结合人文关怀的临床技能虚拟仿真实验教学项目构建探索

林旻洁，李 瑛,2，唐婧琼，彭笑菲，窦鹏程，谭 攀，赵 虹

中南大学湘雅二医院：1.临床技能训练中心；2.肾内科；3.团委；4.风湿免疫科；5.骨科；6.老年医学科， 长沙 410011

虚拟仿真实验教学项目是国家为了拓展实验教学内容的广度和深度并延伸实验教学时间和空间的重要举措，是现代信息技术与实验教学深度融合的改革成果[1]。自2017年教育部在普通本科高等学校开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作以来，全国多地医学院校均构建了内科、外科、妇产科、儿科等不同专科临床技能培训的虚拟仿真实验教学项目[2-5]。但大多数临床技能类虚拟仿真实验教学项目仅聚焦于提升医学生的医学知识和临床操作技能，而忽略了医患沟通和人文关怀等非操作技能的培训[6]。非操作技能的缺陷将直接影响专业知识和操作技能的实际运用，在临床工作中表现为“临床实践能力欠佳、岗位胜任力不足”的问题，并由此引发医患矛盾甚至医疗纠纷[7]。

作为临床技能训练国家级实验教学示范中心(中南大学)的牵头单位，中南大学湘雅二医院临床技能训练中心积极探索临床实践技能与医学人文素养相融合的教学模式，所建设的“基于智能数字化病人综合穿刺与人文关怀相结合的虚拟仿真项目”被教育部认定为首批医学类国家虚拟仿真实验教学项目和国家级一流本科课程。文章对项目构建的背景和内容给予介绍，并总结项目建设的经验与体会，以期为其他临床医学类虚拟仿真课程的建设提供有益参考。

1 项目的建设背景

临床医学是一门实践性很强的学科，临床操作能力与医学人文素养均为《中国住院医师核心胜任力框架共识》的重要组成部分，也是国务院所发布的《关于加快医学教育创新发展的指导意见》中关于医学生培养的“五术”(加强救死扶伤的道术、心中有爱的仁术、知识扎实的学术、本领过硬的技术和方法科学的艺术)内涵要求[8-9]。因此，在医学教育中采用“临床技能与人文素养并重”的培养模式将有助于把医学生培养为医术精湛且医德高尚的人民健康守护者。

随着中国医学生数量增加、患者维权意识增强、医患关系紧张等因素的影响，导致以真实患者为实践对象的“See one,Do one,and Teach one”学徒式床旁教学方法无法为医学生提供足够的临床实践操作机会，且教学内容难以达到规范化、标准化和系统化。此外，传统临床实践教学往往缺乏医患沟通交流和人文关怀等非操作技能的训练，因此传统临床教学方法已不足以满足新时代日益增长的医学生临床实践能力的教学需求[10]。

虚拟仿真(virtual reality，VR)是近年来发展的用于补充真人实景教学的新型技术手段，即利用先进的计算机多媒体技术创设出视觉、听觉及触觉等多源信息融合的三维动态虚拟环境，让使用者产生身临其境的高度沉浸体验[11]。由于受其具有沉浸性、交互性、内容同质化、不受时间空间限制、不损害患者、可反复训练等多种优点，VR有效弥补了传统临床实践教学的不足，对于满足医学生临床技能教学需求、提高医疗操作技能意义重大，已成为中国医学教育改革的重要方向之一。随着教育部《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》和《2017年教育信息化工作要点》等文件要求的贯彻实施[12-13]，临床技能类虚拟仿真实验教学项目在全国多地医学院校层出不穷；但受限于构建思路、技术方法等因素，多数临床技能虚拟仿真实验教学项目普遍存在医学人文素养培训缺失、操作技能与非操作技能培养脱节的问题[6,14]：因此，如何把医学人文素养的教学内容融入临床技能虚拟仿真实验教学项目中，以同步提升受训者的临床操作技能与非操作技能，是临床实践教学工作中亟须破解的重点和难点。

2 项目的建设内容

2.1 建设思路

熟练掌握腹腔穿刺、胸腔穿刺、腰椎穿刺等穿刺术是一名合格医师必须具备的基本功，也是国家执业医师资格考试和住院医师规范化考核的基本实践技能要求。由于受真实患者资源有限、存在潜在伦理问题、标准化病人成本昂贵等客观因素的限制，大多数医学院校仅通过局部训练实体模型使医学生熟悉穿刺操作的步骤和技巧。但由于医患沟通培训不足和练习缺乏，导致医学生在临床上面对真实患者操作时常常忽略穿刺前的病情告知和穿刺后的交代处置等人文关怀。这不仅是各种考试的失分点，也是引发医疗纠纷的触发点。为了更好地对接真实临床工作，该项目采用3D Max技术建模构建虚拟病房中的智能数字化病人，并利用Animate CC技术实现人机互动，设计了通过手机端或电脑端与智能数字化病人进行穿刺前语音谈话、线上自主学习理论知识和考核、线上自主操作训练与考核、穿刺后语音沟通的多模块结构式课程(如图1所示)，使医学生沉浸式地体验穿刺前、中、后整个诊疗流程。

2.2 实验原理和内容

在穿刺前后的沟通环节中，通过语义计算与分析技术自动识别医学生语音中的关键词并实时与预先构建的《穿刺前后医患沟通中文知识库》比对，从而对医学生的沟通内容进行专业理论知识评分和沟通及人文关怀评分，给予其客观准确的评估反馈，以提高穿刺前后学员的职业素养、医患沟通和人文关怀能力。线上自主学习和理论考核模块可提升医学生专业知识水平和临床思维能力。在线上自主训练与操作考核环节，医学生在虚拟病人上完成穿刺操作步骤并得到评估反馈结果，有助于提升其穿刺操作技能。

图1 实验原理模式图

根据教师和医学生的不同需求，项目的功能、权限和内容有所不同。

教师端功能：教师登录项目平台可进行备课，设置课程文件、随堂测试、课前作业；可创建试卷、编辑试题，设置考核时间和方式，并可查看医学生的考试分数和错题报告；也可查看医学生操作训练的完成情况、成绩统计、考核评估报告。该项目目前已开发腹腔穿刺、胸腔穿刺、骨髓穿刺、成人腰椎穿刺、小儿腰椎穿刺、环甲膜穿刺和心包穿刺7个课程。每个课程均依照教学大纲要求编排内容并设置培训和考核的项目，建议2.5个学时完成学习。

学生端功能：学生登录项目平台后可与智能数字化病人进行穿刺前后的语音互动交流，告知患者注意事项并展示其共情和同理心，谈话完毕后可获得系统基于专业理论知识掌握程度和人文关怀评价实时反馈结果；可通过课件、操作流程等共享资料进行线上理论知识自主学习后参加理论测试，并实时获得测试成绩和答案解析；可在第一视角3D虚拟病房中通过系统流程提示和语音引导逐步完成穿刺操作训练，再进入考核模式(即无任何提示和引导下)进行穿刺操作，可获取关于自身操作时长、表现的评估反馈结果并得知失分点及改进方向。在此过程中学生能通过对关键知识点和易错步骤进行针对性复习，从而在接近真实的临床情境中强化关于穿刺术的操作性技能和非操作性技能，提升岗位胜任力。

3 项目建设经验与体会

3.1 坚持患者安全至上的教育理念

秉承湘雅二医院临床技能训练中心“今日的模拟为了明日的医疗安全”的教育理念，该项目在选题上强调以提升患者安全为医学模拟教育之本，深入挖掘实践教学中存在的实际问题。以“穿刺术”这一临床上难以在真实患者身上重复练习的有创操作为切入点，构建能够切实解决临床教学问题的医学生实验项目。采用多元化的教学资源整合和多层次的课程设计提高医学生在知识、技能、态度上的全方位学习获益，提升其临床岗位胜任力和综合素质，使项目的教学成效反哺临床，促进教学成果向临床转化，从而真正做到利用虚拟仿真实验教学资源提升医疗质量、保障患者安全。

3.2 坚持技术与人文并重的教学思想

有效的医患沟通是顺利开展所有医疗活动的必要保障[15]。随着中国社会体制和法制的不断完善，具备良好的医患沟通能力不仅是对医务人员职业道德的要求，更上升为法律法规所规定的医务人员义务。但受“重技术、轻人文”的思维定式、专业师资团队不足等因素的限制，长期以来医学人文课程在中国医学院校中开展不足，医学生普遍存在“人文缺乏症”[16]。医学生是即将走上工作岗位的医务人员，培养其医学人文素养、提高医患沟通能力将增强其临床岗位胜任力、促进医患沟通效果，从而减少潜在的医疗纠纷，有助于创建和谐的医疗大环境。因此，该项目坚持医疗技术与人文关怀并重的教学思想，围绕穿刺术这一医疗操作的前后根据真实临床情景融入了医患沟通的元素，并针对专业技术和人文关怀分别设置了培训、考核、评估与反馈，使医学生通过该项目的培训能够实现穿刺操作技能和医患沟通技能的双提升。

3.3 坚持教考融合的培训模式

该项目在顶层设计上注重教考结合，主张“考为教用，以考促学”。在无任何提示和引导的考试模式下，每名学生依次进行穿刺前医患沟通、理论考试、病例分析、准备用物、穿刺操作、穿刺后医患沟通，系统自动评分并生成成绩单和错误解析；医学生可查看历史自学情况，包括学习次数、时间、分数、评级、排名等，通过量化的考核结果切实感受到自身的进步，增强自信心，从而获得学习的动力；教师则可查看不同班次、不同场次多名学生的考核成绩和易错点横向对比分析报告，通过柱状图、雷达图等统计图表更准确地了解不同学生穿刺操作的专业理论知识掌握程度、临床技能操作水平及人文关怀能力，从而更有针对性地优化课程设计，在提高教学效率的同时也推进了项目的可持续发展。

3.4 坚持校企联合的合作手段

以教学需求为牵引，采用校企联合的方式合作共建虚拟仿真实验教学项目是推进产学研用一体化的有效途径。高校由于受技术力量、人才和资金等因素限制，难以独立完成虚拟仿真实验项目开发工作；而成熟的企业除具有技术资源和资金外还具备推广应用和塑造品牌的优势。二者深度合作将取长补短，充分发挥高校的学术优势和企业的技术优势，实现共赢。该项目在与行业领先的专业公司合作建设的过程中以校方为主导：由一线教师构思项目内容、设计主体方案并撰写课程脚本，高校严格把关项目的科学性和政治性并组织专家进行专业指导。企业则准确对接校方提出的需求，提供强大的技术支撑：采用国际先进的3D Max技术对临床病房场景、真实人物和手术器具高度仿真并通过语义计算与分析技术自动识别比对学员语音输入以及Animate CC技术实现人机互动。实验全程三维人物动画，比如，以操作者视角、以穿刺点为中心用棉球由内而外进行皮肤消毒、用局麻药进行逐层浸润麻醉等细微动作规范准确，场面的体验感和交互感丰富，极大地激发了学员主动参与和自主探索的兴趣。

4 结束语

建设虚拟仿真实验教学项目是促进中国高校实验教学改革及创新实践教育的新模式，有助于各专业完善和优化实验教学体系，也利于整体提高实验教学资源效益。“基于智能数字化病人综合穿刺与人文关怀相结合的虚拟仿真项目”在课程资源建设中将《诊断学》和《内科学》的理论知识与实操技能和《医患沟通学》《医学伦理学》的基本知识进行有机整合，而后融入面对患者解决具体问题的实践之中，激发学生自主学习和思考探索的热情，提升其操作性技能和非操作性技能。作为传统临床实践教学的重要补充，该项目已融入中南大学临床医学、预防医学、护理学等多专业的本科生教学并应用于住培、规培和继续教育培训，累计受益3207人；作为核心技术，支撑湘雅二医院临床技能训练中心成为国内首家搭建虚实融合医学教育实训平台的模拟中心。同时，该项目作为免费在线课程通过“国家虚拟仿真实验教学课程共享平台(http://www.ilab-x.com)”开放共享，校内外师生可随时登录网络终端访问学习，目前登录访问人数已达17 000人次，广大师生获益良多。此实验教学项目运用前景十分广阔，也能够为其他临床医学类虚拟仿真课程的建设提供有益参考和经验。