3D虛擬人機交互教學模式臨床思維能力教學研究與實踐

盧振芝 莫啟章 羅凌 周元明 岳桂華 蘇東紅

【摘 要】本文認為在高職臨床思維實訓教學中應用3D虛擬人機交互教學模式，是臨床思維教學改革和發展的趨勢，針對高職臨床醫學生臨床思維教學模式現狀的發展需求，從建立教學團隊、創建教學模式和開發臨床思維案例三個方面論述3D虛擬現實人機交互技術教學模式建立與應用過程，為高職醫學生臨床思維能力教學提供參考。

【關鍵詞】3D虛擬 人機交互 教學模式 高職醫學生 臨床思維

【中圖分類號】G ?【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2021）11-0084-03

近年來，3D虛擬現實技術備受關注。虛擬現實技術已經走近人們的生活，滲透到各行各業中，并得到廣泛應用和發展。人機交互技術結合3D虛擬現實技術適應時代的需求，能解決高職醫學生臨床思維培養過程中的教學難題。

一、高職臨床醫學生臨床思維教學模式現狀及發展需求

隨著科學技術和教育改革飛速發展，國內外臨床思維能力教學模式得到了極大發展，大體經歷以下幾種模式。

（一）傳統的病例討論臨床思維能力訓練教學模式

這種教學模式將病例討論安排在理論知識講授后，對加強醫學生臨床思維的培養具有良好作用。隨著職業教育的發展，病例討論的方式已不能很好培養醫學生的獨立思維，無法給醫學生真實體驗和感受。病例討論開始嘗試用模擬教學法SP（標準化病人）的方式授課，通過讓醫學生情景模擬扮演不同角色，增加真實感受，以培養醫學生的臨床思維能力。這種方法有較好效果，但也存在一些缺陷。比如，沒有陽性體征，且訓練SP的成本昂貴;國內也沒有SP行業，醫學生情景模擬和復習占用時間較長，要求學生有較強表演能力等;很難在普通課堂內進行足夠次數的訓練，不能呈現疾病的發展狀況，醫學生無法得到真實臨床資料。種種缺陷致使其不能廣泛應用于各課程中。

（二）虛擬臨床思維訓練軟件和線上線下混合教學模式

隨著現代信息技術的引入，國內外均開發出了以真實病例為基礎的臨床思維訓練軟件，技術均比較成熟，擁有龐大的病例庫，可基本涵蓋所有臨床科室，并具有訓練與考核的雙重功能。臨床思維訓練軟件的運用在一定程度上可以解決醫學生向臨床過渡階段綜合能力的訓練。學生在虛擬的臨床診療環境之中積累病例經驗和提高診療能力，對醫學教育起到巨大的推進作用，對中國現代化醫學教育有極大的借鑒意義。教學模式上隨之也有很大轉變，采用了線上線下混合式教學模式，廣泛應用的CBL，PBL，MOOC等教學法。但是，由于該類軟件智能化水平技術本身的局限性不能完全代替臨床實際情況，簡單程序化的訓練，導致醫學生沒有身臨其境的直觀感受，在練習過程中容易感覺乏味，難以提升人文關懷能力、診查能力、檢查檢驗和會診等能力。

（三）虛擬現實教學模式

當前，隨著5G、人工智能和虛擬現實技術的發展，虛擬現實教育越來越成熟。虛擬現實技術在教育領域的廣泛應用必將引發教育教學模擬的新的改革，取代傳統教育方式的趨勢是不可逆轉的。因此，結合多媒體、數據庫、網絡通信、虛擬現實以及人機交互等技術對實驗環境及實驗對象進行仿真構造，構建虛擬的病人，應用于醫學教學過程中，可有效解決目前在醫學人才培養方面的諸多問題，有提高學生注意力、突破時空限制、逼真環境展示、風險可控、特殊場景學習、節約成本等優點。虛擬現實包括三類：文本虛擬現實、3D虛擬現實和沉浸式虛擬現實。其中，文本虛擬現實比較容易實現，但是仿真性差，不容易激發學習興趣。沉浸式虛擬現實模仿現實比較逼真，但需要的成本較高、技術難度也大，一般只應用于一些特殊需要。3D虛擬現實已經比較容易實現，其技術難度和成本核算也基本達到可以進入普通應用領域。

二、虛擬現實人機交互教學模式應用于高職醫學生臨床思維能力教學的必要性

（一）臨床思維能力在醫學生專業培養中的地位與作用

臨床思維能力是臨床醫務工作者在實踐中分析、推理并做出科學判斷的能力。醫學教育培養的重點是醫學生的臨床思維和臨床技能。尤為重要的是臨床思維的培養，醫學生只有掌握了科學的臨床思維方法，才能適應不斷變化的臨床工作。有效的教學模式是培養臨床思維能力教育的重要環節。

（二）高職醫學生臨床思維能力存在的問題及原因

從近年來各醫院對臨床高職醫學生實習反饋情況來看，很多醫學生存在臨床思維能力欠缺、臨床思維和基礎知識脫節、詳細詢問病史和進行系統準確化體格檢查的基本功欠扎實，過分依賴各種輔助檢查等問題。主要表現在實習過程中機械執行教師指令，缺乏主動思考，不能整體地考慮病情，不能把所學的知識和技能連貫，不能綜合、靈活和合理運用知識于臨床;不能有效地與病人溝通，遇到問題時手忙腳亂、心理壓力大;臨床適應期較長，崗位勝任力不強等現象，不能實現醫學生的在校學習與臨床實際工作無縫對接。這些問題主要與課程內容、課程目標和教師理念等因素有關。一直以來，高職臨床專業人才培養為三年制，課程設置兩年在校進行醫學理論基礎學習，主要依靠課堂上教師按章節進行內容獨立的理論輸出，章節之間沒有貫通融合，使醫學生學習的知識缺乏整體性和系統性，醫學生處于被動接受知識狀態，對教師所講的疾病沒有直接的感官認識。而臨床思維的過程卻是從癥狀體征的分析再到疾病的逆向思維，與傳統的學習方式完全相反，醫學生在臨床實踐學習的過程中又沒有系統的臨床思維訓練。教師受傳統教育理念的影響，普遍重視醫學基礎理論傳授和技能教授，沒有單獨的臨床思維課程，沒有強調臨床思維的培養。

（三）虛擬現實技術教學培養模式是新時代職業教育的迫切需求

隨著現代信息技術的引入，教學模式上隨之也有很大轉變，培養思維能力教學模式采用了虛實結合和線上線下混合式教學模式。SP，CBL，PBL，MOOC等教學法，線上虛擬臨床思維訓練，已普遍應用到臨床思維能力培養教學中。當前，信息技術飛速發展，相比于上述教學法，交互技術更凸顯其技術優勢，人機交互技術能讓醫學生在交互體驗中感知信息，使呈現形式變得多樣化、智能化和人性化，并且能夠實現跨時空的三維立體化展示，將這些技術推廣應用到職業教育，是新時代的迫切需求。

三、3D虛擬現實人機交互技術教學模式建立與應用過程

（一）前期準備

1.建立教學團隊

組織教師團隊進行有目標的臨床定崗實踐和臨床調研，與基層醫療機構共建教學基地，培養能勝任人機交互式教學模式進行臨床思維訓練醫教協同教學團隊，組成一支有豐富臨床經驗的專職“雙師型”教師教學團隊。根據高職醫學生的臨床工作崗位，分析崗位任職臨床醫生必須具備的臨床思維能力，繼而與教學相對接，將其轉換為知識、技能和素質目標。

2.開發臨床思維案例

依據高職醫學生學情分析及課程內容間的關系，由課題組成員根據課程中各系統的常見病多發病選定典型案例。按照高職醫學生人才培養方案，在分析高職醫學生工作崗位必須具備的臨床思維能力基礎上，與教學目標相對應，制訂教學目標，最終形成人機交互教學系統臨床思維訓練教案編寫。組織各課程授課教師與臨床專家，選擇符合高職醫學生實際情況的Body Interact 3D虛擬人機交互式教學系統思維訓練教學模式案例資源。選擇的典型案例能綜合臨床基本技術及學科專業課程的案例診療方案，培養醫學生的臨床思維能力。每份案例均涉及疾病診斷、診療方案、疾病的觀察與常用護理技術使用、疾病在診療期間癥狀的處理步驟及問診、體格檢查等方面的問題，請教臨床專家和臨床教育專家對這些素材進行選擇和優化，同時兼顧醫學生的實際能力，力求選擇的案例設計規范、難度適當和貼近高職醫學生以后工作崗位的臨床工作，從而保證醫學生訓練的積極性。

3.創建教學模式

從專業課開始，使用選定的案例進行病例導入式理論授課和病例討論。在Body Interact交互式教學系統實施過程中，堅持以小組團隊的形式，以“課前，根據病例討論課案例所涉及的系統理論知識、臨床基本技術技能內容進行預習;課中，接受并完成工作任務，教師根據Body Interact交互式教學系統過程性反饋綜合評價;課后，反復練習”的框架，組織教學活動，期間綜合運用多種教學方法。采用多元化的評價體系，將臨床思維教學系統納入統一的評價體系之中，以高職醫學生自評和思維訓練考核為主，小組評價為輔，定性評價與定量評價相結合，過程性評價與終結性評價相結合，課內評價與課外評價相結合，個人能力評價與團隊合作評價相結合，構建課程多元評價體系。采用Mini-CEX評價方式進行考核評分，結合Body Interact交互式教學系統臨床思維考核結果評分及任課教師的評價，得出醫學生最終成績。全面客觀地評價醫學生的臨床思維能力。

（二）實施階段

大二第一學期專業課開始，使用選定的案例進行病例導入式教學法理論授課。使用線上思維訓練、線下病例討論、Body Interact人機交互式教學系統思維訓練的教學模式進行教學。人機交互式教學系統開課前，采用Mini-CEX評價方式進行評分，Body Interact交互式教學系統進行考核，得出醫學生受訓前的臨床思維成績。30人為一大組，15人為一小組，小組模式教學，提前告知小組工作具體的醫療場景和需要預習的相關內容，小組集體預習，選取課題組確定的教學案例，小組隨機選4人操作系統。上課模擬開始小組4名學生操作，其余小組成員通過大屏幕顯示共同配合參與，教師可視情況引導，教師根據教學情況設定診療時間，在有效時間內完成。

（三）評價

教師根據小組操作結束后評估報告回顧點評、小組自評和互評，醫學生再次操作。考核評價使用Mini-CEX評價方式進行評分，Body Interact交互式教學系統進行考核，教師評價、自評和小組互評，綜合得出學生最終成績。

四、3D虛擬人機交互教學模式的意義和思考

（一）意義

1.節約教學資源，整合系統疾病知識

基于人機交互教學模式針對目前高職醫學生臨床思維能力存在的問題，緊跟5G、人工智能和虛擬現實技術的發展趨勢，采用3D虛擬現實技術在教育領域的創新成果，有利于醫學生把單個知識點進行系統化整合。在校學習系統疾病知識的同時，進行臨床思維訓練提高臨床思維能力。醫學生能把所學知識點通過討論和判斷逐漸串聯起來，達到整體劃一，從而臨床思維得到提升，提前從大二第一學期介入臨床思維學習，醫學生更有職業認同感，學習目標更清晰。

2.激發醫學生學習興趣，培養良好學習習慣

通過觸屏式體驗，3D虛擬呈現現實醫療環境，把醫學生帶入臨床真實情景。通過虛擬現實病人癥狀，實現人機對話，激發醫學生學習興趣，培養良好的學習習慣。能促進學生更好地組織臨床思維、促進臨床病例討論效果、促進醫學生溝通技能的發展，增加互動性，促進決策性過程。

3.有利于臨床帶教教師的教學，做到在校學習與臨床實習的無縫對接

適合高職臨床學生臨床思維能力的教學模式，提供具體的教學方法、教案以及詳細的評價指標。運用3D虛擬情景人機交互式系統教學提高醫學生臨床思維能力改革教學模式，彌補了醫學生不能到醫院反復詢問病人病史的弊端，實現醫學生的在校學習與臨床實際工作無縫對接。

（二）思考

1.醫學生需要有扎實的醫學基礎知識

臨床思維的培養是需要比較長的時間培養，涉及很多學科，高職醫學生的學習能力和基礎參差不齊，缺乏真實的臨床經歷，對于復雜的病例情況還不能很好判斷，需要教師積極引導。

2.臨床思維評判缺乏統一標準

臨床思維考核是一個比較復雜的考核，教學目的是培養臨床醫學生的綜合能力，包括問診、交流、醫學基礎、邏輯思維能力、評判性思維和團隊合作等。評價教學效果應當體現在綜合能力上，但是目前對臨床思維評價缺乏一套標準化的標準，主要靠任課教師主觀評判，容易受到系統反饋和教師主觀因素的影響。

總而言之，人機交互教學模式就是3D虛擬現實技術在教育領域的一種創新模式，具有線上線下自主學習訓練的特點和優勢。運用最新一代3D情景模擬系統交互式教學系統開展教學實驗，借鑒有關醫療機構使用經驗，建構具有線上線下自主學習訓練特點和優勢，能夠有效提高醫學生臨床思維能力的人機交互教學模式。運用3D虛擬人機交互教學提高醫學生臨床思維能力改革教學模式，證實充分調動了醫學生的學習主觀能動性，提高了教學效果，有利于培養臨床醫學生的臨床思維能力。

【參考文獻】

[1]郭媛媛，陳慧華，李梅，等.模擬教學在康復醫學臨床教學中的應用研究[J].醫學教育研究與實踐，2018（3）.

[2]謝似平，常實，梁莉，等.現代醫學模擬技術在臨床思維訓練中的應用[J].中國高等醫學教育，2015（10）.

[3]何雨晨，謝似平，等.虛擬仿真實驗教學在臨床思維訓練中的應用[J].高校醫學教學研究（電子版），2019（3）.

[4]宋俊巖.醫學生臨床思維能力評價指標體系的建立及實證研究[D].青島：青島大學，2015.

[5]錢義明，郭健，錢風華，等.全科醫師臨床思維訓練的探討[J].上海醫藥，2015（1）.

注：2020年度廣西職業教育教學改革一般研究項目“基于人機交互教學模式提升高職醫學生臨床思維能力的研究與實踐”（GXGZJG2020B118）;2019年度廣西職業教育教學改革重點研究項目“基于信息技術的醫學職業院校臨床技能實訓體系的研究與實踐”（GXGZJG2019A026）

【作者簡介】盧振芝（1984— ），女，廣西桂林人，在職研究生，廣西衛生職業技術學院主管護師，研究方向為醫學教育、內科護理;莫啟章（1972— ），男，通訊作者，廣西象州人，在職研究生，廣西衛生職業技術學院副主任醫師，研究方向為醫學教育，外科臨床;羅 凌（1980— ），女，廣西全州人，醫學碩士，廣西衛生職業技術學院主治醫師，研究方向為兒科學、急救及健康促進;周元明（1963— ），男，浙江諸暨人，在職研究生，廣西衛生職業技術學院教授，研究方向為醫學教育管理、外科臨床;岳桂華（1969— ），男，山東東營人，醫學博士，廣西衛生職業技術學院教授，主任醫師，研究方向為醫學教育管理、中西醫結合防治心血管疾病;蘇東紅（1972— ），女，廣西博白人，在職研究生，廣西衛生職業技術學院主治醫師，研究方向為醫學教育、腦電生理與腦血管超聲多普勒檢診。

（責編 黃桂嬋）