医学基础形态学虚拟仿真实践教学的开展与建设

张晓丽

（北京卫生职业学院 北京 102425）

1 问题的提出

虚拟实验室最早是美国弗吉尼亚大学威·廉沃尔夫教授于1989年提出，而虚拟仿真教学是利用计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术，模拟人的视觉、听觉、触觉等感觉器官功能，使人沉浸在计算机生成的逼真的教学环境中，进行人机实时交互。利用计算机及虚拟实验软件，实现“以虚代实”“以软代硬”，达到增强教学的实效性。发展至今虚拟实验室在发达国家已十分普及，例如美国正在建设覆盖全国的虚拟仿真实验网络。国内虚拟实验室的建设起步晚，但对仿真实验室的建设十分重视，教育部为推动教育信息化颁布了《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》等多部文件，均提出各级各类学校要高度重视，把教育信息化摆在支撑引领教育现代化的战略地位，医学院校积极响应，根据教学和科研需要建立了自己的虚拟仿真实验室，使虚拟仿真实践教学的建设成为高职院校教育信息化的要点，也是课程教学建设的延伸[1][2]。

人体各系统的结构繁多、内容抽象，使实验教学成为各医学院校教学中不可缺少的重要环节，用于帮助学生突破教学重点、难点和不易观察的人体结构。结合教学中存在尸源不足、标本缺乏、实验场地狭小以及学生对人体结构认识不到位等问题，我院于2019年围绕“系统解剖学”“组织学”和“断层解剖学”“局部解剖学”等具有形态学课程特点的医学基础核心课程，开展医学形态学虚拟实验室建设，以期望达到使人体结构形象化、直观化、具体化，弥补实践教学中不足的目的。

2 医学基础形态学虚拟实践教学的建设思路

医学基础形态学虚拟实践教学的建设主要包括二部分，一部分是完善医学基础形态学虚拟实验室的管理、优化实验室使用环节的建设和研究，从而保障虚拟实验室的合理使用和顺利运行。另一部分是针对医学基础形态学虚拟实践教学应用中存在的建设初期教学内容不统一、教学方法不同、教学资料匮乏，数字资源不足、评价体系不配套和自主学习内容不明确等问题进行的虚拟实践教学的研究与建设。

3 医学基础形态学虚拟实践教学的建设内容

结合我院医学基础形态学虚拟仿真实验室建设，针对实践教学情况，积极开展“系统解剖学”“组织学”“断层解剖学”和“局部解剖学”等具有医学形态学课程的实践教学建设和研究。

3.1 医学形态学虚拟实验室管理的建设

为加强实验室管理，编制“医学形态学虚拟实验室”使用手册主要包括五部分内容：（1）“医学形态学虚拟实验室”介绍：便于学生了解实验室的学习环境和实验室职能，实验室开机流程，实验设备使用方法和注意事项；（2）“医学形态学虚拟实验室”管理规定：为实验实训各项操作规则，提出学生要严格遵守实验室要求和管理；（3）“医学形态学虚拟实验室”开放管理制度：开放实验室为方便学生下课学习，提出开放实验室的要求和制度；（4）“医学形态学虚拟实验室”用电安全教育：虚拟实验室电脑、电箱等电器较多，提出用电安全，预防意外发生和宣传用电安全；（5）“医学形态学虚拟实验室”学生使用登记表：用于学生日常使用前登记，记录实验室设备问题便于及时维修，约束学生爱护设备，便于管理到学生个人。手册在虚拟实验室使用过程中起到引导和管理作用，强调爱护实验室设备和使用安全。

3.2 医学形态学虚拟实践教学应用的建设

3.2.1 分析虚拟软件，制定教师用指导手册

医学基础形态学虚拟实验室主要由“系统解剖学”“组织学”和“断层解剖学”及“局部解剖学”4个医学形态学虚拟教学模块组成，包含千个解剖结构的三维模型图，百张组织切片图，近百个微课及各种人体结构拆分、拼装互动，初次使用虚拟实验室多数任课教师和学生都会感到眼花缭乱、手忙脚乱，甚至无从下手。

针对实验室中各虚拟实践教学软件所包含的教学内容进行汇总、分析、讨论和应用。编制“系统解剖学”“断层解剖学”“局部解剖学”“组织学”虚拟模块应用指导手册，各部手册汇总各模块全部人体结构图，分析各结构的使用专业，标注使用说明和教学目标，使教师对各虚拟模块所包括的知识点做到心中有数。例如“系统解剖学”虚拟模块应用指导手册包括运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、腹膜、脉管系统、视器、前庭蜗器、中枢神经、周围神经、内分泌十二个观察项目的标号和目录，配有相应截图提示各虚拟观察项目，列举虚拟模块的微课编号和目录。各虚拟模块应用指导手册可供各任课教师结合医学影像技术、医学检验技术、卫生信息管理和口腔医学技术等不同专业的教学大纲、实践学时和人才培养目标，合理选取教学内容，方便课前备课，设计和组织实践教学活动。

3.2.2 开展个案研究，寻找适合教学方法

医学基础形态学虚拟实验室试运行期间，任课老师结合某一知识点开展个案研究，采用项目教学、任务引领和理论时间一体化等教学方法，讨论和分析各种实践教学的使用方法和讲授技巧，使老师组织和开展实践教学时得心应手，更符合学生的认知特点和职业教育规律[3]。

3.2.3 进行学情分析，撰写学生用学习指导

虚拟实验室试运行期间，充满好奇心、求知欲强的学生常会被3D人体结构、结构拼装游戏和各模块的视频所吸引，极易偏离学习方向，忽视学习任务。老师合力撰写“系统解剖学”“断层解剖学”“组织学”等虚拟实验学习指导，对学生实验教学具有一定的引导作用，引导学生按时按要求完成学习任务。例如“组织学”虚拟实验学习指导手册包括上皮组织、结缔组织、血液与血发生、肌组织、神经组织、神经系统、眼和耳、循环系统、皮肤、免疫系统、内分泌系统、消化管、消化腺、呼吸系统、泌尿系统、男性生殖系统、女性生殖系统14个学习观察任务。每个任务包括学习内容、染色方法、材料来源、学习任务、材料与方法、学习指导、学习检测等栏目，引导学生观察学习、完成学习任务。

3.2.4 修改教学资料，全面开展教学

建设医学基础形态学虚拟实验教学各模块、各章节虚拟实验配套教学用课件，增添虚拟仿真学习环节，修改和完善各专业各门医学形态学课程的教学大纲、学期授课计划、课时授课计划等各项教学材料，积极探索适合虚拟仿真教学的成绩评价方法和体系，从而推进各门课程的虚拟仿真实践教学的全面开展。

4 应用结果及分析

研究、制定和编制“医学基础形态学虚拟实验室的管理手册”，强调学生实验室使用要求、注意事项、实验室电脑使用登记和用电安全提示等，加强保障实验室管理、维护和运行。各模块虚拟模块应用指导手册、各模块的实验学习指导、各模块虚拟实验配套教学PPT、教学资料等教学辅助资料的研究和建设，保障教学活动有序开展，保障实验室正常运行。

对学生进行问卷调查、比较平行班之间在应用医学形态学虚拟实验室进行实践教学的情况，分析各专业和各教学班对医学形态学虚拟实验室管理和实践教学应用的满意度和效果。在对学生进行的医学虚拟仿真教学的问卷调查中显示，87.5%的学生认为医学虚拟仿真实践教学有利于提高学习兴趣和学习欲望，96.3%的学生认为学生参与各项虚拟实践教学活动意愿强烈，90%的学生认为有利于提高自主学习与专业创新能力；93.8%的学生认为虚拟仿真实践活动有利于突破学习重、难点，强化知识理解。

5 小结

医学虚拟实验室的建设推动了医学基础课程信息化教学水平的提高，也为从虚拟仿真实验室现场教学转变为线上教学奠定了基础，进一步形成了“互联网+职业教育”相结合的教学模式。同时，依托网络和解剖虚拟仿真平台等信息化教学平台，为学生配备虚拟仿真3D动画、3D解剖虚拟仿真交互等信息化教学资源，多种学习资源提高了学生的学习兴趣，保障了线上线下混合式教学质量，使医学形态学信息化教育常态化，使学生的学习更轻松，使课堂更具吸引力[4][5]。