肝臟疾病虛擬仿真實驗教學課程的開發(fā)與應(yīng)用

[摘要]"目的"探討肝臟疾病虛擬仿真病理實驗教學課程在病理實驗課中的應(yīng)用效果。方法"結(jié)合3D數(shù)字建模、虛擬仿真技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)，設(shè)計開發(fā)肝臟疾病虛擬仿真實驗教學課程。選取肇慶醫(yī)學院2022級臨床醫(yī)學專業(yè)的120名學生作為研究對象，根據(jù)隨機數(shù)字表法將其分為實驗組和對照組，每組60名；實驗組結(jié)合虛擬仿真教學課程進行教學，對照組采用傳統(tǒng)教學方法。通過問卷調(diào)查和實驗考試成績對教學效果進行評價。結(jié)果"實驗組學生的實驗考試總成績顯著高于對照組（Plt;0.05）。與對照組相比，實驗組學生認為該教學方式明顯提高他們的學習興趣（83.3%"vs."66.6%）、培養(yǎng)他們自主學習的能力（83.3%"vs."30.0%）、更有利于實現(xiàn)學習資源的共享（100.0%"vs."50.0%）和理論知識的掌握（86.7%"vs."75.0%）、幫助構(gòu)建完整的肝臟基礎(chǔ)知識（86.7%"vs."53.5%）、提升臨床思維能力（81.6%"vs."40.0%），比較差異均有統(tǒng)計學意義（Plt;0.05）。結(jié)論"虛擬仿真教學平臺的應(yīng)用可提高教學效果，有利于培養(yǎng)學生的自主學習能力，強化學生對知識的掌握。

[關(guān)鍵詞]"肝臟疾病；虛擬仿真；病理實驗教學

[中圖分類號]"R361""""""[文獻標識碼]"A""""""[DOI]"10.3969/j.issn.1673-9701.2024.34.016

隨著社會的發(fā)展，肝臟疾病的發(fā)病率呈逐年上升趨勢，肝臟疾病給人類社會帶來巨大的困擾，嚴重威脅人民的健康和生活[1-4]。肝臟疾病的預(yù)防及診療已成為國家和患者的沉重負擔，培養(yǎng)更多優(yōu)秀的肝病?？漆t(yī)生顯得尤為重要?，F(xiàn)有肝臟疾病的病理實驗教學中，主要以教師為中心，多使用組織切片進行教學[5-6]。由于學生對之前學習的肝臟形態(tài)學知識有所遺忘，加之觀察二維病理切片不易形成立體、直觀、深刻的印象，難以將肝臟病理學改變與臨床表現(xiàn)相聯(lián)系，導(dǎo)致學習效率不高、效果不理想[7]。另外，實驗教學沒有實時反饋機制，給教與學的評價帶來困難，教學效果欠佳[8]。隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的普及和發(fā)展，虛擬仿真教學系統(tǒng)已逐漸應(yīng)用于醫(yī)學實驗教學中，通過其突出的交互性，學生可對無法具象化的實際問題有更直觀的認識[9-10]。本虛擬仿真實驗教學項目以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、醫(yī)學虛擬仿真教學平臺為依托構(gòu)建虛擬的肝臟病理模型，將教學重點和難點融入虛擬仿真教學中，為學生構(gòu)建完整的肝臟知識，在提高教學效率、培養(yǎng)學生素質(zhì)能力方面取得良好的效果。

1""肝臟疾病虛擬仿真實驗教學課程的構(gòu)建

1.1""腳本的撰寫與虛擬仿真教學課程的制作

根據(jù)“虛實結(jié)合、正常-異常遞進、基礎(chǔ)-臨床融合”的教學理念，由團隊專業(yè)教師負責開發(fā)教學內(nèi)容及撰寫腳本，主要內(nèi)容包括：制定整體實驗流程框架及模塊，細化模塊內(nèi)容，構(gòu)建形態(tài)技術(shù)要點、知識庫，設(shè)計交互學習和智能考評內(nèi)容。成都泰盟軟件有限公司技術(shù)人員協(xié)助建立肝臟疾病虛擬仿真實驗教學課程的編程制作。虛擬仿真教學課程采用瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）結(jié)構(gòu)，通過互聯(lián)網(wǎng)開放共享。采用3D和2D動畫技術(shù)，HTML5、層疊樣式表、JavaScript等語言開發(fā)虛擬實驗過程；應(yīng)用PG數(shù)據(jù)庫訪問和存儲數(shù)據(jù)，支持市面上所有瀏覽器運行；整個虛擬仿真操作均可使用鼠標完成所有交互過程；HTML5開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用還能滿足項目移動端運行。

1.2""虛擬仿真教學項目構(gòu)建內(nèi)容

本虛擬仿真實驗教學課程包括臨床案例引入、認識肝臟、肝臟的常見疾病、臨床案例解析和課后練習5個部分，見圖1。

1.2.1""臨床案例引入""使用者進入課程，在首頁選擇臨床案例引入，課程將典型病例使用視頻、文字進行詮釋，使學生形象、直觀了解患者的臨床表現(xiàn)，培養(yǎng)學生的臨床思維能力，見圖2。

1.2.2""認識肝臟""此部分可進入肝臟的總論學習，點擊“肝臟的位置和毗鄰”了解肝臟在腹腔內(nèi)的位置，與其他臟器的毗鄰關(guān)系。點擊“肝臟的形態(tài)和分葉”，可通過鼠標進行360°自由旋轉(zhuǎn)，觀察肝臟的韌帶、肝葉、肝段和肝臟的血供。其中肝臟的血液循環(huán)是掌握肝功能的重要環(huán)節(jié)，本模塊以3D立體的形象展示肝臟的血供，并添加交互式練習。在肝小葉部分，重點展示肝小葉的組織學結(jié)構(gòu)，點擊肝小葉可出現(xiàn)相應(yīng)組織名稱。通過以上3D模型的展示，體現(xiàn)“宏觀-微觀”“正常-異常”的教學理念，見圖3。

1.2.3""肝臟的常見疾病""課程利用動畫展示發(fā)病機制，幫助學生理解疾病的發(fā)生過程、肝臟形態(tài)學改變的原因。將病理改變以圖示、3D模型方式展示，再通過典型的數(shù)字切片示教，交互性虛擬訓(xùn)練加深理解，幫助學生理解、記憶復(fù)雜的病理學改變，從而培養(yǎng)學生病理知識聯(lián)系臨床表現(xiàn)的能力，見圖4。

1.2.4""課后練習""課后練習模塊根據(jù)肝臟疾病知識點、重難點、病理臨床聯(lián)系方面智能組題，包括切片題、大體標本題和病例分析題，幫助學生掌握各種類型肝臟疾病的病理特點，讓學生多維度鞏固知識點，早期結(jié)合臨床，加深學習印象。根據(jù)學習及考試情況，系統(tǒng)形成報告，老師可根據(jù)報告對學生進行個性化指導(dǎo)，見圖5。

2""虛擬仿真教學課程在實驗教學中的應(yīng)用與效果

2.1""研究對象與方法

選取肇慶醫(yī)學院2022級臨床醫(yī)學專業(yè)的120名學生為研究對象，根據(jù)隨機數(shù)字表法將其分為實驗組和對照組，每組60名。兩組學生的年齡和性別比較差異均無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05）。兩組學生由同一教師授課，選擇肝硬化為教學內(nèi)容，教學時長均為2學時。兩組學生在課前一周登錄虛擬仿真教學課程，重點學習認識肝臟、肝硬化模塊；完成交互訓(xùn)練，為課堂讀片做好準備。教師可通過后臺與學生進行交流，

督促學生學習，保證學習效果。對照組采用傳統(tǒng)實驗教學方法，1學時講解理論知識、大體標本和病理切片，1學時讓學生觀察切片、大體標本，期間師生交流指導(dǎo)觀察切片。實驗組教師用1學時通過平臺內(nèi)的數(shù)字切片和大體標本講解病變部位和病理特點，再根據(jù)平臺反饋的學習情況著重講解共性問題和重難點；剩余1學時讓學生完成切片和大體標本的辨識，可按小組對平臺及課堂上的學習內(nèi)容進行交流討論。兩組在課程結(jié)束前10min，教師對整個實驗進行總結(jié)。

2.2""實驗教學效果評價

通過章節(jié)實驗考試和調(diào)查問卷進行教學效果評價。章節(jié)實驗考試內(nèi)容包括理論知識、鏡下圖片、大體標本辨識和病例分析。每部分10分，總分40分。對兩組學生發(fā)放匿名調(diào)查問卷，問卷內(nèi)容包括學習興趣、自主學習能力、學習資源獲得便利、理論知識掌握情況、構(gòu)建完整的肝臟基礎(chǔ)知識和臨床思維能力，每個部分設(shè)置“滿意”和“不滿意”兩個選項。

2.3""統(tǒng)計學方法

采用SPSS"19.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。符合正態(tài)分布的計量資料以均數(shù)±標準差（"）表示，組間比較采用兩獨立樣本t檢驗；計數(shù)資料以例數(shù)（百分率）[n（%）]表示，比較采用χ2檢驗。Plt;0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

3""結(jié)果

3.1""兩組學生的實驗考試成績比較

兩組學生的課前測試成績比較差異無統(tǒng)計學意義（Pgt;0.05）。該章節(jié)結(jié)束后，實驗組學生的實驗考試總成績顯著高于對照組（Plt;0.05），見表1。

3.2""調(diào)查問卷結(jié)果

共發(fā)放調(diào)查問卷120份，回收120份。與對照組相比，實驗組學生認為該教學方式明顯提高他們的學習興趣（83.3%"vs."66.6%）、培養(yǎng)他們自主學習的能力（83.3%"vs."30.0%）、更有利于實現(xiàn)學習資源的共享（100.0%"vs."50.0%）和理論知識的掌握（86.7%"vs."75.0%）、幫助構(gòu)建完整的肝臟基礎(chǔ)知識（86.7%"vs."53.5%）、提升臨床思維能力（81.6%"vs."40.0%），比較差異均有統(tǒng)計學意義（Plt;0.05）。

4""討論

教育部高等教育司在2023年工作要點中強調(diào)“深化實驗教學改革，加快‘虛仿2.0’建設(shè)”。隨著國家教育部不斷推進虛擬仿真實驗教學的發(fā)展，虛擬仿真實驗教學已成為當今信息化教學中舉足輕重的一部分[11-12]。病理學是一門實踐性很強的醫(yī)學基礎(chǔ)學科，強調(diào)學生對病理切片的觀察學習。本研究通過虛擬仿真實驗教學課程，讓學生在開放自主的虛擬環(huán)境中模擬實驗，在提高教學效率、培養(yǎng)學生素質(zhì)能力方面，取得良好的教學效果。

4.1""虛擬仿真教學課程可強化學生對知識的理解

本課程通過臨床真實病例導(dǎo)入，學習內(nèi)容使用3D模型、視頻、音頻、文字等形式進行闡釋和展現(xiàn)，每部分配有旁白音頻和名稱互動點。課程選擇的數(shù)字化切片病變典型，特殊病理結(jié)構(gòu)有名稱標注，精準的病理改變定位可讓初學者輕松找到病變位置，明顯提高病理實驗課的效率。研究結(jié)果顯示實驗組學生的理論知識、鏡下讀片、大體標本辨識及組織圖片考試成績和總成績均顯著高于對照組，表明借助肝臟疾病虛擬仿真教學課程可提高學生對疾病病理改變的認識，更好地將理論與實踐相融合。

4.2""虛擬仿真教學課程有利于培養(yǎng)學生的自主學習能力

虛擬仿真教學系統(tǒng)可讓學生隨時隨地學習，為學生提供一種高效、靈活的實驗環(huán)境，能激發(fā)學生的學習熱情[13-14]。研究表明有83.3%的學生認為這種靈活的學習方式能更好地培養(yǎng)自學能力。系統(tǒng)對較難理解的疾病發(fā)病機制內(nèi)容有動畫展示，減輕學生畏難情緒的同時讓學生有學習的滿足感。在完成每個知識點的學習后都有交互性操作，讓學生感受到自我探索的興趣與積極性，實現(xiàn)學生自學為主、教師引導(dǎo)的教學常態(tài)。

4.3""虛擬仿真教學課程基本得到學生的認可

由于虛擬仿真實驗系統(tǒng)可提供更靈活、可重復(fù)的學習體驗，得到大部分學生的認可。研究結(jié)果顯示，100.0%的學生認為課程資源獲得便利，86.7%的學生認為對理論知識的理解有很大幫助，能構(gòu)建完整的肝臟基礎(chǔ)知識；有81.6%的同學認為虛擬仿真可提升臨床思維。

肝臟疾病虛擬仿真病理實驗教學與實體教學相結(jié)合，是課堂教學的延伸，可有效提高教學及學習效果。由于本課程是首次在學生中使用，調(diào)查問卷的設(shè)計需要完善，在后續(xù)的問卷設(shè)計中將增加問題選項，測量問卷的信度和效度。另外，研究團隊正在籌備將本課程通過學校的虛擬仿真中心鏈接到國家高等教育智慧教育平臺上供社會人士使用，拓寬課程應(yīng)用范圍和受益人群。

在“互聯(lián)網(wǎng)+高等教育”的大背景下，遵循“虛實結(jié)合”的原則，繼續(xù)補充病理學實驗虛擬仿真教學內(nèi)容，促進信息技術(shù)與教育教學的深度融合，為培養(yǎng)高素質(zhì)醫(yī)學人才提供有力支持。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–08–25）

（修回日期：2024–10–24）