新醫科背景下虛擬仿真實驗在胚胎學中的應用

連秀麗，劉玥，逄麗麗，王世鄂

（福建醫科大學基礎醫學院干細胞工程與再生醫學福建省高校重點實驗室；福建醫科大學基礎醫學院組織學與胚胎學系，福州 350122）

2018 年教育部等三部委發布的《關于加強醫教協同實施卓越醫生教育培養計劃2.0 的意見》指出：“把加快推進現代信息技術與醫學教育教學的深度融合作為改革的戰略選擇，推進“互聯網+醫學教育”，用新技術共建共享優質醫學教育資源，建設400 個左右醫學國家虛擬仿真實驗教學項目”[1]。同時，2020 年國務院辦公廳印發《關于加快醫學教育創新發展的指導意見》，提出“以新醫科統領醫學教育創新”為發展基本原則之一，并強調了智能醫學教育的重要性[2]。由此可見，虛擬仿真技術的開發與應用對培養新時代醫學人才起到推動性作用。

1 早期胚胎發育與畸形篩查虛擬仿真實驗教學項目建設背景

受傳統的教學環境和模式所限，部分實驗教學內容無法實現，例如：涉及人的實驗材料不易獲?。ㄈ缡芫?、羊水、精子等），且存在醫學倫理問題；儀器設備價格昂貴，維護成本高。操作難度大，技術要求高；課時的制約，很多實驗無法在限定時間內全部完成。因此，利用虛擬仿真技術，能夠設計出實驗操作更加科學合理、實驗過程更加清晰完整、知識體系更加豐富完善的實驗內容。使學生在短時間內獲得更高效的實踐訓練。相較于單一的理論教學，更好地激發學生的學習熱情和對臨床診療手段的認知。

2 早期胚胎發育與畸形篩查虛擬仿真實驗教學項目應用實施

2.1 整體設計

以不孕不育診斷為切入點，通過虛擬仿真技術，不受空間和樣本所限，再現了從不孕不育診斷、病因分析、胚胎活檢、胚胎冷凍、胚胎移植到胎兒畸形篩查等全過程。重點展示胚胎植入前遺傳學診斷、胚胎玻璃化冷凍、胚胎移植的過程，綜合組織胚胎學、診斷學、婦產科學等知識體系促進學科交叉，注重學生在學習過程中的連貫性和整體性，激發興趣，提高學習效率和學習效果。項目設置了熒光原位雜交和玻璃化冷凍技術的交互實驗，將基礎醫學理論知識與胚胎操作技能相結合，拓展學生對生殖工程概念的了解和認知，培養基礎理論和實驗技能扎實，兼備臨床思維能力的新時代“新醫科”人才（圖1）。

圖1 早期胚胎發育與畸形篩查虛擬仿真實驗教學項目整體設計Fig.1 Overall design of the virtual simulation teaching project on early embryonic development and malformation screening

2.2 教學方法與過程

課前準備：學生可隨時登錄該項目，根據提示預演相關實驗操作，也可以通過課程教材、中國慕課、實驗指導書等資源自主學習相關理論知識；并且可通過該平臺進行評論或提問，教師將在線反饋或答疑。

課堂學習：在教學過程中，教師利用“早期胚胎發育與畸形篩查虛擬仿真實驗項目”講解早期胚胎發育過程、輔助生殖技術、畸形發生等相關內容，將抽象的理論知識和操作形象化、具體化。學生可登入該項目的學習模式，根據項目提示進行操作演練，并完成相應問題和實驗報告。也可進入自主設計模式，選擇不同的臨床案例，設計相應的診療手段。在自主設計過程中，學生將進一步強化掌握相關實驗技術。學習模式結束后，學生可切換至考核模式，在無提示的情況下完成全部操作，項目將出具所涉及的各知識點和各交互步驟的考核分數與解析，并給出最終的綜合評分。

課后復習鞏固：學生課后可進行自主學習和強化訓練，項目自動記錄并分析有關數據，如學習時長、實驗操作或回答問題的正確率等。

2.3 考核評價

由臨床案例、操作考核與實驗報告、實驗綜合理論測試、項目拓展、思政課堂等多方面組成，項目將按照設定分數比例給出綜合評分。

3 早期胚胎發育與畸形篩查虛擬仿真實驗教學項目初步應用效果

3.1 研究對象與方法

統計我校2021級醫學專業學生完成該虛擬仿真實驗教學項目的實驗成績。包括臨床醫學(5+3 一體化)、臨床醫學、口腔醫學、預防醫學、眼視光、檢驗技術等專業，共計學生數971 人。利用問卷星微信小程序發放“學生對該虛擬仿真實驗教學項目綜合評價”的問卷調查表。

3.2 結果

實驗成績：總體成績90 分以上學生數占比為85%，80 ～89 分的為8%，70 ～79 分的為5%，69分及以下的為2%，并且各專業平均成績達到94 分以上（圖2，圖3）。說明學生對該虛擬仿真實驗內容能夠較好地吸收和掌握。

圖2 2021 級醫學專業學生的總體實驗成績Fig.2 The overall experimental scores of medical students in the 2021 cohort

圖3 2021 級各醫學專業學生的平均實驗成績Fig.3 Average experimental scores of students across various medical majors in the 2021 cohort

調查結果：隨機發放460 份問卷，收回有效問卷460 份，有效問卷回收率100%。調查問卷結果顯示，76.74%的學生對該虛擬仿真實驗教學項目的教學效果表示滿意；70%以上學生認為通過虛擬仿真實驗能夠提高學習積極性和主動性，提升自主學習能力，強化分析問題與解決問題的能力；80%以上學生認為在培養科學嚴謹學習態度和創新精神、科研及臨床思維能力等方面有所增強；85%以上學生認為有助于個性化、多元化學習，促進對臨床診療的認知；82.83%的學生認為該虛擬仿真實驗加強了基礎理論與臨床實驗的融合性（表1）。以上數據表明，該虛擬仿真實驗能夠激發學生的學習興趣，培養學生主動學習的能力，并且對推動基礎理論與臨床實踐相結合起到積極的導向作用。

表1 學生對早期胚胎發育與畸形篩查虛擬仿真實驗教學項目的綜合評價Tab.1 Comprehensive evaluation by students of the virtual simulation teaching project on early embryonic development and malformation screening

4 總結與展望

虛擬仿真實驗是計算機網絡化的一個虛擬仿真實驗環境，最早由19 世紀末美國的威廉·沃爾夫教授提出[3]。其作為一種新興的教學工具，能夠將知識難點形象生動展現。對比傳統教學，具有更高效、節能、安全、可重復操作性等優勢[4]。

在當今信息化時代，許多的醫學院校采用了顯微數碼互動系統、數字切片庫以及數字胚胎等科技手段[5‐7]，以此來改善組織學與胚胎學以講授及示教為主的傳統教學模式的課堂效果。但在整體實驗教學過程中，對于提升學生的自主學習能力、邏輯思維與臨床思維、發現問題和解決問題能力等方面還有待加強。因此，在新醫科總體戰略規劃要求下，我們建設了早期胚胎發育與畸形篩查虛擬仿真實驗教學項目，旨在為實驗教學增添新形式、新方法、新內容，促進學生綜合素養提升，并且堅持“以實為主，能實不虛，以虛補實，虛實結合”的教學原則，充分發揮虛擬仿真實驗的教學輔助作用。在該項目實際運用過程中，結合師生反饋建議，將不斷完善和豐富實驗教學資源，優化考核評價體系，為推進組織學與胚胎學實驗教學改革以及培養新時代新醫科人才奠定基礎。