系統將師生組合成為一張不受空間限制的緊密聯結的網，教學醫院臨床醫生、醫學院校教師和學生構成網上的每一個節點，由這張網作為載體將數據資源進行開放，實現全方位互動。教學過程中可通過網狀型互動模式開展多種互動式教學，打造直觀具體、生動形象、印象深刻、氣氛活躍的教學環境[9-10]。

3.2.1 病例討論式互動 教師通過教學系統呈現精選典型病例，對病灶圖像進行逐幀展示、講解，讓學生根據所掌握知識對病例進行分析，提出診斷意見，教師結合要點進行剖析。未理解的學生可以自行反復對知識點進行查看學習，有效兼顧了學生個體差異。

3.2.2 角色體驗式互動 教師通過系統的角色體驗模塊給學生設置不同類型的病例視頻，讓學生現場模擬體驗臨床醫生診斷過程，給出診斷意見。在學生模擬體驗過程中，教師可以隨時給予提示，開闊學生思路，并對學生的表現給予點評，充分調動學生的積極性、創造性，提高學生臨場應對能力，達到生動形象、提升趣味性的課堂效果。

3.2.3 多維思辨式互動 針對一些非典型和疑難病例，可把已有的診斷結果和診斷依據提供給學生，設置爭辯要點，讓其廣泛參與到爭辯討論中來，各抒己見、暢所欲言、拓展思維，在對病例的思辨、爭論過程中找尋正確答案，發揮學生自由想象力和分析辨別能力，達到營造熱烈氣氛、印象深刻的課堂效果。

3.3 教學評價

教師可以通過該系統及時得到學生的學習效果反饋，通過討論交流掌握學生的學習動態，從而針對性地改進教學方案、豐富教學內容。學生可以通過該系統進行線下學習，瀏覽數據庫中及時更新的病例，模擬心臟瓣膜病超聲診斷，將自己的診斷結果與臨床診斷結果相比較，進行自我評價，通過臨床海量數據支撐，實現學生實踐練習由量變到質變，有效彌補醫學生實踐不足的缺陷，激發學生主動參與意愿，有效形成良性的互動式教學閉環，提升教學效果[11-12]。

4 結語

心臟瓣膜病超聲教學演示系統將臨床資源有效融入課堂教學，特別是在當前疫情形勢下，需要不斷推進教學模式創新，教師在互聯網上教，學生在互聯網上學，信息在互聯網上流動，線下活動成為線上學習的補充與拓展，構建一種全新、能充分體現學生主體作用的學習方式，有效推動了超聲診斷學教學改革。基于本系統具有較強的拓展性和靈活性，后續可以根據需求向其他醫學教學領域延伸應用，達到培養具有較強臨床實踐能力人才的目的，最終使廣大患者成為真正受益者。