形态学器官系统为中心虚实结合实验教学新体系的构建*

钱忠义 李珊珊 刘 兰 张才军 陈 芳 吴 嘉 昆明医科大学基础医学院，云南省昆明市 650000

当前，医学院校普遍开展理论课器官系统为中心的PBL、CBL等教学。这种整合多学科的教学法，有利于学生在短时间内对每个器官系统形成一个相对完整的概念，培养团结协作精神和创新能力，同时尽早锻炼学生的临床应对能力[1]，有利于培养高层次临床医务人员。现有学科式教学模式的实验内容多属于验证式的简单实验，原有实验方法与内容显然不能适应器官系统为中心的理论教学模式[2]。因此，开展构建新的整合式器官系统为中心的实验教学新体系愈发显得紧迫。

1 构建器官系统为中心的形态学实验课理论体系

新的实验课体系必定要有理论指导，所以，在构建新的实验体系之初，一定要制定出系统性好、可行性强，具有一定先进性的新实验课理论体系。

1.1 确定实验教学大纲 实践更好地培养高等院校学生的基本技术操作技能和实际动手能力，提高学生的创新能力和科研思维能力，以《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010—2020年)》《中国本科医学教育标准——临床医学专业(2016版)》等为纲领性文件，以医学生培养目标为基础，编写实验教学整合课程大纲。

1.2 编制实验指导 编制新实验课体系中整合性实验指导是重点。实验指导要体现新的教学理念及整合内容。这些创新性综合性实验要经过预先设计与实践验证。新实验应该操作性强，结果确实，整合多学科知识，并能充分发挥学生主动性及创新能力。一些验证式的教学内容主要以虚拟实验方式讲授和(或)自学形式完成；一些创新型或需要通过实训方式才能获得的技术技能则以实体实验的方法来完成。

1.3 构建实验课教学方法 实验课教学实施过程以“虚实结合”的模式为原则方法，开设的虚实结合实验项目见表1。教学活动形成了以教学实验室(实体)和创新实验室(实体)为基础，以虚拟(网络)实验室为补充的“三位一体”实验教学平台及与其相适应的实验教学运行模式，通过虚拟实验解决传统形态学实验教学中诸多限制，实现 “虚实结合、虚实互补、重在实效”的新实验教学体系建设目标[3]。

虚拟实验数据库挂网，通过计算机与校园网络系统，进行数字切片库、虚拟实验和数字人等虚拟资源的管理，其学习不受空间与时间限制，使用更方便、功能更强大、应用广泛。虚拟实验也可以更方便地用于开放共享和远程学习[4]。

1.4 构建新的实验考核策略 重要的是讨论制定实验课评分方案。评分方案包括：实验课成绩分值构成，实验课成绩组成：平时成绩、实验作业、实验课期末考试等。考核形式包括线上与线下考核等。终结性评价是在教学活动结束后进行，用于判断教学目标是否达到预期结果的评价手段。终结性评价侧重于学生成绩和学习结果的评定。形成性评价强调教学过程与评价过程相结合，重视和强调教与学过程中的及时反馈和改进。形成性评价既有助于教师了解教学效果并优化教学，又有助于学生及时了解自己的学习状况并调整学习策略[5]。

2 虚拟实验教学资源的构建

建设一个能够组织和协调运行各种虚拟数字资源的系统平台，虚实结合实验平台依靠互联网的优势，避免课程独立开发设计，而是从整个实验体系进行开发设计，构建融合性实验教学平台。我室建设的虚拟实验平台就包括了解剖学、组织胚胎学、病理学、微生物学和动物实验等虚拟资源。

2.1 虚拟切片库的建设 虚拟切片的使用不依赖于显微镜，而是利用相应的图像浏览软件进行观察，用鼠标操作可以选择切片任意位置，进行定倍及任意倍率的放大或缩小，观察所见不产生图像信息失真。图像浏览软件可以安装在实验室电脑、学生的个人电脑、手机或教学网站上，因此，学生在没有显微镜和玻璃切片时也能自由观察切片，不受时间和空间的限制，有利于学生课前预习及课后复习，提高学习效率。构建的虚拟切片库见表2。

2.2 数字标本库的建设 我校现拥有人体病理大体标本5 860余个，组织胚胎标本及模型420余个，这些人体标本及模型作为数字标本库制作的原始模板，内容涵盖了人体绝大多数常见病及多发病。将其制作成数字三维模型标本，可随意进行放大、缩小、平移等操作，方便学生课后自主学习。数字病理教学大体标本脱离了传统病理学实验需要有足够的大体标本和在特定病理实验室的局限，并且可实现网络化，进一步拓展了医学实验教学空间，提升了医学实验教学的深度和广度。构建的数字标本库见表3。

表3 构建数字标本库

2.3 装备数字人系统 数字人是利用信息科学的方法对人体在不同水平的形态和功能进行虚拟仿真。数字人研究始于1989年美国国立医学图书馆可视人计划。数字人可进行特种研究及教学。

安装数字人虚拟教学系统有利于解剖学的学习和记录，安装的数字人系统见表4。在解剖学授课过程中，老师对照各种模型、标本可形象立体地对人体结构进行讲解，同时配合标注、分离、染色等快捷功能，使教学过程更加形象和直观。

表4 数字人系统

2.4 建设微视频教学资源 微视频教学资源在医学实验课程中的应用，主要是以下场景：一些耗时较长的，操作精度要求高需要有长期实践经验才能完成的，存在一定危险的或者是简单验证式的内容，都是制作微视频教学课件的主要素材。因微视频具有这些特点和优势，应该成为虚拟实验资源的重要部分[6]。可以根据情况制作以下微视频教学资源:蛙肠系膜微循环观察实验、HE染色实验、骨髓(血液)推片制作及染色实验、免疫组织化学的实践操作实验等。

2.5 虚拟数据库内容整合挂网及实践应用 建成的虚拟实验资源挂网，通过计算机与校园网络系统进行虚拟实验资源的管理，其学习不受空间与时间限制，使用更方便，功能更强大，应用更广泛。虚拟实验资源只有通过互联网，才能真正发挥其共建共享及其他优势，让所有需要虚拟实验资源的用户能够通过各种数字终端进行学习。

虚拟实验数据库储存于专用服务器内，由专业人员安装调试，用于所有上实验课的学生。当然，其他课程实验课中，也可便捷地使用实验数据库教学资源，有效做到教学中各学科、各器官系统内容的整合。

3 构建后实践效果

整合后的虚拟数据库调动各学科实验资源，按器官系统为中心教学大纲为依据，利用并发展现有数字虚拟教学资源，提供更多的虚拟教学资源，让同一堂课中能展示讲解原来属于不同学科的教学内容，使以器官系统为中心的教学法具有更多的教学素材支持，并且使上课生动流畅。在教师和学生的调查中，对资源效果(表5)和教学效果(表6)获得良好反馈。

表5 数字(虚拟)资源效果评价[n(%)]

表6 学生对创新实验教学评价问卷调查表[n(%)]

4 讨论

形态学器官系统为中心虚实结合实验教学新体系的构建填补器官系统为中心教学法实践教学体系建设空白，新体系以虚实结合为抓手,重建实验内容，整合多学科知识及实践技术，注重知识体系的完整性。新体系以解决问题为导向，以锻炼学生临床思维为目标，是形态学实验教学具有革新意义的探索。将器官系统为中心教学法引入到实验教学中，配合理论教学，通过整合型实验课，进一步强化了医学教育的整体观念。

依托信息技术优势，虚拟实践教学资源存在于网络上，使用方便灵活。数字虚拟资源链接校园网络系统，进行数字资源的管理，其学习不受空间与时间限制。所有挂网上传实验内容(数据库)应该是开放的，这些学习资源至少在校际层面上可让使用者随时随地浏览，也可用于教学，真正意义上能够实现以器官系统为中心、以疾病为中心的医学实验教学。

整合后的实践教学资源使用便捷，正常和异常形态观察切换及比较学习非常方便，整合内容无缝连接起不同学期、不同学科间断开的知识，夯实以器官系统为中心教学改革，因此，形态学实验教学可以便捷地把解剖学、组织学及病理学等教学资源整合起来，构建成为融合型的、以器官系统为中心的实践教学体系。

器官系统为中心虚实结合实验教学新体系实现了形态学实验教学手段的革新，减少相关费用，促进实验教学考核方式的转变。传统的形态学实验考核方式主要有肉眼辨识实物标本、镜下结构观察、口试等，采用数字切片及大体标本进行考试可实现信息的完整性、公平性。

虚实结合实验教学使医学实验教育得以共享现代信息技术最新成果，丰富了医学教育手段及学习方式，更为现代年轻学子所接受，也拉近医学教育与日益高科技化、信息化的临床诊疗实践间的距离。

借助虚拟互联网手段，构建器官系统为中心教学法的实验教学新体系，其实验内容具有学科融合度高，通过这种宽面纵深式的学习模式，有机融合多学科医学知识，实验方法虚实结合，可行性强，教学形式生动流畅，学生易于接受。