虚拟教学联合PBL教学在医学教育中的探索

冯 敏，李艳霞，李春媛

（1.大连医科大学附属第一医院呼吸内科，辽宁大连116011；2.大连市第三人民医院呼吸内科，辽宁116011）

虚拟教学联合PBL教学在医学教育中的探索

冯 敏1，李艳霞1，李春媛2

（1.大连医科大学附属第一医院呼吸内科，辽宁大连116011；2.大连市第三人民医院呼吸内科，辽宁116011）

医学教育不同于其他学科，不仅需要熟练掌握基础知识，同时需要与实践完美结合。虚拟教学具有独特的交互性等特点，在医学基础理论学习及临床实践阶段中的应用可使学生更直观地理解所学的知识。PBL教学强调基于问题学习，通过学习者的主动探索和协作解决问题，学习隐藏在问题背后的科学知识，提高学生能力，是近年来受到重视的教学方法，可有效地提高学生的学习能动性，但对于学生实践方面的提高有限。虚拟教学模式联合PBL教学更有利于激发学生的学习兴趣，可能会显著提高学生的学习质量及实践能力。

教学方法； 教育，医学； 基于问题的学习； 虚拟教学

虚拟现实是一种多通道的新型人机交互接口，人们可以通过视觉、嗅觉、听觉、触觉感和加速度等多种感觉通道感知计算机模拟的虚拟世界，可以通过移动、语音、表情、手势及视线等最自然的方式和虚拟世界交互，从而产生身临其境的体验[1]。虚拟现实技术（VRT）是计算机图形学、人机交互技术、传感器技术、人机接口技术及人工智能技术等交叉与综合的结果。目前，VRT已经逐渐应用于教育娱乐、科技研究、医学等行业中。VRT在医学的应用主要是医学教学、疾病诊断、手术模拟、康复医疗、远程医疗等方面，被统称为虚拟医学或仿真医学[2]。因为VRT较强的沉浸性、交互性、构想性等，可以促进学生学习和领会所学的知识，利于提高学生在实验及实践中的动手能力，会是医学教育必不可缺的教学模式。PBL教学是以问题为基础、为导向的学习方法，其是由美国神经病学教授 Barrows于 20世纪60年代在加拿大的麦克马斯特大学首创的一种自主式学习模式，强调把学习设置于复杂的、有意义的问题情景中，通过学习者的主动探索和协作解决问题，学习隐藏在问题背后的科学知识，提高学习者解决问题和自主学习的能力[3-4]。目前，PBL教学模式在多家医学高等院校已试验施行，与传统教学相辅相成，得到了很好的效果，PBL教学方法已引起医学院校教师的高度关注[5]。

1 虚拟实验教学在医学教育中的应用

1.1 虚拟课堂 在虚拟课堂中，利用虚拟技术建立的人体虚拟模型，同时借助于跟踪球、感觉手套等辅助工具，可以使学习者对体内的器官有更直观的认识和感受，使课堂更生动有趣，吸引学生的注意力，激发学生的学习主动性，提高学生的学习效率。如生理学，VRT利用模拟技术合成的三维模型可以具有与真正人体相同的器官形态，如肾脏、肺脏、脾脏等，并拥有这些器官的一些特定功能，能可靠地表现出正常人体的功能及改变。另外在传统人体解剖学教学中，因为供解剖的尸体来源缺乏等因素限制，教学效果有限，而在虚拟的解剖课程中，因为其独特的视觉特点，可以将体内的每个器官、血液系统、骨骼系统等的精细结构呈现在学生眼前，利于学生的记忆和理解[6]。虚拟解剖课堂既可以有效地解决标本不足的问题，又可进行反复练习及评价学习效果。

1.2 虚拟实验室 医学实验课是高等医药学教育必不可少的组成部分，是学生将理论与实际有机结合的重要衔接环节。但是目前医学高校实验资源不足，导致医学实验课效果欠佳，而虚拟实验室可以有效地缓解这一矛盾。虚拟实验室是指在计算机系统中采用VRT营造各种虚拟实验环境，实验者可以像在真实的实验环境中完成各种实验项目。模拟机能实验室使得很多在真实实验中无法开展而又很重要的实验得以实现，而随着实验系统的不断完善和改进，有更好的应用前景[7]。诊断学虚拟实验室是基于虚拟患者为单位的虚拟单元，是实现虚拟教学的基础。整个系统以虚拟患者为基础，建立与多种疾病相关的模型。每个虚拟患者模型均包括问诊、体格检查、心电图和实验室检查4个单元。对每一个虚拟患者来讲，学生可以与模型进行人机对话，模拟患者就诊的情况，进而初步完成问诊、视诊、触诊、叩诊及听诊等体格检查，并进行辅助检查，作出初步诊断[6]。诊断学虚拟实验室有效地缓解了目前医学生实践不足，可以反复进行训练的基础上，为将来的临床工作打下坚实的基础。

1.3 虚拟手术 传统教学的医学生进行手术训练时，因资源不足及外界条件所限制，多是几个学生共同在同一实验动物身上完成，每名学生所进行的手术不同，这样的方式不能使学生充分得到训练，而虚拟手术可以有效地解决这一问题。虚拟手术是指通过VRT，利用各种医学影像数据在计算机中建立一个虚拟环境，医生借助这个环境中的相关信息进行手术计划及训练。

2 虚拟教学与PBL教学联合的优势

医学是一门经验性科学，不仅需要传授基础医学理论知识，同时还需与时俱进地学习新的发展、更新学习不同疾病的新的指南，更重要的是理论与实践要完美结合。传统教学在理论授课上存在枯燥、知识更新慢、师生缺少互动等缺陷。而PBL教学法是以学生为中心的教学模式，相对于传统医学教育更能提高学生的能动性。医学教育中的PBL教学模式，以病例为背景，提出多个问题及知识点，并将临床理论基础知识、临床医学和伦理学等相关问题倒入到病例及问题中，针对每个问题，予以适当的提示，让学生查找文献、收集材料并集体探讨学习[8]，可以开阔学生的思维，提高学生的能动性。PBL教学可使学生更好地掌握医学理论知识，但其在提高医学生实践能力方面的作用是有限的。而虚拟教学可以弥补PBL这方面的不足。

2.1 激发学生的学习兴趣 心理学理论认为，需要是主体在存在和发展过程中由于某方面缺乏而引起的一种攫取状态，这种状态形成了主体生存和发展的客观依据。马斯洛指出，满足个体的基本需要，有助于更高层次需要的激发。医学教育应将学生的需要和教学目标有机地结合起来，激发学生的学习兴趣。在PBL教学模式中融入虚拟教学手段，如生理学、解剖学等虚拟人的特征设计（外形、动作、表情等）、声音效果的设计等插入至PBL教学模式中的特定病例讨论中，可以有效地激发学生的学习兴趣，另外诊断教学中特定疾病的模拟人设计，可以使学生更直接地面对疾病，且关于这种疾病采用PBL教学法中某个问题会更直观地呈现在学生面前，使学生在内心更渴望、更需要了解掌握有关这种疾病的知识，从而有效激发学生的学习热情。

2.2 提高学生的实践能力 医学不同于其他学科，需要不断学习更新知识，了解最新的医学进展并应用于临床工作中。例如，在肿瘤化疗中经常会出现化疗抵抗，随着研究进展，目前发现exsomes小体通过多个方面参与化疗耐药的过程。一般情况下，癌症细胞如果出现上皮-间质转化可出现癌症细胞的化疗药物耐药[9]。肿瘤细胞来源的exsomes小体可以传递一些组织因子（如血管内皮生长因子）从而诱导癌细胞出现上皮-间质转化，提高癌症细胞的化疗抵抗能力[9-10]。目前研究发现，exsomes小体作为载体，运载的蛋白质可以加速成纤维细胞生长，促进结缔组织的增生[11]，这一过程成功地阻止了化疗药物的运输[12]。可以通过模拟实验演示，exsomes小体的这种载体的转运过程，让学生对这个复杂的过程可以更生动直观地进行观察。医学教育不仅需要学生熟练掌握基础医学知识，更需要把这些医学知识与实践完美结合，才能在将来临床工作中更好地服务于患者，PBL教学可以就多种疾病提出问题，而虚拟实验可以为每一个问题创造多种不同的病例，让学生亲自参与到实践过程中，利用切身的实践来理解疾病的发生发展、发病机制及治疗方法。经过反复实践，可以更深刻地理解疾病肺发病过程，激发对一些病因或发病机制不明疾病的研究兴趣，为将来的临床或科学研究工作打下基础。例如，喘息性支气管炎和支气管哮喘是2种临床症状相似但发病机制不同的疾病，二者的区别在于参与支气管哮喘和喘息性支气管炎的炎症因子不同。可以利用虚拟实验演示这2种疾病发生过程的区别等，从而使学生通过对病因的比较、分析与抽象，明确2种疾病的不同点和相同点，加深对这2种疾病的理解和认识。

虚拟实验教学联合PBL教学在医学教育中的应用，弥补了传统医学教育的缺陷，同时2种教学模式相互补充，为医学教育提供新思路，搭建了一个新的平台。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.22.063

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1009-5519（2015）22-3505-02

2015-08-11）

冯敏（1978-），女，辽宁朝阳人，主治医师，主要从事呼吸内科临床工作；E-mail：fengfeng0716@163.com。

李艳霞（E-mail：liyanxia001@163.com）。