機能學數字人“ESP”在醫學生理學教學中的應用與思考

劉 持 劉惠君 秦曉群

中南大學基礎醫學院，湖南省長沙市 410078

醫學生理學是一門邏輯性和難度較大的醫學基礎課程，它在醫學的基礎理論知識與臨床實踐的聯系過程中發揮如同基石一樣的作用[1]。在醫學生學習的過程中，他們被要求既要學習醫學相關的基礎知識，同時也要培養一定的臨床思維能力和創新能力，加強基礎與臨床的聯系，與社會所需要的醫學類人才相適應,所以熟練掌握醫學生理學且應用好這門課程是一個合格的醫學生所必需的。在傳統的醫學理論相關課堂教學中，其教學方法過于刻板，重視理論而非實踐，導致學生在理解許多生理原理的過程中相對吃力，或者無法很好地在臨床上運用所學的基礎理論知識。傳統的教學方法還存在另一個很大的問題就是無法與現代醫學發展進行很好的聯系，導致傳授學生的知識相對落后，使得醫學教學脫離實際，教學質量降低[2]。21世紀新一代信息化技術中機能學數字人ESP在新的醫學教學模式構建中扮演越來越重要的角色，隨著該系統的多功能性的應用，它將可能會在醫學教育的變革中起著推動作用[3]。為了提高和改善醫學生理學的教學質量，許多高校引進了機能學數字人ESP，構建一個全新的醫學教學模式，打造一個臨床與基礎相結合的課堂教學環境。

1 機能學數字人ESP概述

機能學數字人ESP是指一套智能的電子標準化病人教學系統。它綜合了醫學、物理學以及人工智能等技術，結合了人體功能學系統理論基礎，基于生理驅動并且可模擬較多生理現象的機能學數字系統[4]。機能學數字人ESP是由仿真人體模型和多媒體教學軟件組成，其標準化的仿真虛擬病人是基于生理驅動的操作對象，人體模型形象逼真，標志明顯，成功將臨床上多種體征再現于人體模型的相應位置。這為醫學生完成醫學實驗任務提供了更簡便的方法，并且可以使醫學生在學習過程中更準確且高度接近臨床狀態。另外該設備所具有的多媒體教學軟件形象生動，圖文并茂，教師可以根據教學需要靈活選擇全體教學、分組教學和個別輔導，更好地解答學生學習生理學過程中的重點以及難點。目前機能學數字人ESP已經開發完成的包括有失血性休克、急性心肌梗死、急性肺栓塞、一氧化碳中毒、氣胸、急性哮喘發作、有機磷中毒、急性細菌性腹膜炎、糖尿病等多個案例，可廣泛用于醫學教育、住院規培、健康科普教育和部分科研領域[5]。

2 機能學數字人ESP應用于醫學生理學教學的優勢

機能學數字人ESP在醫學教育領域占據高位，它是國內首個出現的虛擬病人系統，它的設計理念、發展性以及前瞻性都獲得了眾多高校的好評。機能學數字人ESP在教學中的應用相比于傳統的教學方法而言，打破了固執刻板的課堂束縛，且具有更多的優勢[6]。首先，針對傳統的醫學生理學教學中教師口述臨床體征，學生被動接受自己領悟，導致學生一些技能操作手法和測量方法不能很好使用的現象，機能學數字人ESP通過將理論知識用聲音、圖片或者動畫生動形象地展現出來，在課堂上吸引學生的注意力，提高學生的興趣，并且會使學生對知識的理解更深刻，記憶更牢固。另外，在學習醫學生理學過程中，由于學生數量多，教學所需要的實踐資源不能夠滿足學生的實踐要求，而機能學數字人ESP則為臨床教學開辟了一個新的實踐場地，有效改善了教學過程中資源不足這一缺陷，并且學生可以反復實踐、多次練習，切實掌握和熟練應用實踐基本技能，提高學生自主操作能力，將理論與實際更好的結合，使學生達到預期的鍛煉效果，從而改善醫學生理學教學質量。最后，機能學數字人ESP虛擬病人系統中包含生理學相關的考試，教師可對學生選擇統一考核，其內容和評判標準一致，解決了以前教學過程中無法及時對學生進行統一考核，檢測對醫學生理學某個重點或難點原理的理解情況的問題，并且成績具有可比性和有效性，能夠比較客觀的反映學生將基礎與臨床相結合運用的技能水平。

3 機能學數字人ESP應用于醫學生理學教學中的具體實施措施

3.1 醫學生理學課程的課前預習 在正式上課前，學生根據教師課后布置的下次課的課堂內容，通過個人手機或者PC端登錄，預習將要學習的實驗內容。在ESP虛擬病人系統中可以通過對實驗操作視頻的提前學習，以達到對整個實驗流程的系統了解，然后在虛擬實驗中，以虛擬的家兔或蟾蜍為操作對象，反復訓練實驗操作，比如失血性休克動物模型進行搶救，心臟灌流或心電圖的測量。最后在熟悉掌握實驗操作流程的基礎上進行虛擬實驗考核，考核結果的正確率>90%后，才能準許學生進行實體操作。

3.2 醫學生理學課程的虛擬仿真實驗課的操作 教師通過以機能學數字人ESP虛擬病人為操作對象，高度模擬還原臨床真實環境，觀察某些疾病的臨床表現如臨床的失血性休克病人的典型體征及其生理指標、血流動力學、微循環等指標變化，使學生能夠及時將所學的理論基礎與臨床實踐相結合，能夠以專業技能對虛擬病人進行問診、診斷及治療，有利于學生在操作過程中鍛煉自己的臨床思維。整個操作流程簡單來說就是虛擬病人求診，學生可以通過電子病歷來了解病人的既往病史，結合檢查結果對病人病情進行評估，并最后給出診斷結果，選擇治療措施，比如藥物治療、手術、護理、膳食等。整個治療過程可能會因學生的操作問題，導致虛擬病人的病情好轉或者惡化死亡等情況，學生可以根據結果反思自己所存在的問題，找出自己的不足，及時調整，積累經驗，以達到醫學生理學實驗的教學效果。

3.3 醫學生理學課程的虛擬仿真實驗課的課后作業的完成 學生需要完成教師在機能學數字人ESP系統里提前設計好自測與考核的生理學試題，使教學的關鍵知識點更具有針對性，使學生學得明明白白，并能夠及時復習，加強鞏固所學知識。學生的操作過程教師需要進行考核評價，其成績計入實驗課成績。

4 機能學數字人ESP應用于醫學生理學教學的意義

4.1 有利于提高學生的學習興趣 醫學生理學是醫學基礎必修的課程，內容較多且邏輯性較強不易理解，但是它同時又是搭建基礎和臨床的橋梁，醫學生可能因為沒有學好生理學而影響后續的其他臨床課程的學習。教師若想達到理想的教學效果，提高課堂教學質量，首先一定要建立學生對于學習醫學生理學的興趣，這樣才能提高學習效率。機能學數字人ESP就能夠達到這樣的效果，它在醫學生理學的教學中，由于高度逼真的模擬的臨床環境，使學生達到一種身臨其境的效果，能夠讓學生對于所學習的知識點有一個直觀的印象，加強了形象記憶能力。另外，醫學生通過扮演醫生的角色，對虛擬病人進行診治的這個過程中，培養了作為一名醫生應具有的責任心，加深了學生對理論知識的理解，提高了學生對于基礎和臨床結合的綜合應用的能力，潛在的提升了學生的自信心，對后期的學習以及學習目標的確立將會更有興趣和動力[7]。

4.2 有利于培養學生的自主思維能力 機能學數字人ESP系統通過多媒體軟件將課堂內容變得豐富有趣，通過對系統中虛擬病人的操作，高度還原了臨床實踐環境，加強了學生對于基礎與臨床之間轉換規律的理解，而并非像傳統式教學那樣灌輸式地完成理論知識的傳授，使學生的臨床思維得到訓練。學生給虛擬病人診治的這一過程中，通過自己操作發現不足，以及后期同學之間關于操作結果的相互交流，學生的思維不再被禁錮，激發了創新思維，培養了學生的自主思維、逆向思維以及系統思維。學生通過訓練將會摒棄死記硬背的學習習慣，并善于總結醫學生理學與臨床實踐之間的規律，且舉一反三的應用于其他學科中，從而取得良好的學習效果。

4.3 有利于提高教師的教學能力 醫學生理學是醫學專業的主課程之一，由于它的理論性、實踐性和應用性都較強，所以該課程的教學效果和學生的學習效果與教師的專業水平以及教學能力都有著很大的關系[8]。如何在一堂45min的課堂內，既要傳授好醫學生理學的基礎知識，又要培養學生的臨床思維，無疑是對教師專業能力的一種考驗。機能學數字人ESP應用于醫學生理學的教學模式對教師提出了更高的要求。教師要在課堂中轉化教學思維，對機能學數字人ESP虛擬病人系統有一個透徹的了解，由于一些醫學生理學教師可能沒有真正的臨床經驗，這時候就要求他們能夠不斷鉆研業務，將書本的知識和臨床實踐能夠緊密結合起來，只有這樣才能在使用機能學數字人ESP時做到游刃有余，及時解決學生學習過程中所遇到的問題。因此，教師使用機能學數字人ESP有利于提高自身素質以及專業技術水平，并有利于我國醫學教學整體水平的提高。

5 機能學數字人ESP應用于醫學生理學教學過程中存在的問題

雖然機能學數字人ESP為醫學生理學的教學帶來了良好的效果，但我們不能否認的是機能學數字人ESP虛擬病人系統仍存在不足。首先系統中的虛擬病人與臨床上的病人相比還是不夠真實，我們無法與虛擬病人進行溝通，并且我們在診治過程中不能夠像在臨床上觀察病人的表情和了解他們的身體疼痛程度，與真實的臨床實際操作存在一定的差距。由于這一缺陷，教師不能只依靠于ESP虛擬病人系統教學，而是應該在學生理解基礎原理與臨床實踐的關系時作為一個補充和完善。另外，在ESP虛擬病人系統中所包含的體征較為局限，像在診斷學中它只包含了聽診和觸診，并不能進行視診或叩診，導致病人的體征不能夠完整的展現。它只能體現異常的局部體征，不具有典型病例的整體性。還有一個不可忽視的問題就是由于學生剛剛接觸臨床知識，不能將各類理論知識進行聯系和整合，所以存在部分學生就出現了只對虛擬病人感興趣，而對虛擬病人出現的異常體征的原因以及機制的理解都是停留于表面，并不進行深究。所以教師一定要督促學生在課前的預習，學生了解到自己在該堂課中可能存在哪些不能解決的問題后再進入虛擬病人系統，并在教學過程中控制好機能學數字人ESP所占有的課堂時間，這樣才能起到事半功倍的效果。最后在課堂中總是會出現學生操作了幾次系統后，便出現虛擬病人無反應的情況，所以虛擬病人的穩定性還有待提高。

6 結語

綜上所述，醫學生理學在醫學教育中作為一門基礎學科，起著聯結臨床的關鍵作用，提高其教學質量是在當代醫學不斷發展和不斷完善的過程中的基本要求。機能學數字人ESP為醫學生理學的學習提供了一個優質的平臺，具有獨特的優勢，我們應該積極充分利用它的優勢，改善它的缺陷，在提高學生興趣的同時，培養學生的臨床思維，激發學生的創新潛力，幫助學生取得良好的學習效果，以適應現代社會對醫學類人才的需求。