医学形态学虚拟仿真实验平台的实践探索

余雨滋 桂璐晨 潘永良 黄浙学 牟秋月

[摘           要]  医学形态学实验课程是培养高校医学生优秀科研素质和综合实践能力的重要途径。为解决传统形态学实验课形式单一、教学效率低下的问题，本项目利用虚拟仿真实验技术，坚持“以实为本、虚实结合”的原则，开展基于团队合作的新型实验教学，激发学生自主学习和积极创新的潜能，从而真正提升实验教学效果。同时，在实践过程中，提出虚拟仿真实验平台应用的局限性和改进之处，为形态学实验课程改革提供重要参考和依据。

[关    键   词]  虚拟仿真;医学形态学;教学改革

[中图分类号]  G642                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2021）33-0096-02

一、前言

众所周知，医学形态学实验教学是基础医学教育的重要环节，是培养学生科研能力、创新意识与科学思维方法的有效途径[1]。但受实验教学条件的限制，传统的形态学实验教学方式主要为组织切片观察，内容较为单一，难以激发学生上实验课的积极性和主动性。因此，在当前教育部“互联网+”战略全面实施的新时代背景下，虚拟仿真实验平台的探索和应用已成为现代高等医学教育教学改革研究的重要内容。

虚拟仿真实验平台是一种基于计算机模拟运算的综合集成技术[2]，利用虚拟现实手段模拟仿真实验环境，使学生在近似真实环境中运用已掌握的专业知识进行各类体验和训练[3]。在这个虚拟实验过程中，教师可利用虚拟仿真实验开放性、交互性及共享性的特点，构建以学生自主学习为中心的教学体系，通过将虚拟仿真实验项目与线下实验有机结合，提高学生的自主学习能力和科研创新思维，从而真正提高形态学实验教学效果。故本项目开展虚拟仿真实验教学，通过线上和线下教学的有机结合，为医学形态学实验课改革提供重要参考。

二、医学形态学虚拟仿真实验教学平台建设的必要性

（一）打破传统实验时间、空间、人数上的局限，促使新的学习及教学模式的形成

一方面，虚拟实验平台可摆脱传统的贵重设备和昂贵耗损费用的限制，很大程度上解决当前师资和实训资源不足等问题;另一方面，该平台的建设体现了以“学生为主、教师为辅”的教学理念，真正实现了“做中学，做中教”，加快促进了教学模式的改变[4]。

（二）丰富教学内容，扩展实验教学时空

虚拟计算机技术通过创造出一个真实、形象、生动的实验操作环境，不仅突破了现实实验教学中的重点及难点[5]，还很好地改善了以往受限于实验设备而导致学生无法亲自动手操作或仅有少部分学生能够参与实验的问题，提高了学生课堂的活跃度和参与感。

（三）减轻学生负担，提高教学质量

虚拟仿真平台实验教学实现了紧张医疗环境下的自主實验，减轻了学生的心理负担，使枯燥的教学变得生动，极大地提高了学生学习的兴趣和信心。同时，教师在授课过程中也不需要反复对相同的内容进行重复示教，可将更多的时间用于指导学生，通过“理论指导+虚拟实验平台实验教学”，双管齐下，可使学生更好地掌握课程内容的重难点，从而达到教学效率、教学质量的双提高[6]。

（四）节约实验资源，减少环境污染

在形态学实验中，尤其在解剖学实验中，人体标本资源较为稀缺，且消耗量大、重复使用率低，该问题一直困扰着老师和学生。此外，某些动物标本或者实验器械可能存在着环境污染和病原体感染的风险，需要通过专门途径回收或焚烧、掩埋处理[5];而虚拟仿真平台正以其“清洁、高效、长期使用”的优势完美地避免了以上问题。

三、虚拟仿真实验教学平台在医学形态学中的实践

我校在虚拟仿真实验环境建设方面起步较晚，但为有效应对提高学生自主学习和创新发展的问题，我校引入了“医学魔课MOEC”平台的医学虚拟仿真教学软件，目前我校一共16名教师使用了该平台，参与学生人数达到1313人。该平台包括24门学科类别，覆盖学科范围广，正初步应用于我校医学专业的实验学习中，如机能学、形态学、免疫学等。本实验重点讲述“形态学虚拟仿真实验平台的应用”，根据学生的测试成绩和调查问卷结果，多方面对比分析虚拟仿真实验平台的优劣势，从而提出改进措施，促进医学形态学的教学改革。

（一）我校虚拟仿真实验平台的应用

选取本校本科新生班同年级同一录取方式且入学平均成绩相近的护理学的两个班级，分别设置为对照班和实验班，保证两个班级教材、授课内容、进度、学时及任课老师均一致。

对照班：采用传统实验教学模式，即“实验课切片观察-实验试卷考核”。

实验班：在对照班级的基础上融入线上虚拟仿真实验教学，虚拟实验平台上建有形态学等多个实验，如大鼠手术操作实验、大鼠心肌缺血组织HE染色、人体组织切片制作等实验操作等。学生可事先进行虚拟仿真实验，在线上学习实验目的、实验原理、实验视频及实验注意事项，清楚原理后，进行虚拟仿真实验操作，实验结束后，平台会根据操作步骤进行打分并提醒某些错误事项。以“鼠手术基本操作虚拟实验”为例，学生通过提前在虚拟仿真实验平台学习鼠手术的基本操作，在培养其自主学习能力的同时也使其熟悉了整个实验操作。之后增设动物解剖实验，学生通过分组合作学习，亲自动手麻醉沙鼠、解剖沙鼠，并对解剖下的胃、肾、肺等不同系统的器官进行细致的观察和比较。通过在与大体老师尸体标本的比较学习过程中，促进学生整合能力的提高和专业解剖知识的深化理解。