虛擬教學(xué)聯(lián)合PBL教學(xué)在醫(yī)學(xué)教育中的探索

馮 敏，李艷霞，李春媛

（1.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院呼吸內(nèi)科，遼寧大連116011；2.大連市第三人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科，遼寧116011）

虛擬教學(xué)聯(lián)合PBL教學(xué)在醫(yī)學(xué)教育中的探索

馮 敏1，李艷霞1，李春媛2

（1.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院呼吸內(nèi)科，遼寧大連116011；2.大連市第三人民醫(yī)院呼吸內(nèi)科，遼寧116011）

醫(yī)學(xué)教育不同于其他學(xué)科，不僅需要熟練掌握基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)需要與實(shí)踐完美結(jié)合。虛擬教學(xué)具有獨(dú)特的交互性等特點(diǎn)，在醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)及臨床實(shí)踐階段中的應(yīng)用可使學(xué)生更直觀地理解所學(xué)的知識(shí)。PBL教學(xué)強(qiáng)調(diào)基于問(wèn)題學(xué)習(xí)，通過(guò)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)探索和協(xié)作解決問(wèn)題，學(xué)習(xí)隱藏在問(wèn)題背后的科學(xué)知識(shí)，提高學(xué)生能力，是近年來(lái)受到重視的教學(xué)方法，可有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，但對(duì)于學(xué)生實(shí)踐方面的提高有限。虛擬教學(xué)模式聯(lián)合PBL教學(xué)更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，可能會(huì)顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量及實(shí)踐能力。

教學(xué)方法； 教育，醫(yī)學(xué)； 基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)； 虛擬教學(xué)

虛擬現(xiàn)實(shí)是一種多通道的新型人機(jī)交互接口，人們可以通過(guò)視覺(jué)、嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)感和加速度等多種感覺(jué)通道感知計(jì)算機(jī)模擬的虛擬世界，可以通過(guò)移動(dòng)、語(yǔ)音、表情、手勢(shì)及視線等最自然的方式和虛擬世界交互，從而產(chǎn)生身臨其境的體驗(yàn)[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VRT）是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感器技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)及人工智能技術(shù)等交叉與綜合的結(jié)果。目前，VRT已經(jīng)逐漸應(yīng)用于教育娛樂(lè)、科技研究、醫(yī)學(xué)等行業(yè)中。VRT在醫(yī)學(xué)的應(yīng)用主要是醫(yī)學(xué)教學(xué)、疾病診斷、手術(shù)模擬、康復(fù)醫(yī)療、遠(yuǎn)程醫(yī)療等方面，被統(tǒng)稱為虛擬醫(yī)學(xué)或仿真醫(yī)學(xué)[2]。因?yàn)閂RT較強(qiáng)的沉浸性、交互性、構(gòu)想性等，可以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)和領(lǐng)會(huì)所學(xué)的知識(shí)，利于提高學(xué)生在實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐中的動(dòng)手能力，會(huì)是醫(yī)學(xué)教育必不可缺的教學(xué)模式。PBL教學(xué)是以問(wèn)題為基礎(chǔ)、為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方法，其是由美國(guó)神經(jīng)病學(xué)教授 Barrows于 20世紀(jì)60年代在加拿大的麥克馬斯特大學(xué)首創(chuàng)的一種自主式學(xué)習(xí)模式，強(qiáng)調(diào)把學(xué)習(xí)設(shè)置于復(fù)雜的、有意義的問(wèn)題情景中，通過(guò)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)探索和協(xié)作解決問(wèn)題，學(xué)習(xí)隱藏在問(wèn)題背后的科學(xué)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)者解決問(wèn)題和自主學(xué)習(xí)的能力[3-4]。目前，PBL教學(xué)模式在多家醫(yī)學(xué)高等院校已試驗(yàn)施行，與傳統(tǒng)教學(xué)相輔相成，得到了很好的效果，PBL教學(xué)方法已引起醫(yī)學(xué)院校教師的高度關(guān)注[5]。

1 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用

1.1 虛擬課堂 在虛擬課堂中，利用虛擬技術(shù)建立的人體虛擬模型，同時(shí)借助于跟蹤球、感覺(jué)手套等輔助工具，可以使學(xué)習(xí)者對(duì)體內(nèi)的器官有更直觀的認(rèn)識(shí)和感受，使課堂更生動(dòng)有趣，吸引學(xué)生的注意力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。如生理學(xué)，VRT利用模擬技術(shù)合成的三維模型可以具有與真正人體相同的器官形態(tài)，如腎臟、肺臟、脾臟等，并擁有這些器官的一些特定功能，能可靠地表現(xiàn)出正常人體的功能及改變。另外在傳統(tǒng)人體解剖學(xué)教學(xué)中，因?yàn)楣┙馄实氖w來(lái)源缺乏等因素限制，教學(xué)效果有限，而在虛擬的解剖課程中，因?yàn)槠洫?dú)特的視覺(jué)特點(diǎn)，可以將體內(nèi)的每個(gè)器官、血液系統(tǒng)、骨骼系統(tǒng)等的精細(xì)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)在學(xué)生眼前，利于學(xué)生的記憶和理解[6]。虛擬解剖課堂既可以有效地解決標(biāo)本不足的問(wèn)題，又可進(jìn)行反復(fù)練習(xí)及評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果。

1.2 虛擬實(shí)驗(yàn)室 醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課是高等醫(yī)藥學(xué)教育必不可少的組成部分，是學(xué)生將理論與實(shí)際有機(jī)結(jié)合的重要銜接環(huán)節(jié)。但是目前醫(yī)學(xué)高校實(shí)驗(yàn)資源不足，導(dǎo)致醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)課效果欠佳，而虛擬實(shí)驗(yàn)室可以有效地緩解這一矛盾。虛擬實(shí)驗(yàn)室是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用VRT營(yíng)造各種虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中完成各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。模擬機(jī)能實(shí)驗(yàn)室使得很多在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中無(wú)法開(kāi)展而又很重要的實(shí)驗(yàn)得以實(shí)現(xiàn)，而隨著實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的不斷完善和改進(jìn)，有更好的應(yīng)用前景[7]。診斷學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室是基于虛擬患者為單位的虛擬單元，是實(shí)現(xiàn)虛擬教學(xué)的基礎(chǔ)。整個(gè)系統(tǒng)以虛擬患者為基礎(chǔ)，建立與多種疾病相關(guān)的模型。每個(gè)虛擬患者模型均包括問(wèn)診、體格檢查、心電圖和實(shí)驗(yàn)室檢查4個(gè)單元。對(duì)每一個(gè)虛擬患者來(lái)講，學(xué)生可以與模型進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，模擬患者就診的情況，進(jìn)而初步完成問(wèn)診、視診、觸診、叩診及聽(tīng)診等體格檢查，并進(jìn)行輔助檢查，作出初步診斷[6]。診斷學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室有效地緩解了目前醫(yī)學(xué)生實(shí)踐不足，可以反復(fù)進(jìn)行訓(xùn)練的基礎(chǔ)上，為將來(lái)的臨床工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.3 虛擬手術(shù) 傳統(tǒng)教學(xué)的醫(yī)學(xué)生進(jìn)行手術(shù)訓(xùn)練時(shí)，因資源不足及外界條件所限制，多是幾個(gè)學(xué)生共同在同一實(shí)驗(yàn)動(dòng)物身上完成，每名學(xué)生所進(jìn)行的手術(shù)不同，這樣的方式不能使學(xué)生充分得到訓(xùn)練，而虛擬手術(shù)可以有效地解決這一問(wèn)題。虛擬手術(shù)是指通過(guò)VRT，利用各種醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中建立一個(gè)虛擬環(huán)境，醫(yī)生借助這個(gè)環(huán)境中的相關(guān)信息進(jìn)行手術(shù)計(jì)劃及訓(xùn)練。

2 虛擬教學(xué)與PBL教學(xué)聯(lián)合的優(yōu)勢(shì)

醫(yī)學(xué)是一門經(jīng)驗(yàn)性科學(xué)，不僅需要傳授基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)理論知識(shí)，同時(shí)還需與時(shí)俱進(jìn)地學(xué)習(xí)新的發(fā)展、更新學(xué)習(xí)不同疾病的新的指南，更重要的是理論與實(shí)踐要完美結(jié)合。傳統(tǒng)教學(xué)在理論授課上存在枯燥、知識(shí)更新慢、師生缺少互動(dòng)等缺陷。而PBL教學(xué)法是以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，相對(duì)于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育更能提高學(xué)生的能動(dòng)性。醫(yī)學(xué)教育中的PBL教學(xué)模式，以病例為背景，提出多個(gè)問(wèn)題及知識(shí)點(diǎn)，并將臨床理論基礎(chǔ)知識(shí)、臨床醫(yī)學(xué)和倫理學(xué)等相關(guān)問(wèn)題倒入到病例及問(wèn)題中，針對(duì)每個(gè)問(wèn)題，予以適當(dāng)?shù)奶崾?，讓學(xué)生查找文獻(xiàn)、收集材料并集體探討學(xué)習(xí)[8]，可以開(kāi)闊學(xué)生的思維，提高學(xué)生的能動(dòng)性。PBL教學(xué)可使學(xué)生更好地掌握醫(yī)學(xué)理論知識(shí)，但其在提高醫(yī)學(xué)生實(shí)踐能力方面的作用是有限的。而虛擬教學(xué)可以彌補(bǔ)PBL這方面的不足。

2.1 激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 心理學(xué)理論認(rèn)為，需要是主體在存在和發(fā)展過(guò)程中由于某方面缺乏而引起的一種攫取狀態(tài)，這種狀態(tài)形成了主體生存和發(fā)展的客觀依據(jù)。馬斯洛指出，滿足個(gè)體的基本需要，有助于更高層次需要的激發(fā)。醫(yī)學(xué)教育應(yīng)將學(xué)生的需要和教學(xué)目標(biāo)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在PBL教學(xué)模式中融入虛擬教學(xué)手段，如生理學(xué)、解剖學(xué)等虛擬人的特征設(shè)計(jì)（外形、動(dòng)作、表情等）、聲音效果的設(shè)計(jì)等插入至PBL教學(xué)模式中的特定病例討論中，可以有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，另外診斷教學(xué)中特定疾病的模擬人設(shè)計(jì)，可以使學(xué)生更直接地面對(duì)疾病，且關(guān)于這種疾病采用PBL教學(xué)法中某個(gè)問(wèn)題會(huì)更直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，使學(xué)生在內(nèi)心更渴望、更需要了解掌握有關(guān)這種疾病的知識(shí)，從而有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

2.2 提高學(xué)生的實(shí)踐能力 醫(yī)學(xué)不同于其他學(xué)科，需要不斷學(xué)習(xí)更新知識(shí)，了解最新的醫(yī)學(xué)進(jìn)展并應(yīng)用于臨床工作中。例如，在腫瘤化療中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)化療抵抗，隨著研究進(jìn)展，目前發(fā)現(xiàn)exsomes小體通過(guò)多個(gè)方面參與化療耐藥的過(guò)程。一般情況下，癌癥細(xì)胞如果出現(xiàn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化可出現(xiàn)癌癥細(xì)胞的化療藥物耐藥[9]。腫瘤細(xì)胞來(lái)源的exsomes小體可以傳遞一些組織因子（如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子）從而誘導(dǎo)癌細(xì)胞出現(xiàn)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化，提高癌癥細(xì)胞的化療抵抗能力[9-10]。目前研究發(fā)現(xiàn)，exsomes小體作為載體，運(yùn)載的蛋白質(zhì)可以加速成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)，促進(jìn)結(jié)締組織的增生[11]，這一過(guò)程成功地阻止了化療藥物的運(yùn)輸[12]?？梢酝ㄟ^(guò)模擬實(shí)驗(yàn)演示，exsomes小體的這種載體的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程，讓學(xué)生對(duì)這個(gè)復(fù)雜的過(guò)程可以更生動(dòng)直觀地進(jìn)行觀察。醫(yī)學(xué)教育不僅需要學(xué)生熟練掌握基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)知識(shí)，更需要把這些醫(yī)學(xué)知識(shí)與實(shí)踐完美結(jié)合，才能在將來(lái)臨床工作中更好地服務(wù)于患者，PBL教學(xué)可以就多種疾病提出問(wèn)題，而虛擬實(shí)驗(yàn)可以為每一個(gè)問(wèn)題創(chuàng)造多種不同的病例，讓學(xué)生親自參與到實(shí)踐過(guò)程中，利用切身的實(shí)踐來(lái)理解疾病的發(fā)生發(fā)展、發(fā)病機(jī)制及治療方法。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐，可以更深刻地理解疾病肺發(fā)病過(guò)程，激發(fā)對(duì)一些病因或發(fā)病機(jī)制不明疾病的研究興趣，為將來(lái)的臨床或科學(xué)研究工作打下基礎(chǔ)。例如，喘息性支氣管炎和支氣管哮喘是2種臨床癥狀相似但發(fā)病機(jī)制不同的疾病，二者的區(qū)別在于參與支氣管哮喘和喘息性支氣管炎的炎癥因子不同?？梢岳锰摂M實(shí)驗(yàn)演示這2種疾病發(fā)生過(guò)程的區(qū)別等，從而使學(xué)生通過(guò)對(duì)病因的比較、分析與抽象，明確2種疾病的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)，加深對(duì)這2種疾病的理解和認(rèn)識(shí)。

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)聯(lián)合PBL教學(xué)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育的缺陷，同時(shí)2種教學(xué)模式相互補(bǔ)充，為醫(yī)學(xué)教育提供新思路，搭建了一個(gè)新的平臺(tái)。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2015.22.063

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1009-5519（2015）22-3505-02

2015-08-11）

馮敏（1978-），女，遼寧朝陽(yáng)人，主治醫(yī)師，主要從事呼吸內(nèi)科臨床工作；E-mail：fengfeng0716@163.com。

李艷霞（E-mail：liyanxia001@163.com）。