龔 潔，阮滿真，楊 聞，彭 妙，王 真，楊光耀

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院第一臨床學(xué)院， 武漢 430022

在臨床醫(yī)學(xué)教育中，臨床實(shí)踐是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生動(dòng)手能力重要的教學(xué)方式，加強(qiáng)實(shí)踐技能訓(xùn)練已成為醫(yī)學(xué)教育改革的重點(diǎn)[1]。將虛擬仿真技術(shù)引入醫(yī)學(xué)臨床實(shí)踐教學(xué)是非常行之有效的教學(xué)方式[2],它順應(yīng)了高等醫(yī)學(xué)教育體制改革，是高等醫(yī)學(xué)教育信息化的必然產(chǎn)物，為醫(yī)學(xué)教育的臨床技能教學(xué)提供了一個(gè)新的教學(xué)模式[3]。

虛擬仿真技術(shù)是采用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、人機(jī)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)以及高度并行的計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技，生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，使人產(chǎn)生身臨其境的感覺(jué)。虛擬仿真技術(shù)徹底打破了傳統(tǒng)、枯燥的教學(xué)模式，通過(guò)信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)教育資源共享，能將抽象的內(nèi)容具體化、形象化，能反復(fù)、多次地模擬臨床診療場(chǎng)景，給學(xué)生留下深刻的記憶，給教師提供方便的教學(xué)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與主動(dòng)性，從而極大地提高了教學(xué)質(zhì)量[4-5]。

虛擬仿真技術(shù)的快速發(fā)展開(kāi)創(chuàng)了醫(yī)學(xué)教學(xué)的新模式，已應(yīng)用于醫(yī)學(xué)實(shí)踐教學(xué)的模擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，如虛擬手術(shù)、虛擬內(nèi)窺鏡術(shù)、虛擬靜脈注射法等，利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行臨床技能教學(xué)，可以使學(xué)生全身心地投入到虛擬環(huán)境中，更深入地學(xué)習(xí)所學(xué)課程。文章以胃管置入術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為例，介紹該院臨床技能虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)背景

胃管置入術(shù)是醫(yī)學(xué)生必須掌握的臨床基本操作技能之一，也是國(guó)家執(zhí)業(yè)醫(yī)師資格考試的內(nèi)容。經(jīng)鼻胃管置入術(shù)是經(jīng)過(guò)一側(cè)鼻孔將胃管置入胃內(nèi)，可經(jīng)胃腸減壓管引流出胃腸道內(nèi)容物、進(jìn)行洗胃及為腹部手術(shù)做術(shù)前準(zhǔn)備，還能對(duì)不能經(jīng)口進(jìn)食的患者從胃管注入流質(zhì)食物，以保證患者攝入足夠的營(yíng)養(yǎng)、水分和藥物。因此，經(jīng)鼻胃管置入術(shù)在疾病的診治中起著重要的作用，直接影響患者的治療效果和康復(fù)時(shí)間。然而，對(duì)于清醒的患者行胃管置入術(shù)，如插管操作不當(dāng)可能引起咽部不適的感覺(jué)，甚至有惡心、嘔吐的現(xiàn)象。因此，尋找一種安全且可重復(fù)的虛擬仿真訓(xùn)練方法，對(duì)于醫(yī)學(xué)生掌握這項(xiàng)操作技能具有重要的意義。胃管置入術(shù)“虛實(shí)結(jié)合”教學(xué)模式(如圖1所示)。

圖1 胃管置入術(shù)“虛實(shí)結(jié)合”教學(xué)模式

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

胃管置入術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)由課前網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)自主學(xué)習(xí)、集中面授、實(shí)驗(yàn)分組(傳統(tǒng)模擬設(shè)備和虛擬仿真設(shè)備訓(xùn)練結(jié)合)3個(gè)部分組成。

1.2.1課前網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)自主學(xué)習(xí)課前網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)主要基于該院“華科協(xié)和教學(xué)”微信公眾平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前的兩周，學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，內(nèi)容包括胃管置入術(shù)的課件、觀看視頻、胃管置入術(shù)在線虛擬訓(xùn)練(屏幕交互式模擬)、在線答題、討論交流等。使學(xué)生了解整個(gè)操作流程和重點(diǎn)、難點(diǎn)，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣(如圖2所示)。

圖2 華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院第一臨床學(xué)院在線虛擬訓(xùn)練平臺(tái)與胃管置入術(shù)在線虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)課程展示

1.2.2集中面授在教師的引導(dǎo)下，采用線上、線下混合的翻轉(zhuǎn)課堂模式進(jìn)行集中授課。根據(jù)課前預(yù)習(xí)情況，教師解答學(xué)生在自主測(cè)試和練習(xí)中所遇到的問(wèn)題。授課中，學(xué)生自愿報(bào)名或隨機(jī)抽選進(jìn)行操作、學(xué)生之間相互點(diǎn)評(píng)操作者的亮點(diǎn)和不足，然后學(xué)生或教師再做操作、學(xué)生再次互相點(diǎn)評(píng)和討論，最后教師重點(diǎn)做指導(dǎo)性點(diǎn)評(píng)或以病例引導(dǎo)學(xué)生反思和總結(jié)。

1.2.3實(shí)驗(yàn)分組利用傳統(tǒng)模擬設(shè)備和虛擬仿真設(shè)備相結(jié)合的“虛實(shí)結(jié)合”教學(xué)模式。首先，學(xué)生在傳統(tǒng)模擬設(shè)備上反復(fù)進(jìn)行胃管置入術(shù)操作，學(xué)生之間互相討論，教師實(shí)時(shí)指導(dǎo)。學(xué)生還可以利用手機(jī)掃描二維碼獲取該項(xiàng)操作的評(píng)分表，進(jìn)行同伴相互測(cè)評(píng)。最后，學(xué)生在虛擬仿真設(shè)備上進(jìn)行胃管置入術(shù)的虛擬仿真操作練習(xí)或考試。虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)提供了胃管置入術(shù)的臨床案例情景、操作物品的準(zhǔn)備、操作流程、工作場(chǎng)景等內(nèi)容，盡可能地再現(xiàn)臨床真實(shí)場(chǎng)景。學(xué)生從中可以掌握操作的適應(yīng)證和禁忌證、實(shí)驗(yàn)步驟、操作的重點(diǎn)和難點(diǎn)，以及注意事項(xiàng)。操作時(shí)，采用3D動(dòng)畫(huà)和Flash技術(shù)，呈現(xiàn)操作步驟和解剖結(jié)構(gòu)的動(dòng)畫(huà)演示，并提示學(xué)生操作正確才能進(jìn)入下一步操作。最后，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)學(xué)生操作情況評(píng)分，標(biāo)記學(xué)生操作中所存在的問(wèn)題。虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了課后答題環(huán)節(jié)，將實(shí)驗(yàn)涉及的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)成選擇題，理論與實(shí)踐融合在一起，增加了學(xué)習(xí)的趣味性(如圖3所示)。

圖3 胃管置入虛擬仿真設(shè)備操作

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

在華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院第一臨床學(xué)院的臨床技能教學(xué)改革中，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用于胃管置入術(shù)的教學(xué)，獲得了較好的反響。我們針對(duì)實(shí)施虛擬仿真技術(shù)的華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院第一臨床學(xué)院2014級(jí)五年制臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行相關(guān)調(diào)查，發(fā)出調(diào)查問(wèn)卷111份，回收有效問(wèn)卷110份，有效問(wèn)卷的回收率99%。問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果顯示，94.6%(105/111)的學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真技術(shù)打破了學(xué)習(xí)時(shí)間和地點(diǎn)的局限性；92.8%(103/111)的學(xué)生認(rèn)為自由控制學(xué)習(xí)進(jìn)度和頻度，達(dá)到個(gè)性化教學(xué)的目的；95.5%(106/111)的學(xué)生認(rèn)為虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式形式新穎，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣；臨床技能方面收獲很大，顯著地提高了學(xué)習(xí)效率90.0%(100/111)。鑒于虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于臨床技能教學(xué)還不普遍，89.2%(99/111)的學(xué)生認(rèn)為規(guī)范組織和管理后，可繼續(xù)實(shí)施虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式，利大于弊。僅10.8%(12/111)的學(xué)生認(rèn)為傳統(tǒng)的教學(xué)方式好，要求回歸傳統(tǒng)教學(xué)方法。

3 討論

3.1 虛擬仿真技術(shù)提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

研究結(jié)果顯示，學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真技術(shù)能提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，自我掌控學(xué)習(xí)的進(jìn)度和提高學(xué)習(xí)興趣。在傳統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)往往缺乏主動(dòng)性，多是被動(dòng)地接受知識(shí)，探索精神不足。課后學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容也很少去查漏補(bǔ)缺，造成不明白的知識(shí)點(diǎn)越來(lái)越多，進(jìn)而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在線虛擬訓(xùn)練(屏幕交互式模擬)不受課堂時(shí)間、實(shí)驗(yàn)室安排和教師等因素的制約，學(xué)生可利用自己的碎片化時(shí)間進(jìn)行“先學(xué)、先練”，從而提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。虛擬仿真技術(shù)模擬3D虛擬病房，操作器械、患者及操作者。學(xué)生進(jìn)入電腦虛擬系統(tǒng)后，選擇項(xiàng)目，完成后續(xù)操作過(guò)程，包括體位、操作器械的選擇、潤(rùn)滑胃管、插入插管、核對(duì)胃管是否在胃內(nèi)、固定等。在線虛擬網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)和虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)涵蓋臨床病例的適應(yīng)證和禁忌證、整個(gè)操作步驟和隨堂測(cè)試等多個(gè)環(huán)節(jié)。操作結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)生成評(píng)分表和形成性評(píng)價(jià)，便于學(xué)生發(fā)現(xiàn)不足，不斷提升自己。

3.2 虛擬仿真技術(shù)可有效地提高教學(xué)效果

在線虛擬訓(xùn)練(屏幕交互式模擬)與虛擬仿真設(shè)備具備三種不同的模式，包括教學(xué)模式、練習(xí)模式和考試模式。教師和學(xué)生可根據(jù)不同學(xué)習(xí)和考核需求進(jìn)行選擇，多樣化的形式便于教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展，提高教學(xué)效率。同時(shí)，虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)模式為學(xué)生提供了生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)情境，沉浸感強(qiáng)、交互性好，能夠產(chǎn)生與實(shí)際操作基本一致的真實(shí)感受[6]。在傳統(tǒng)模擬設(shè)備和虛擬仿真設(shè)備上反復(fù)操作練習(xí)，學(xué)生可更好地理解操作步驟，激發(fā)了其學(xué)習(xí)興趣和參與度，從而提高教學(xué)效果。理論與實(shí)踐融合使學(xué)生能全方位地掌握和理解所學(xué)的知識(shí)。多項(xiàng)研究推薦，教學(xué)中可將虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)與傳統(tǒng)模擬設(shè)備練習(xí)相結(jié)合，兩者取長(zhǎng)補(bǔ)短，共同發(fā)揮作用[7-8]。此外，利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行胃管置入術(shù)操作安全，重復(fù)性好，大大地提高了學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。在臨床實(shí)踐過(guò)程中，由于醫(yī)療糾紛和患者的配合度差，學(xué)生操作機(jī)會(huì)少，傳統(tǒng)模型穿刺學(xué)習(xí)成本高，多次穿刺模型損耗大。然而，虛擬仿真技術(shù)操作安全，可反復(fù)無(wú)限次的操作，手感與臨床實(shí)際操作類似，極大地提高了學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)。

3.3 虛擬仿真技術(shù)需要改進(jìn)的方面

在應(yīng)用的過(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)，虛擬仿真技術(shù)存在以下不足：①醫(yī)患溝通交流欠缺。雖然虛擬仿真技術(shù)能高度地模擬真實(shí)的臨床場(chǎng)景，但虛擬患者與真實(shí)患者相比仍然存在一定差距。虛擬患者無(wú)法將其所有的感受都告知學(xué)生，不利于學(xué)生與患者進(jìn)行溝通。鑒于虛擬仿真技術(shù)缺乏醫(yī)患溝通和危機(jī)事件處理的培養(yǎng)，因此，只能作為床旁教學(xué)的輔助教學(xué)手段，而不能完全取代床旁教學(xué)。②虛擬仿真技術(shù)開(kāi)發(fā)困難。由于醫(yī)學(xué)的特殊性，現(xiàn)階段虛擬仿真操作系統(tǒng)、軟件、模型開(kāi)發(fā)的種類及數(shù)量都有限，開(kāi)發(fā)難度較大，需要開(kāi)發(fā)技術(shù)人員以及授課教師的密切配合；而且已開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)、軟件、模型品質(zhì)均有待進(jìn)一步提升，特別是在仿真度、準(zhǔn)確度、生物特性等方面仍有待改進(jìn)和完善[1]。③缺乏難易區(qū)分度。目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用于臨床技能教學(xué)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)，僅僅將臨床技能操作書(shū)本上的操作步驟搬到屏幕上，學(xué)生只需要記住操作流程，在電腦上拖拽鼠標(biāo)或在虛擬設(shè)備上用仿真用物即可完成，缺乏對(duì)專業(yè)知識(shí)的分析與應(yīng)用。操作的案例缺乏難易度，至今還無(wú)法大范圍地應(yīng)用于臨床技能考核中。

4 結(jié)語(yǔ)

虛擬仿真技術(shù)是一種學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代產(chǎn)物，它克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限性，提高了信息的傳播與利用率，具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不可比擬的優(yōu)越性[9]。在臨床技能教學(xué)中，科學(xué)地將翻轉(zhuǎn)課堂、傳統(tǒng)模擬設(shè)備、虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)等多元化教學(xué)模式結(jié)合，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，真正提高醫(yī)學(xué)生的臨床技能操作水平，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，才能培養(yǎng)更多高質(zhì)量的醫(yī)學(xué)人才。