微聊核型分析软件在《医学遗传学》教学中的开发与应用

唐佐青 范博 贾佩溪 王晶

医学遗传学是遗传学与临床医学之间的交叉学科，它主要研究疾病产生的遗传机制、遗传方式及其诊治和预防的策略与措施。作为目前医学中最前沿的学科，其发展成果日新月异。专科生的医学遗传学教学对接专业人才培养目标，面向基层医院、卫生所、社区医院等工作岗位，因此要求教育工作者因材施教，需针对部分专科生学习方法单一、容易知难而退、自我约束能力差的特点优化和改革医学遗传学教学，引导学生走出困境。首都医科大学医学遗传学系教师团队设计开发基于微信小程序的微聊核型分析学习软件，在激发专科生学习兴趣的同时认识理解人类染色体病基础，提高学生人类染色体核型分析技能。

1 核型分析相关教学软件研发基础

教育部制定的《教育信息化十年发展规划（2011—2020 年）》中已明确指出，将“推进信息技术与教学融合”作为未来十年我国教育信息化发展的任务之一，力求“利用信息技术开展启发式、探究式、讨论式、参与式教学，鼓励发展性评价，探索建立以学习者为中心的教学新模式”，使移动APP 快速进入人们的学习、工作等诸多方面，以推动多层次领域建设，为构建新型信息化社会做出贡献[1]。

核型分析是细胞生物学和遗传学领域进行染色体相关研究的基本方法，在现代医药研发、疾病诊治、遗传疾病预防等诸多领域发挥着不可替代的作用，因此，认识人类染色体的形态结构与特征对于鉴别染色体病具有重要意义，也对医学生未来的职业规划和培养起到重要的作用。然而，单纯依靠课堂老师的讲解、图片甚至动画的演示，仍不能帮助学生深入地理解、认识和分析人类染色体疾病的遗传基础和表现特征。针对这一情况，医学遗传学系2014 年曾开发“ppKaryo V1.0”人类染色体核型分析教学PPT 软件，获得首都医科大学校级教育教学成果奖，文章发表在中华医学会系列杂志《国际遗传学杂志》，并取得相关教研领域的广泛认可。

通过多年的实践教学，笔者在该软件中发现一些需要升级的地方，比如该软件只能以电脑为载体，较难在移动设备中广泛推广应用，其便捷性受到较大的影响。智能手机的广泛应用，特别是5G 通信技术在智能终端的应用，使开发以智能手机为客户端的学习软件成为可能[2]。

在这样的大背景下，催生了笔者开发交互性移动APP的想法。在前期的教育软件的研发基础之上，本研究开发智能手机小程序及其他形式，使得学生可以利用课下碎片时间，以手机为媒介的虚拟学习情境中，自己根据染色体长度、着丝粒位置、带型特征等鉴别人类各条正常染色体的形态特点，并移动染色体，将每一条染色体在相应的屏幕区域内顺序排列、配对并输入染色体异常结构的表达简式，可随时进行移动学习，提高了学习的便捷程度和学生的学习兴趣。

2 核型分析软件平台搭建

微信（WeChat）作为目前发展最为强大的社交应用软件之一，具有功能多样、操作便捷、使用群体基数大的优势。同时其小程序应用无需像APP 那样下载安装程序，使用流畅，不占内存，只需通过简单的查阅即可完成使用。自2017 年1 月9 日正式上线以来应用领域广泛[3-5]。小程序能够更快地在用户间传播，开发成本借助微信官方提供的开发框架和工具也大大减小[6-8]。因此，本研究采用微信小程序作为软件开发平台，使用方便快捷，在教学中有着非常大的优势。

在软件开发方面，采用MINA 技术框架进行开发，整个框架分为3 层：视图层、逻辑层和系统层，见（图1）。视图层包含游戏相关页面和动画设计，在逻辑层的指导操作和系统层的传输中实现与使用者的对接和交互[9]。该框架可以对微信提供的文件系统、网络通信、任务管理、数据安全等基础功能进行封装，对上层提供一整套JavaScript API，调用微信提供的各种基础功能与能力，有助于快速地搭建游戏化微聊核型分析平台[10]。这一系列的研究开发不仅指导首都医科大学遗传学系对核型分析软件的小程序简化，也可在未来帮助同行于相关遗传学及其他医学类学科教学中提供一定帮助。

3 微聊核型分析软件在教学中的应用及效果调查

微聊核型分析软件可使用微信关联登录微聊核型分析平台，用户逐级闯关，从“初试身手”“巩固练习”到“升级挑战”，完成不同难度等级的学习。经“评判”之后，同学即时得到反馈。在限定的时间内，可以反复调整探究，并最终获得对应的练习成绩。首都医科大学遗传学系自小程序开发成功至今，已经在2 届学生中利用微聊核型进行教学辅助应用取得成功，并将小程序完成度和参与度作为《医学遗传学》课程过程性评价的一部分进行最终的成绩裁定。小程序的推广和使用获得极高的教学反馈：学生可在使用的过程中随时提出自己的建议和思考，在普遍反馈积极应用该小程序进行练习后，极大地提高学习乐趣和积极性，在很大程度上促进学习效率。

在学生完成《医学遗传学》专业课学习并使用此软件后，本研究对85 名首都医科大学18 级临床医学专业及护理专业专科生进行问卷调查。全问卷选取“教学模式”“教学平台”“学生收获情况”3 个一级指标作为调研反馈的主要方面。每个指标通过3 个二级指标进行细化和分析，全卷共计9 个二级指标。问卷要求调查对象就每一个项目指标给出有且仅有一个程度级别的选择，程度级别以递推形式给出，一共分为4 档，1 为很满意；2 为满意；3 为一般；4 为不满意。在每个调查指标后设主观题“原因”一栏，即选择该等级的原因，由调查对象自由填写的开放性问题。全问卷采用主客观问题相结合的形式进行设计，题型规划较合理，涵盖广泛，问题主旨凸显专一，便于问卷调查统计的同时还能对现阶段调研和成果起到一个拓展和延伸的作用，在相关对项目满意度调查类的研究具有很好的意义。从而为未来相关教学软件的开发提供指导意义。

本次调查共发放问卷85 份，回收80 份，有效问卷80份，回收率占94%，有效问卷占100%，针对调查结果，应用Excel 软件统计处理。问卷调查各项指标满意率均不低于90%，多数学生认为基于微信小程序的微聊核型分析学习软件寓教于乐，学习动力大幅提高。学生特别对“掌握专业技能”这一指标满意率达96.3%。见（表1）。

表1 微聊核型分析学习软件应用调查结果 [名（%）]

4 后续升级计划及讨论

小程序的成功开发及良好学生反馈，给笔者极大的信心将该小程序在更多的专业及层次推广，在后续的教学软件研发和改进的过程中，本研究主要在以下几个方面进行提升：1）面向临床，纳入更多的染色体异常核型综合征核型：无论是基础医学还是临床医学的学生，最终都要面对临床真实病例，因此在医学教育体系中，提前模拟搭建真实的临床案例至关重要，尤其是随着时代发展，医疗过程中预防科学占据愈发重要的地位，核型分析在产前筛查和染色体疾病诊断中具有非常重要的作用，因此相关软件的开发和应用在对相关专业学生的培养和教育中有着十分积极的影响。另外，课本知识相对飞速发展的临床现状有所滞后，若仅上课讲授课本知识，在一定程度上已经不能满足学生对于遗传学领域的前沿涉猎兴趣及对临床上应用的衔接和理解。因此，本研究拟在后续的升级计划中将临床中全部常见的染色体异常核型均纳入数据库，让学生在学习《医学遗传学》书中经典染色体病案例的同时，也能接触到目前临床常见且丰富多样的染色体病案例及异常核型图谱，为从事临床工作及相关研究的本专科学生的事业奠定基础。2）增加检索及自学模式：考虑到医院及基层医疗机构等对于临床数据的处理信息化日臻完善，故贴近临床数据的纳入，模拟临床数据的分析以及增强临床学习的培养会显著提升整体数据库的水平。同时欲保证整个数据库练习的趣味性和丰富性，更多的数据条目需要更全面的互动方式，因此在未来的升级中，笔者将增加以疾病名称和症状等相关性质进行检索的功能，通过检索和自学，掌握真实世界数据中临床常见染色体病的临床症状、异常核型及染色体核型简式。3）丰富学习内容，促进学科交叉：考虑到医学遗传学当今科研发展日新月异，因此作为一门前沿交叉学科，医学遗传学应在本专科医学教育中凸显带领学科交叉的作用。在未来的软件研发与改进的过程中，可以在学生能力范围内提供相关遗传病的生物化学研究进展、流行病学调查统计、疾病多层次多系统的病理生理学发病机制等。可丰富学生的学习需求，也可较好满足学习的教学目标。

随着移动互联网的快速发展及大数据的提升，以及社会各阶层人民对于知识和学习需求的增加，移动APP 学习应用会越来越广泛，成为未来社会学习现象下的主流趋势，利用移动APP 进行信息化、多样化教学活动的方式也必然会越来越受到关注。开发应用教学辅助APP，开展启发式、探究式、参与式教学，拓宽学习方法和学习思路，是教研领域关注的热点。探索建立以学习者为中心的教学新模式，已然是摆在面前亟待解决的课题。鉴于此，根据医学遗传学理论教学中的重点和难点，本研究先期开发人类染色体核型分析移动学习平台，应用于专科医学生医学遗传学的教学中。

该软件使核型分析教学已在很大程度上转化为富有挑战性的“游戏课”。而移动技术的支撑为小程序的开发提供可能。微聊核型分析软件小程序的开发进一步推动医学遗传学核型分析板块学习渠道多样性的建立，以简单便捷的平台操作和多样的思考维度为学生创造一个尽可能真实的情境，让学习过程变得生动、有趣，从而激发学生的学习主动性，也为模拟未来临床工作提供一个机会。该教学软件能够在学生完成作答后给出正确答案的同时分析学生染色体分组排列错误等，并统计各项错误出现的频率，这对及时发现学生核型分析技能培养中的问题大有裨益。与此同时，学生收到小程序给出的反馈后，可通过反复练习、查阅解析完成自学，而仍有疑惑之处，也可以与老师深入细致的讨论。教学软件的辅助应用也真正实现多元线上线下教学，使学生学习渠道得以丰富，不仅成功解决专科生培养过程中学生专注度不高、学习基础有一定缺陷的问题，也实现寓教于乐的教学主旨。本文介绍了首都医科大学微聊核型小程序软件的开发、使用和评估，充分展现在新规划下医学人才的新培养方式，通过紧随时代特点研发的小程序，不仅使教学效果得到保证，而且使教学质量也得以提高。也为未来医学遗传学教学及其他学科教学乃至未来更为广泛的信息化教学提供重要的指导和启示意义。