形態學器官系統為中心虛實結合實驗教學新體系的構建*

錢忠義 李珊珊 劉 蘭 張才軍 陳 芳 吳 嘉 昆明醫科大學基礎醫學院，云南省昆明市 650000

當前，醫學院校普遍開展理論課器官系統為中心的PBL、CBL等教學。這種整合多學科的教學法，有利于學生在短時間內對每個器官系統形成一個相對完整的概念，培養團結協作精神和創新能力，同時盡早鍛煉學生的臨床應對能力[1]，有利于培養高層次臨床醫務人員。現有學科式教學模式的實驗內容多屬于驗證式的簡單實驗，原有實驗方法與內容顯然不能適應器官系統為中心的理論教學模式[2]。因此，開展構建新的整合式器官系統為中心的實驗教學新體系愈發顯得緊迫。

1 構建器官系統為中心的形態學實驗課理論體系

新的實驗課體系必定要有理論指導，所以，在構建新的實驗體系之初，一定要制定出系統性好、可行性強，具有一定先進性的新實驗課理論體系。

1.1 確定實驗教學大綱 實踐更好地培養高等院校學生的基本技術操作技能和實際動手能力，提高學生的創新能力和科研思維能力，以《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010—2020年)》《中國本科醫學教育標準——臨床醫學專業(2016版)》等為綱領性文件，以醫學生培養目標為基礎，編寫實驗教學整合課程大綱。

1.2 編制實驗指導 編制新實驗課體系中整合性實驗指導是重點。實驗指導要體現新的教學理念及整合內容。這些創新性綜合性實驗要經過預先設計與實踐驗證。新實驗應該操作性強，結果確實，整合多學科知識，并能充分發揮學生主動性及創新能力。一些驗證式的教學內容主要以虛擬實驗方式講授和(或)自學形式完成；一些創新型或需要通過實訓方式才能獲得的技術技能則以實體實驗的方法來完成。

1.3 構建實驗課教學方法 實驗課教學實施過程以“虛實結合”的模式為原則方法，開設的虛實結合實驗項目見表1。教學活動形成了以教學實驗室(實體)和創新實驗室(實體)為基礎，以虛擬(網絡)實驗室為補充的“三位一體”實驗教學平臺及與其相適應的實驗教學運行模式，通過虛擬實驗解決傳統形態學實驗教學中諸多限制，實現 “虛實結合、虛實互補、重在實效”的新實驗教學體系建設目標[3]。

虛擬實驗數據庫掛網，通過計算機與校園網絡系統，進行數字切片庫、虛擬實驗和數字人等虛擬資源的管理，其學習不受空間與時間限制，使用更方便、功能更強大、應用廣泛。虛擬實驗也可以更方便地用于開放共享和遠程學習[4]。

1.4 構建新的實驗考核策略 重要的是討論制定實驗課評分方案。評分方案包括：實驗課成績分值構成，實驗課成績組成：平時成績、實驗作業、實驗課期末考試等。考核形式包括線上與線下考核等。終結性評價是在教學活動結束后進行，用于判斷教學目標是否達到預期結果的評價手段。終結性評價側重于學生成績和學習結果的評定。形成性評價強調教學過程與評價過程相結合，重視和強調教與學過程中的及時反饋和改進。形成性評價既有助于教師了解教學效果并優化教學，又有助于學生及時了解自己的學習狀況并調整學習策略[5]。

2 虛擬實驗教學資源的構建

建設一個能夠組織和協調運行各種虛擬數字資源的系統平臺，虛實結合實驗平臺依靠互聯網的優勢，避免課程獨立開發設計，而是從整個實驗體系進行開發設計，構建融合性實驗教學平臺。我室建設的虛擬實驗平臺就包括了解剖學、組織胚胎學、病理學、微生物學和動物實驗等虛擬資源。

2.1 虛擬切片庫的建設 虛擬切片的使用不依賴于顯微鏡，而是利用相應的圖像瀏覽軟件進行觀察，用鼠標操作可以選擇切片任意位置，進行定倍及任意倍率的放大或縮小，觀察所見不產生圖像信息失真。圖像瀏覽軟件可以安裝在實驗室電腦、學生的個人電腦、手機或教學網站上，因此，學生在沒有顯微鏡和玻璃切片時也能自由觀察切片，不受時間和空間的限制，有利于學生課前預習及課后復習，提高學習效率。構建的虛擬切片庫見表2。

2.2 數字標本庫的建設 我校現擁有人體病理大體標本5 860余個，組織胚胎標本及模型420余個，這些人體標本及模型作為數字標本庫制作的原始模板，內容涵蓋了人體絕大多數常見病及多發病。將其制作成數字三維模型標本，可隨意進行放大、縮小、平移等操作，方便學生課后自主學習。數字病理教學大體標本脫離了傳統病理學實驗需要有足夠的大體標本和在特定病理實驗室的局限，并且可實現網絡化，進一步拓展了醫學實驗教學空間，提升了醫學實驗教學的深度和廣度。構建的數字標本庫見表3。

表3 構建數字標本庫

2.3 裝備數字人系統 數字人是利用信息科學的方法對人體在不同水平的形態和功能進行虛擬仿真。數字人研究始于1989年美國國立醫學圖書館可視人計劃。數字人可進行特種研究及教學。

安裝數字人虛擬教學系統有利于解剖學的學習和記錄，安裝的數字人系統見表4。在解剖學授課過程中，老師對照各種模型、標本可形象立體地對人體結構進行講解，同時配合標注、分離、染色等快捷功能，使教學過程更加形象和直觀。

表4 數字人系統

2.4 建設微視頻教學資源 微視頻教學資源在醫學實驗課程中的應用，主要是以下場景：一些耗時較長的，操作精度要求高需要有長期實踐經驗才能完成的，存在一定危險的或者是簡單驗證式的內容，都是制作微視頻教學課件的主要素材。因微視頻具有這些特點和優勢，應該成為虛擬實驗資源的重要部分[6]。可以根據情況制作以下微視頻教學資源:蛙腸系膜微循環觀察實驗、HE染色實驗、骨髓(血液)推片制作及染色實驗、免疫組織化學的實踐操作實驗等。

2.5 虛擬數據庫內容整合掛網及實踐應用 建成的虛擬實驗資源掛網，通過計算機與校園網絡系統進行虛擬實驗資源的管理，其學習不受空間與時間限制，使用更方便，功能更強大，應用更廣泛。虛擬實驗資源只有通過互聯網，才能真正發揮其共建共享及其他優勢，讓所有需要虛擬實驗資源的用戶能夠通過各種數字終端進行學習。

虛擬實驗數據庫儲存于專用服務器內，由專業人員安裝調試，用于所有上實驗課的學生。當然，其他課程實驗課中，也可便捷地使用實驗數據庫教學資源，有效做到教學中各學科、各器官系統內容的整合。

3 構建后實踐效果

整合后的虛擬數據庫調動各學科實驗資源，按器官系統為中心教學大綱為依據，利用并發展現有數字虛擬教學資源，提供更多的虛擬教學資源，讓同一堂課中能展示講解原來屬于不同學科的教學內容，使以器官系統為中心的教學法具有更多的教學素材支持，并且使上課生動流暢。在教師和學生的調查中，對資源效果(表5)和教學效果(表6)獲得良好反饋。

表5 數字(虛擬)資源效果評價[n(%)]

表6 學生對創新實驗教學評價問卷調查表[n(%)]

4 討論

形態學器官系統為中心虛實結合實驗教學新體系的構建填補器官系統為中心教學法實踐教學體系建設空白，新體系以虛實結合為抓手,重建實驗內容，整合多學科知識及實踐技術，注重知識體系的完整性。新體系以解決問題為導向，以鍛煉學生臨床思維為目標，是形態學實驗教學具有革新意義的探索。將器官系統為中心教學法引入到實驗教學中，配合理論教學，通過整合型實驗課，進一步強化了醫學教育的整體觀念。

依托信息技術優勢，虛擬實踐教學資源存在于網絡上，使用方便靈活。數字虛擬資源鏈接校園網絡系統，進行數字資源的管理，其學習不受空間與時間限制。所有掛網上傳實驗內容(數據庫)應該是開放的，這些學習資源至少在校際層面上可讓使用者隨時隨地瀏覽，也可用于教學，真正意義上能夠實現以器官系統為中心、以疾病為中心的醫學實驗教學。

整合后的實踐教學資源使用便捷，正常和異常形態觀察切換及比較學習非常方便，整合內容無縫連接起不同學期、不同學科間斷開的知識，夯實以器官系統為中心教學改革，因此，形態學實驗教學可以便捷地把解剖學、組織學及病理學等教學資源整合起來，構建成為融合型的、以器官系統為中心的實踐教學體系。

器官系統為中心虛實結合實驗教學新體系實現了形態學實驗教學手段的革新，減少相關費用，促進實驗教學考核方式的轉變。傳統的形態學實驗考核方式主要有肉眼辨識實物標本、鏡下結構觀察、口試等，采用數字切片及大體標本進行考試可實現信息的完整性、公平性。

虛實結合實驗教學使醫學實驗教育得以共享現代信息技術最新成果，豐富了醫學教育手段及學習方式，更為現代年輕學子所接受，也拉近醫學教育與日益高科技化、信息化的臨床診療實踐間的距離。

借助虛擬互聯網手段，構建器官系統為中心教學法的實驗教學新體系，其實驗內容具有學科融合度高，通過這種寬面縱深式的學習模式，有機融合多學科醫學知識，實驗方法虛實結合，可行性強，教學形式生動流暢，學生易于接受。