医学虚拟仿真实验平台的构建与实践

王益光, 刘建明, 崔星慧, 汲 蕊, 孙银贵

(潍坊医学院 临床医学院， 山东 潍坊 261053)

0 引 言

解决好老百姓“看病难、看好医生难”的重大民生问题，其根本出路就在于深化医学教育教学综合改革，作为承担应用型医学人才培养的地方医学院校，提高应用型医学人才质量，为医疗卫生事业提高更多更高水平的临床医师成为目前最核心、最迫切的任务[1]。当前，国家医疗卫生体制改革正在深入推进，医学教育教学如何全面适应医药卫生事业的需要[2]，关键在于遵循医学教育教学规律，形成适合地方医学院校办学特色的临床医学人才培养体系，调整优化管理体制机制。以《关于医教协同深化临床医学人才培养改革的意见》为指导，构建院校教育、毕业后教育、继续教育“三段”衔接融合的地方医学院校规范化应用型人才培养体系，作为教育现代化重要标志的信息化建设[3-4]，虚拟仿真实验教学中心建设是实践国家教育信息化战略的重要平台和战略基地，地方医学院校以临床医生岗位胜任力为导向，创新构建医学教育前后期贯通融合的虚拟仿真实验教学平台对于着力提高院校教育质量，为毕业后教育的普及和继续教育的全覆盖具有至关重要的作用。

1 地方医学院校应用型人才培养现状

1.1 “以学生为本”的教育教学理念尚未形成

制约地方医学院校应用型人才培养质量的首要问题就是存在着教育教学观念陈旧、以人为本的理念缺失、人文教育薄弱[5-6]。教学理念上，仍未改变传输式的传统教学模式，表现为以教师为中心、知识传递为主、只注重教会学生什么、学生始终是被动学习者。“重知识、轻能力、重理论、轻实践”的状况仍未改变。

1.2 以学科为中心、“老三段”教学模式依然存在

从1999年高等教育扩招后，国内各高校的教师队伍规模迅速扩大，青年教师大量引进。统计数据显示[7]，普通高校35岁以下的青年教师占高校教师总数的48.3%。地方医学院校的教师绝大多数来自非师范院校，虽然大多是博士研究生毕业，但是刚毕业就直接走上教学一线工作岗位，仅仅是作为学习者或知识接受者体验过高校的教学，有些还不具备医学背景，传授知识的技能、为师的素质和教学工作实践经验就更加缺乏。尽管经过了短暂的岗前培训，但是面对教学任务重、科研压力大和缺乏临床实际工作经验的局面，基础教师缺乏临床体验和临床知识，临床教师不能贯通基础的状况较为普遍，在时间、精力难以保证下，打破学科中心教学模式，破除公共基础、医学基础、临床医学“老三段”设置任重而道远。

1.3 医教研脱节、基础临床割裂的体制机制尚未破除

大多数5年制地方医学院校的院校教育分为前3年的校本部基础教学和后2年的教学医院临床教学两个阶段，学生也随着学习阶段的不同分别由基础学院和各教学医院分别管理，目前，教学医院受各方面的影响，很难实现两阶段一体化管理和教学质量的提高，学生的培养质量也参差不齐；同时由于管理体制的束缚，造成两院间职责不清、任务不明，基础教师回归临床、临床教师回归基础的“双回归”计划就难以实现。教学科研为主的基础学院和医教研为主的教学医院的各自工作侧重点不同，容易造成在医学专业培养方案的贯彻上不统一，学科内容难以融合，学生的整体临床思维难以建立。基础医学和临床课程脱节，致使基础与临床前后贯通、互通互融的教学体系难以形成[8]。

2 医教协同下院校教育改革思路和主要举措

2.1 形成“以学生为中心”和“基础贯通临床”的教学理念

教育观念上，坚持“科学精神与职业精神统一、基本能力与岗位胜任能力统一、医学素养与人文素养统一、全面发展与个性发展统一”的教育思想，遵循教育教学规律和医学人才成长规律，树立多样化人才和系统培养观念，强化临床思维和职业素养养成教育；教学理念上，探索改变传统的传输式教学模式，促进教学理念由“以教师为中心”转变为“以学生为中心”[9]，促进教师从“知识传递”向“能力培养”的转变；促进学生由“被动学习”向“主动、自主学习”转变。

打破传输式教学模式，破除公共基础，医学基础和临床课“老三段”课程设置，形成整体临床思维。构建基础与临床前后贯通、互通互融的教学体系。在完善体制机制基础上，实施基础与临床教师“双回归”计划(即基础教师回归临床、临床教师回归基础)，通过基础教师临床体验，临床教师回炉基础，强化“双师型”能力和职业意识培养，形成具有现代教学理念、能够有效实施基础贯通临床教学体系要求的“双师型”[10]教师队伍。

2.2 构建医学教育前后期贯通整合的集约化管理体系

医学基础和临床的融通是医学教育发展规律的内在要求。但传统医学教学以学科为中心，沿用“老三段”课程设置建立的体制机制，导致基础医学院、临床学院分段设置，基础医学实验教学中心和临床技能实验教学中心也分别设在不同学院，体制机制割裂，各自为政，难以真正实现资源共享和基础与临床的融合。

为打破这一壁垒，我校率先在山东省及全国同类高校中进行了“医学教育前后期贯通整合”的管理体制改革，撤销了基础医学院、临床学院，合并成立临床医学院；合并省级基础医学和临床技能实验教学示范中心，合并成立医学实验实训中心，形成了渗透融合的真实和虚拟仿真两大实验平台。临床医学院统筹医学全面教学，医学实验实训中心承担医学实验实训的所有教学任务。创建了一体化集约管理、前后期教学融合的医学实验“中心制”管理模式，建立了配套制度和相应运行机制。新的体制，为一体化构建前后期基础临床实验教学内容融合和贯通的实验教学体系创造了条件，最大限度地发挥了教学资源的共享优势。

2.3 构建基础贯通临床的“平台+模块”课程体系

按照《中国临床医生岗位胜任力通用标准》和《本科医学教育标准—临床医学专业》要求[11]，整合更新课程内容，构建基础医学与临床医学相结合的知识、能力、素质协调发展的“平台+模块”新型课程体系。以临床思维和临床实践能力培养为核心，打破学科界线，依托国家级虚拟仿真实验教学示范中心、省级基础医学和临床技能实验教学示范中心，对基础和临床实验教学体系和教学内容遵循医教协同、按照临床专业本科医学教育标准一体化整合，优化形成独立的“平台+模块”的实验实训课程教学体系。在此基础上构建“医学训练+专业训练”模块化临床技能学课程体系。

2.4 形成 “立体化、开放性、多层次”医学实验实训教学体系

在虚拟仿真和真实实验教学平台建设基础上，形成有利于应用型医学人才培养的具有鲜明地方医学院校特色的实验教学体系。立体化：在实验内容上，基础融合贯通临床；在教学方式上，“以实为主、以虚补实、虚实结合”；在学习空间上，充分运用模拟技术、虚拟仿真技术、计算机模拟病人、标准化病人(SP)、多媒体技术、网络技术，构建教学过程、质量控制与评价、远程指导、师生互动、自主学习于一体的可视化实验教学系统，实现实验教学的可视化记录、传输、交互和评价，为学生提供泛在学习的临床技能训练时间和空间；开放性：面向学生全天候开放；多层次：面向本科生、专科生、留学生、研究生、住院医师以及学校和附属教学医院的师资培训。

3 建设三阶段教育有机衔接的医学虚拟仿真实验教学平台

3.1 虚拟仿真实验教学中心建设具有必要性

医学生实践动手能力不强、临床思维欠缺、创新意识不够、专业能力不足，已成为严重制约应用型医学人才培养质量的 “瓶颈”问题。其原因就在于受到医学伦理、实验特殊条件和动物实验不可逆性、实验成本及资源等因素的限制[12-13]，充分利用现代信息技术，开发具有良好交互性、开放性、共享性等特点的开放式网络化虚拟实验教学系统，建设虚拟仿真实验教学中心，为实验教学改革提供了新的平台，可以使学生更多更好地了解实验内容、大幅度增加动手操作的机会，突破医学生学习的时空限制，对解决目前制约医学人才培养质量的“瓶颈”问题具有重要意义，也符合高等医学教育的发展趋势和国家教育信息化的发展要求[14]。

3.2 虚拟仿真实验教学中心建设具有迫切性

近些年来，医疗卫生行业准入制度、医疗事故举证倒置的法律责任、病人和社会法律意识的增强等情况，导致实习医生这一尴尬身份(无执业医师资格)连在医院从事最基本的临床实践都缺乏法律保护(从法律上讲，实习医生从事临床实践的行为是“违法行医”，国家教育部、卫计委正在通过分阶段执业医师资格考试改革，来解决此问题)，上级医师不敢放手让实习医生操作，怕引起医疗纠纷和医疗事故，使医学生职业素质和临床实践能力低下等问题更加突出，急需在院校教育阶段强化临床医学虚拟仿真实验教学建设。

3.3 医学虚拟仿真实验教学中心建设整体规划

我校作为山东省应用型人才培养特色名校建设单位、国家第一批“卓越医生教育培养计划”试点高校、服务国家特殊需求博士人才培养项目单位，在办学历史、办学特色和优势、虚拟仿真教学成就等方面在全省同类院校具有代表性，建设虚拟仿真实验教学中心，能更好地起到辐射带动和示范作用。山东省乃至全国的医学教育信息化和虚拟仿真教学起步比较晚。我校现有的虚拟仿真实验教学资源较为分散，缺乏规划建设与科学管理。打破传统的学科和课程的限制，整合、集成基础和临床医学虚拟仿真实验教学平台的资源于一个管理平台，根据专业教学和实践教学改革需要，形成基于器官、系统、疾病的系统化虚拟实验教学体系。基于传统实验教学存在的不足、虚拟仿真实验具有优势和现有实验教学资源整合现状，优化山东省基础医学、临床技能和公共卫生等3个省级实验教学示范中心平台资源，构建临床医学虚拟仿真实验教学中心。

3.4 医学虚拟仿真实验教学中心建设与实践探索

构建了满足实现“早临床、多临床，反复临床”的实战化、仿真化、虚拟化、信息化“四位一体”的“两平台(真实实验平台和虚拟仿真实验平台)+九模块(人体解剖与断层影像、形态学(正常与异常结构学)、机能学与行为医学、分子医学与细胞诊断、PACS医学影像、临床思维训练、临床综合技能训练、急救复苏和临床综合能力考核等实验实训模块)(见图1)。

图1 医学虚拟仿真实验教学平台

(1) 创新构建医学教育前后期贯通融合的虚拟仿真实验教学平台。基于提升医学生的岗位胜任力，对知识、技能和素质进行整体设计，借助虚拟仿真教学手段，基础与临床整合、机能与形态融合、虚拟与实践结合，实施跨专业优化整合、优势互补、资源共享、统一管理，构建了全新的以临床思维和临床实践能力培养为核心，以结构形态、器官功能、临床思维、临床技能为教学主线，具有特色的人体解剖与断层影像解剖虚拟仿真平台、PACS医学影像虚拟仿真平台、形态学虚拟仿真平台、机能学虚拟仿真平台、分子医学虚拟仿真平台、临床思维虚拟仿真平台、临床技能虚拟仿真平台、综合急救学虚拟仿真平台下的SOM虚拟仿真实验实训教学体系。平台群整体设计，从低级到高级，从简单到复杂，逐级过渡，循序渐进，符合学生认知和临床思维形成规律。教学内容设计，早期接触临床，后期回归基础，实现医学生全学程、大跨度学科实验整合，构建完整的知识体系。资源建设方式，将虚拟仿真教学资源与实验教材、实验课程和实验室等基本建设融为一体，采取实验教学成果奖、优秀实验教材奖励等有效激励措施，促进教师潜心进行虚拟项目的设计和开发，加强与高水平大学教师的交流与学习，形成了“螺旋式上升的”资源建设机制。这种建设方式既提高了虚拟仿真实践教学建设的时效性和可持续性，也有利于教师自身素质和教学水平的提升。

(2) 以学生为中心，翻转传统教学模式。将多媒体技术、网络技术、智能技术等融于实验教学过程，推进教学模式的改革与创新，在虚拟仿真实验教学系统平台建设基础上，强化实验教学信息化建设，2015年，学校加大投入，进行了虚拟仿真实验教学中心的信息化升级改造，建成了以教学过程可视化录播、质量控制与评价、远程指导、师生互动、自主学习于一体的泛在学习实验教学信息化云平台。平台支持任意时间、任意地点的远程访问，支持教师在线作业布置和测试、实验报告提交批改、成绩自动统计、师生互动交流等功能，实现了实验教学的可视化记录、传输、交互和评价，为教师和学生提供教与学的新途径，丰富了实验教学多媒体校本资源库。中心与10余家附属教学医院形成了“共建、共享”体系[15]，附属教学医院为学校提供大量富有特色的临床病例，开发了一系列实用型教学软件，进一步丰富了虚拟教学资源，实现了大规模、在线、共享等实验教学活动(MOOCs/SPOCs模式)和传统教学模式的翻转。

(3) 科教协同、自主研发虚拟仿真实验项目。秉承“科研促教学”的传统理念，按照教学的需要，在引进、购置虚拟仿真项目的同时，自主设计、自主研发，及时将科研成果转化为虚拟仿真实验教学内容。自20世纪90年代起，中心先后自主研发了整形外科计算机辅助教学系统、“医学科研设计”计算机辅助教学系统、PACS网络教学系统(利用该系统开发虚拟病例达5 000余例)、多基因遗传病出生检测和专家咨询系统、临床实验自适应设计网上模拟系统、大蒜素体外抑菌虚拟仿真实验项目、解剖学实体标本数字化教学系统与影像PACS融合的考试系统、椎管内穿刺思维训练虚拟仿真系统、虚拟分娩系统、临床急救基本技能虚拟训练系统等富有特色的虚拟仿真教学资源。为使实验教学内容与教学要求相匹配，与教学改革相同步，自主设计综合型、创新型实验项目300余项，并将其编入我校特色的“人体解剖学实验”“医学机能实验学”“人体显微机构学实验”“临床技能学实训”“预防医学综合实验”等系列实验教材。

4 结 语

虚拟仿真实验教学模式创造了以学习者为中心的虚拟仿真学习环境，具有开放性、广域性、交互性和实时性，是信息化时代教育教学改革的重大创新，是新时期高校教育教学改革的重点[16]。

医教协同下院校教育、毕业后教育、继续教育三阶段有机衔接的标准化、规范化临床医学人才培养体系的建立是突破临床医生培养困局的关键，目前形势下，解决地方医学院校这个“瓶颈”问题和提高应用型医学人才培养质量的抓手就是强化医学虚拟仿真教学建设，它是实现教学资源共享和优化配置的有效方式，是现代医科大学建设的必然趋势，更是提高医学生临床思维和临床实践能力的有效途径。潍坊医学院医学虚拟仿真实验教学中心秉承“以实为主、以虚补实、虚实结合”的原则，紧扣应用型医学人才培养目标，打破科室和院系界限，以学生为中心，以基础医学和临床课程整合为重点，从体制机制、教学内容、教学方法手段和教学组织等方面进行了突破性的创新与改革，形成了基础临床贯通的“平台+模块”的实验课程体系和SOM实验教学体系，管理效果和教学效果显著提高，医学生培养质量显著提升。医学虚拟仿真实验教学中心建设的创新和尝试赢得了学生、家长和社会的广泛认可，2015年潍坊医学院医学虚拟仿真实验教学中心成为国家级示范中心。

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