大叶性肺炎及其诊疗虚拟仿真实验项目建设

李敏惠，冯 军，邓峰美,，胡晓松，林友胜，张奇兰，杨 平,

大叶性肺炎及其诊疗虚拟仿真实验项目建设

李敏惠1,2,3，冯 军1，邓峰美1,3，胡晓松3，林友胜3，张奇兰3，杨 平1,3

（1. 成都医学院 国家级医学虚拟仿真实验教学中心，四川 成都 610500；2. 成都医学院 科研实验中心，四川 成都 610500；3. 成都医学院 基础医学院，四川 成都 610500）

为提升呼吸系统实践教学效果，提出大叶性肺炎及其诊疗虚拟仿真实验教学项目建设方案。基于成都医学院在虚拟动物及虚拟标准化病人方面的技术与软件系统积累，开展呼吸系统虚拟动物及虚拟标准化病人实验。该项目建设包括资源建设、流程建设、内容建设、平台建设和共享服务建设，充分发挥虚拟仿真实验在基础医学教学中的作用，促进基础与临床有效衔接，开辟了临床思维训练虚拟仿真教学资源新途径。

大叶性肺炎；虚拟仿真实验；标准化病人；实验项目建设

1 实验项目建设背景

随着现代信息技术的飞速发展，具有沉浸性、交互性的虚拟仿真技术被引入医学院校实验教学中[1-4]。2018年4月，教育部发布的《教育信息化2.0行动计划》指出：教育信息化是在历史成就基础上实现新跨越的内在需求，是顺应智能环境下教育发展的必然选择，是充分激发信息技术革命性影响的关键举措，是《中国教育现代化2035》的重点内容和重要标志[5-7]。

大叶性肺炎是基础医学教育阶段教学大纲中明确要求学生掌握的内容。由于近年来大量强有力抗生素的使用，临床上典型的大叶性肺炎已较少见到，学生进行临床教学见习的机会不多，弱化了基础与临床教学之间的联系[8-9]。此外，大叶性肺炎的动物模型复制复杂、实验动物消耗量大，且存在病原微生物感染的风险，因而限制了大叶性肺炎基础医学阶段的动物实验[10-11]。鉴于此，成都医学院项目组开发了大叶性肺炎及其诊疗虚拟仿真实验项目。该项目依托国家级虚拟仿真实验教学中心，以典型呼吸系统疾病——大叶性肺炎为实验对象，以问题式学习（problem-based learning，PBL）为中心，辅以虚拟仿真实验（virtual simulation experiment，VSE）和电子标准化病人（electronic standardized patient，ESP），建设了基于VSE/PBL/ESP的三元制混合式临床思维训练教学模式，促进基础医学综合知识的夯实与巩固，弥补基础医学阶段临床见习时间短、所见病种少、个别案例较少的局限，促进基础医学阶段临床思维能力的养成。

2 实验项目建设方案

大叶性肺炎及其诊疗虚拟仿真实验项目的教学对象是五年制本科临床医学专业的三年级学生。此时，学生已经学习完所有基础医学课程，即将进入临床学习阶段。该项目综合运用虚拟仿真等现代教育技术和PBL教学手段，通过临床前“基础医学综合PBL课程”实验教学，使学生学好基础医学基本理论和基本操作，掌握大叶性肺炎的主要临床症状、体征、病理变化及其治疗原则，促进基础医学和临床医学的良好衔接，为后续临床课程学习打下坚实的基础。大叶性肺炎及其诊疗虚拟仿真实验项目建设方案主要包括：资源建设、流程建设、内容建设、平台建设以及共享服务建设等5个方面（见图1）。

图1 实验项目建设方案

3 实验项目建设实践

3.1 建立VSE/PBL/ESP三元制混合式教学模式

在医学教育体系中，还存在基础-临床融合课程体系未能充分建立等问题。为了更好地开展基础医学阶段临床思维训练，结合虚拟仿真实验的沉浸性、交互性等优点和学院教学大纲要求，项目组建立了“VSE/PBL/ESP”三元制混合式临床思维训练教学模式。该教学模式包含PBL前VSE、PBL、PBL后ESP等3个模块。

（1）通过PBL前VSE，促进基础医学综合知识的夯实与巩固，为PBL奠定基础；

（2）通过对临床案例开展PBL讨论，提升学生自学、发现问题和解决问题的能力，开展基础医学阶段临床思维训练；

（3）通过PBL后ESP的语音问诊、查体、辅助检查、治疗等方式，巩固PBL成效，提升学生综合运用基础医学知识解释临床现象和解决临床问题的临床思维能力。

3.2 实验项目教学资源和教学内容建设

项目组基于多年基础医学理论和实践教学经验与成果，依托成都医学院国家级虚拟仿真实验教学中心既有的教学资源，如“数字人解剖系统”“机能学虚拟实验系统”和“形态学数字化教学系统”等，完善了PBL前VSE模块，可开展“多因素对呼吸系统功能影响”“缺氧虚拟操作”“抗菌药”等虚拟实验（见图2(a)）；同时，项目组开发了具有自主知识产权的PBL教学辅助智能手机客户端APP，方便学生随时登录、访问，通过在线发布案例线索，便捷开展在线讨论、评价与反馈（见图2(b)）。此外，项目组高度重视校企合作，与信息技术公司合作开发了基于生理驱动的智能电子标准化虚拟仿真病人大叶性肺炎PBL后ESP教学系统，ESP虚拟病人参数设置可预设，也可由学生自主设置，可进行人机对话和虚拟操作，动态展示大叶性肺炎病情变化及其各项病理学、病理生理学知识要点及参数变化（见图2(c)）。

目前，大叶性肺炎及其诊疗虚拟仿真实验项目的教学资源，如课程简介、教学大纲、指导手册、PBL临床案例均已成熟并在教学过程中得到实际应用。

3.3 实验项目教学流程

学生可通过智能手机、PC等登录大叶性肺炎及其诊疗虚拟仿真实验项目，了解和熟悉课程简介、实验目的与原理，预习实验内容。并按照教学流程依次开展本项虚拟仿真实验，教学流程如图3所示。

（1）PBL前VSE。通过实验操作视频，使学生在课前对整个虚拟动物实验有系统、全面的了解；之后进入动物虚拟实验环节。以虚拟家兔为操作对象，开展多因素对呼吸系统功能影响的虚拟实验、缺氧虚拟操作实验、抗菌药虚拟实验等，系统对操作结果反馈，使学生熟练掌握实验操作方法，并对学生进行虚拟实验考核，为开展PBL案例讨论奠定基础。

图2 系统人机交互界面

图3 教学流程框架图

（2）PBL案例讨论。以小组为单位，综合运用基础医学知识，开展呼吸系统疾病——大叶性肺炎PBL临床典型案例讨论。

（3）PBL后ESP。以ESP虚拟病人为操作对象，模拟临床大叶性肺炎患者的典型临床表现、血气改变、重要器官的病理和病理生理变化等；通过语音问诊对病情进行评估、填写电子病历并作出诊断、选择治疗方案并辅以药物治疗。观察病人生理指标、血气分析、循环和呼吸等的变化，最后解答案例思考题。通过虚拟实验的操作和实验结果反馈，使学生掌握大叶性肺炎的病因、发病机制、临床表现、临床诊断及治疗原则，系统将自动记录每位学生的访问信息、每次操作和考核的结果。

3.4 实验项目评价体系

本项目评价体系包含虚拟实验和PBL案例讨论两部分，课终总成绩采用百分制计分，其中虚拟实验占60分，PBL案例讨论占40分。

（1）虚拟实验部分。在PBL案例教学前的VSE环节，以虚拟家兔为操作对象，开展多因素对呼吸系统功能影响的虚拟实验、缺氧虚拟操作实验、抗菌药虚拟实验等，有练习模式和考核模式，系统会自动记录学生的操作步骤和成绩。在PBL案例教学后的ESP环节，通过语音问诊对病情进行评估、填写电子病历，作出诊断、选择诊疗方案并辅以药物治疗等对虚拟病人进行救治，最后解答案例思考题；系统将自动记录学生的访问信息、每次操作和考核结果并进行自动统计，便于教师对学生的学习情况进行实时评价。

（2）PBL案例讨论部分。主要对学生参加PBL讨论的态度、过程和效果等进行评价，包含学生互评、学生自评、教师对学生进行评价等部分。

4 实验项目的特色

4.1 虚实结合，夯实呼吸系统基础医学知识

在开展相关案例PBL讨论前，学生通过成都医学院国家级虚拟仿真实验教学中心平台——中国数字人解剖系统、机能学虚拟实验系统和形态学数字化教学系统，从基础医学的角度，通过3D动画及动物虚拟实验操作，牢固掌握呼吸系统的解剖学结构，呼吸的生理过程，肺通气和肺换气的影响因素及呼吸功能评价指标体系，常用的血氧指标体系，缺氧以及缺氧对细胞、组织、呼吸系统、循环系统及神经等系统的影响等基础知识。

4.2 以虚补实，丰富临床典型案例

大叶性肺炎是基础医学教学大纲中明确要求学生掌握的内容，但其动物模型制作复杂，生物安全性要求高；且近年抗菌药物的使用，大叶性肺炎临床典型案例较少见，学生在基础阶段开展临床见习教学实施难度较大，影响教学效果。本项目依托ESP虚拟病人，可以直观通过大叶性肺炎虚拟病人反复练习，使学生获得充分的学习机会，巩固对大叶性肺炎PBL讨论的学习成果。

4.3 夯实基础，促进基础与临床之间的良好衔接

通过临床前“基础医学综合PBL课程”配套开展本实验项目的学习，既能综合应用解剖学、生理学、病理学、病理生理学及药理学等基础医学理论和基本操作，也能促进基础医学和临床医学良好衔接，使学生掌握临床大叶性肺炎的主要临床症状、体征、病理变化及其治疗原则，为后续临床课程学习打下坚实的基础。

4.4 兴趣驱动，增强学生学习的主观能动性

本实验项目通过大叶性肺炎PBL案例教学前VSE实验，复习基础医学知识要点，通过大叶性肺炎PBL案例教学后对ESP虚拟病人的操作和观察，实现了PBL讨论与虚拟实验相结合、临床病例与ESP虚拟病人相结合，符合国家倡导的“早临床、早科研、早社会”教育方针，既提升了学生运用基础医学知识的综合分析能力，又促进了学生尽早接触临床，增强学生学习的兴趣和主观能动性。

5 实验项目建设效果

大叶性肺炎及其诊疗虚拟仿真实验项目主要面向成都医学院五年制临床医学专业（含卓越医生试点班）三年级本科生和研究生开放。目前。该项目已获得2018年四川省省级示范性虚拟仿真实验教学项目及2018年成都医学院校级教育教学改革重点项目的支持，完成了大叶性肺炎及其诊疗虚拟在线教学平台建设（http://e-lab.cmc.edu.cn/virlab/pbl/index.html）。根据网站后台统计数据，截至2019年1月，该在线教学平台的使用已达到3143人次。此外，为实现兄弟院校间资源共享，项目组已与宁夏医科大学、广西医科大学等6所高校开展战略合作，在相关院校试点使用、深化合作，共同推广医学虚拟仿真实验教学。

6 结语

大叶性肺炎及其诊疗虚拟仿真实验项目基于项目组前期PBL教育教学改革成果和临床教学经验的积累，很好地解决了基础医学阶段临床见习时间短、所见典型病例少的难题，开辟了基础医学阶段临床思维能力训练的新途径，为医学教育及资源全面开放共享提供新手段[12]。由于该实验项目是新开发项目，可供选择的虚拟实验项目还不够丰富，平台的集约化程度不够高。项目组将对该项目进行以下改进和完善：

（1）基于ESP系统，根据基础医学教学方法改革、课程整合和以器官系统为中心等教改需求，进一步建设和更新ESP教学案例，如：COPD、哮喘、一氧化碳中毒等；

（2）走出去、请进来，积极参与全国虚拟仿真实验教学经验交流活动，邀请兄弟院校领导、专家、同行参观指导，发挥示范推广作用，促进基础医学虚拟仿真实验建设；

（3）面向全校各专业本科生、研究生、住院医师开放，并辐射到西部地区的医学院校和卫生职业学院，扩大虚拟仿真实验教学的受益面。

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Construction of virtual simulation experiment project for lobar pneumonia

LI Minhui1,2,3, FENG Jun1, DENG Fengmei1,3, HU Xiaosong3, LIN Yousheng3, ZHANG Qilan3, YANG Ping1,3

(1. National Medical Virtual Simulation Experimental Teaching Center for Medicine, Chengdu Medical College, Chengdu 610500, China; 2. Experimental Center for Scientific Research, Chengdu Medical College, Chengdu 610500, China; 3.Department of Basic Medicine, Chengdu Medical College, Chengdu 610500, China)

In order to improve the effect of practical teaching of respiratory system, the project of virtual simulation experiment teaching for lobar pneumonia and its diagnosis and treatment is put forward. Based on the accumulation of technology and software system in virtual animals and virtual standardized patients in Chengdu Medical College, the experiment of virtual animals and virtual standardized patients in respiratory system is carried out. The project construction includes resource construction, process construction, content construction, platform construction and sharing service construction, which gives full play to the role of virtual simulation experiment in basic medicine teaching, promotes the effective link between basic and clinical, and opens up a new path of virtual simulation teaching resources for clinical thinking training.

lobar pneumonia; virtual simulationexperiment; standardized patient; construction of experiment project

G642

A

1002-4956(2019)09-0096-04

2019-02-21

四川省示范性虚拟仿真实验教学项目（川教函〔2018〕562号）；成都医学院教育教学改革重点项目（JG201801）

李敏惠（1977—），女，四川简阳，博士，副研究员，主要研究方向为免疫学及肿瘤生物学。

E-mail: 252710700@qq.com

杨平（1977—），男，辽宁盘锦，博士，教授，主要研究方向为医学遗传学及分子生物学。

E-mail: 920192655@qq.com

10.16791/j.cnki.sjg.2019.09.024