機能學(xué)數(shù)字人“ESP”在醫(yī)學(xué)生理學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與思考

劉 持 劉惠君 秦曉群

中南大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，湖南省長沙市 410078

醫(yī)學(xué)生理學(xué)是一門邏輯性和難度較大的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程，它在醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)理論知識與臨床實踐的聯(lián)系過程中發(fā)揮如同基石一樣的作用[1]。在醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，他們被要求既要學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)知識，同時也要培養(yǎng)一定的臨床思維能力和創(chuàng)新能力，加強基礎(chǔ)與臨床的聯(lián)系，與社會所需要的醫(yī)學(xué)類人才相適應(yīng),所以熟練掌握醫(yī)學(xué)生理學(xué)且應(yīng)用好這門課程是一個合格的醫(yī)學(xué)生所必需的。在傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)理論相關(guān)課堂教學(xué)中，其教學(xué)方法過于刻板，重視理論而非實踐，導(dǎo)致學(xué)生在理解許多生理原理的過程中相對吃力，或者無法很好地在臨床上運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識。傳統(tǒng)的教學(xué)方法還存在另一個很大的問題就是無法與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)發(fā)展進行很好的聯(lián)系，導(dǎo)致傳授學(xué)生的知識相對落后，使得醫(yī)學(xué)教學(xué)脫離實際，教學(xué)質(zhì)量降低[2]。21世紀(jì)新一代信息化技術(shù)中機能學(xué)數(shù)字人ESP在新的醫(yī)學(xué)教學(xué)模式構(gòu)建中扮演越來越重要的角色，隨著該系統(tǒng)的多功能性的應(yīng)用，它將可能會在醫(yī)學(xué)教育的變革中起著推動作用[3]。為了提高和改善醫(yī)學(xué)生理學(xué)的教學(xué)質(zhì)量，許多高校引進了機能學(xué)數(shù)字人ESP，構(gòu)建一個全新的醫(yī)學(xué)教學(xué)模式，打造一個臨床與基礎(chǔ)相結(jié)合的課堂教學(xué)環(huán)境。

1 機能學(xué)數(shù)字人ESP概述

機能學(xué)數(shù)字人ESP是指一套智能的電子標(biāo)準(zhǔn)化病人教學(xué)系統(tǒng)。它綜合了醫(yī)學(xué)、物理學(xué)以及人工智能等技術(shù)，結(jié)合了人體功能學(xué)系統(tǒng)理論基礎(chǔ)，基于生理驅(qū)動并且可模擬較多生理現(xiàn)象的機能學(xué)數(shù)字系統(tǒng)[4]。機能學(xué)數(shù)字人ESP是由仿真人體模型和多媒體教學(xué)軟件組成，其標(biāo)準(zhǔn)化的仿真虛擬病人是基于生理驅(qū)動的操作對象，人體模型形象逼真，標(biāo)志明顯，成功將臨床上多種體征再現(xiàn)于人體模型的相應(yīng)位置。這為醫(yī)學(xué)生完成醫(yī)學(xué)實驗任務(wù)提供了更簡便的方法，并且可以使醫(yī)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中更準(zhǔn)確且高度接近臨床狀態(tài)。另外該設(shè)備所具有的多媒體教學(xué)軟件形象生動，圖文并茂，教師可以根據(jù)教學(xué)需要靈活選擇全體教學(xué)、分組教學(xué)和個別輔導(dǎo)，更好地解答學(xué)生學(xué)習(xí)生理學(xué)過程中的重點以及難點。目前機能學(xué)數(shù)字人ESP已經(jīng)開發(fā)完成的包括有失血性休克、急性心肌梗死、急性肺栓塞、一氧化碳中毒、氣胸、急性哮喘發(fā)作、有機磷中毒、急性細菌性腹膜炎、糖尿病等多個案例，可廣泛用于醫(yī)學(xué)教育、住院規(guī)培、健康科普教育和部分科研領(lǐng)域[5]。

2 機能學(xué)數(shù)字人ESP應(yīng)用于醫(yī)學(xué)生理學(xué)教學(xué)的優(yōu)勢

機能學(xué)數(shù)字人ESP在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域占據(jù)高位，它是國內(nèi)首個出現(xiàn)的虛擬病人系統(tǒng)，它的設(shè)計理念、發(fā)展性以及前瞻性都獲得了眾多高校的好評。機能學(xué)數(shù)字人ESP在教學(xué)中的應(yīng)用相比于傳統(tǒng)的教學(xué)方法而言，打破了固執(zhí)刻板的課堂束縛，且具有更多的優(yōu)勢[6]。首先，針對傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)生理學(xué)教學(xué)中教師口述臨床體征，學(xué)生被動接受自己領(lǐng)悟，導(dǎo)致學(xué)生一些技能操作手法和測量方法不能很好使用的現(xiàn)象，機能學(xué)數(shù)字人ESP通過將理論知識用聲音、圖片或者動畫生動形象地展現(xiàn)出來，在課堂上吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的興趣，并且會使學(xué)生對知識的理解更深刻，記憶更牢固。另外，在學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)生理學(xué)過程中，由于學(xué)生數(shù)量多，教學(xué)所需要的實踐資源不能夠滿足學(xué)生的實踐要求，而機能學(xué)數(shù)字人ESP則為臨床教學(xué)開辟了一個新的實踐場地，有效改善了教學(xué)過程中資源不足這一缺陷，并且學(xué)生可以反復(fù)實踐、多次練習(xí)，切實掌握和熟練應(yīng)用實踐基本技能，提高學(xué)生自主操作能力，將理論與實際更好的結(jié)合，使學(xué)生達到預(yù)期的鍛煉效果，從而改善醫(yī)學(xué)生理學(xué)教學(xué)質(zhì)量。最后，機能學(xué)數(shù)字人ESP虛擬病人系統(tǒng)中包含生理學(xué)相關(guān)的考試，教師可對學(xué)生選擇統(tǒng)一考核，其內(nèi)容和評判標(biāo)準(zhǔn)一致，解決了以前教學(xué)過程中無法及時對學(xué)生進行統(tǒng)一考核，檢測對醫(yī)學(xué)生理學(xué)某個重點或難點原理的理解情況的問題，并且成績具有可比性和有效性，能夠比較客觀的反映學(xué)生將基礎(chǔ)與臨床相結(jié)合運用的技能水平。

3 機能學(xué)數(shù)字人ESP應(yīng)用于醫(yī)學(xué)生理學(xué)教學(xué)中的具體實施措施

3.1 醫(yī)學(xué)生理學(xué)課程的課前預(yù)習(xí) 在正式上課前，學(xué)生根據(jù)教師課后布置的下次課的課堂內(nèi)容，通過個人手機或者PC端登錄，預(yù)習(xí)將要學(xué)習(xí)的實驗內(nèi)容。在ESP虛擬病人系統(tǒng)中可以通過對實驗操作視頻的提前學(xué)習(xí)，以達到對整個實驗流程的系統(tǒng)了解，然后在虛擬實驗中，以虛擬的家兔或蟾蜍為操作對象，反復(fù)訓(xùn)練實驗操作，比如失血性休克動物模型進行搶救，心臟灌流或心電圖的測量。最后在熟悉掌握實驗操作流程的基礎(chǔ)上進行虛擬實驗考核，考核結(jié)果的正確率>90%后，才能準(zhǔn)許學(xué)生進行實體操作。

3.2 醫(yī)學(xué)生理學(xué)課程的虛擬仿真實驗課的操作 教師通過以機能學(xué)數(shù)字人ESP虛擬病人為操作對象，高度模擬還原臨床真實環(huán)境，觀察某些疾病的臨床表現(xiàn)如臨床的失血性休克病人的典型體征及其生理指標(biāo)、血流動力學(xué)、微循環(huán)等指標(biāo)變化，使學(xué)生能夠及時將所學(xué)的理論基礎(chǔ)與臨床實踐相結(jié)合，能夠以專業(yè)技能對虛擬病人進行問診、診斷及治療，有利于學(xué)生在操作過程中鍛煉自己的臨床思維。整個操作流程簡單來說就是虛擬病人求診，學(xué)生可以通過電子病歷來了解病人的既往病史，結(jié)合檢查結(jié)果對病人病情進行評估，并最后給出診斷結(jié)果，選擇治療措施，比如藥物治療、手術(shù)、護理、膳食等。整個治療過程可能會因?qū)W生的操作問題，導(dǎo)致虛擬病人的病情好轉(zhuǎn)或者惡化死亡等情況，學(xué)生可以根據(jù)結(jié)果反思自己所存在的問題，找出自己的不足，及時調(diào)整，積累經(jīng)驗，以達到醫(yī)學(xué)生理學(xué)實驗的教學(xué)效果。

3.3 醫(yī)學(xué)生理學(xué)課程的虛擬仿真實驗課的課后作業(yè)的完成 學(xué)生需要完成教師在機能學(xué)數(shù)字人ESP系統(tǒng)里提前設(shè)計好自測與考核的生理學(xué)試題，使教學(xué)的關(guān)鍵知識點更具有針對性，使學(xué)生學(xué)得明明白白，并能夠及時復(fù)習(xí)，加強鞏固所學(xué)知識。學(xué)生的操作過程教師需要進行考核評價，其成績計入實驗課成績。

4 機能學(xué)數(shù)字人ESP應(yīng)用于醫(yī)學(xué)生理學(xué)教學(xué)的意義

4.1 有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣 醫(yī)學(xué)生理學(xué)是醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)必修的課程，內(nèi)容較多且邏輯性較強不易理解，但是它同時又是搭建基礎(chǔ)和臨床的橋梁，醫(yī)學(xué)生可能因為沒有學(xué)好生理學(xué)而影響后續(xù)的其他臨床課程的學(xué)習(xí)。教師若想達到理想的教學(xué)效果，提高課堂教學(xué)質(zhì)量，首先一定要建立學(xué)生對于學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)生理學(xué)的興趣，這樣才能提高學(xué)習(xí)效率。機能學(xué)數(shù)字人ESP就能夠達到這樣的效果，它在醫(yī)學(xué)生理學(xué)的教學(xué)中，由于高度逼真的模擬的臨床環(huán)境，使學(xué)生達到一種身臨其境的效果，能夠讓學(xué)生對于所學(xué)習(xí)的知識點有一個直觀的印象，加強了形象記憶能力。另外，醫(yī)學(xué)生通過扮演醫(yī)生的角色，對虛擬病人進行診治的這個過程中，培養(yǎng)了作為一名醫(yī)生應(yīng)具有的責(zé)任心，加深了學(xué)生對理論知識的理解，提高了學(xué)生對于基礎(chǔ)和臨床結(jié)合的綜合應(yīng)用的能力，潛在的提升了學(xué)生的自信心，對后期的學(xué)習(xí)以及學(xué)習(xí)目標(biāo)的確立將會更有興趣和動力[7]。

4.2 有利于培養(yǎng)學(xué)生的自主思維能力 機能學(xué)數(shù)字人ESP系統(tǒng)通過多媒體軟件將課堂內(nèi)容變得豐富有趣，通過對系統(tǒng)中虛擬病人的操作，高度還原了臨床實踐環(huán)境，加強了學(xué)生對于基礎(chǔ)與臨床之間轉(zhuǎn)換規(guī)律的理解，而并非像傳統(tǒng)式教學(xué)那樣灌輸式地完成理論知識的傳授，使學(xué)生的臨床思維得到訓(xùn)練。學(xué)生給虛擬病人診治的這一過程中，通過自己操作發(fā)現(xiàn)不足，以及后期同學(xué)之間關(guān)于操作結(jié)果的相互交流，學(xué)生的思維不再被禁錮，激發(fā)了創(chuàng)新思維，培養(yǎng)了學(xué)生的自主思維、逆向思維以及系統(tǒng)思維。學(xué)生通過訓(xùn)練將會摒棄死記硬背的學(xué)習(xí)習(xí)慣，并善于總結(jié)醫(yī)學(xué)生理學(xué)與臨床實踐之間的規(guī)律，且舉一反三的應(yīng)用于其他學(xué)科中，從而取得良好的學(xué)習(xí)效果。

4.3 有利于提高教師的教學(xué)能力 醫(yī)學(xué)生理學(xué)是醫(yī)學(xué)專業(yè)的主課程之一，由于它的理論性、實踐性和應(yīng)用性都較強，所以該課程的教學(xué)效果和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果與教師的專業(yè)水平以及教學(xué)能力都有著很大的關(guān)系[8]。如何在一堂45min的課堂內(nèi)，既要傳授好醫(yī)學(xué)生理學(xué)的基礎(chǔ)知識，又要培養(yǎng)學(xué)生的臨床思維，無疑是對教師專業(yè)能力的一種考驗。機能學(xué)數(shù)字人ESP應(yīng)用于醫(yī)學(xué)生理學(xué)的教學(xué)模式對教師提出了更高的要求。教師要在課堂中轉(zhuǎn)化教學(xué)思維，對機能學(xué)數(shù)字人ESP虛擬病人系統(tǒng)有一個透徹的了解，由于一些醫(yī)學(xué)生理學(xué)教師可能沒有真正的臨床經(jīng)驗，這時候就要求他們能夠不斷鉆研業(yè)務(wù)，將書本的知識和臨床實踐能夠緊密結(jié)合起來，只有這樣才能在使用機能學(xué)數(shù)字人ESP時做到游刃有余，及時解決學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所遇到的問題。因此，教師使用機能學(xué)數(shù)字人ESP有利于提高自身素質(zhì)以及專業(yè)技術(shù)水平，并有利于我國醫(yī)學(xué)教學(xué)整體水平的提高。

5 機能學(xué)數(shù)字人ESP應(yīng)用于醫(yī)學(xué)生理學(xué)教學(xué)過程中存在的問題

雖然機能學(xué)數(shù)字人ESP為醫(yī)學(xué)生理學(xué)的教學(xué)帶來了良好的效果，但我們不能否認的是機能學(xué)數(shù)字人ESP虛擬病人系統(tǒng)仍存在不足。首先系統(tǒng)中的虛擬病人與臨床上的病人相比還是不夠真實，我們無法與虛擬病人進行溝通，并且我們在診治過程中不能夠像在臨床上觀察病人的表情和了解他們的身體疼痛程度，與真實的臨床實際操作存在一定的差距。由于這一缺陷，教師不能只依靠于ESP虛擬病人系統(tǒng)教學(xué)，而是應(yīng)該在學(xué)生理解基礎(chǔ)原理與臨床實踐的關(guān)系時作為一個補充和完善。另外，在ESP虛擬病人系統(tǒng)中所包含的體征較為局限，像在診斷學(xué)中它只包含了聽診和觸診，并不能進行視診或叩診，導(dǎo)致病人的體征不能夠完整的展現(xiàn)。它只能體現(xiàn)異常的局部體征，不具有典型病例的整體性。還有一個不可忽視的問題就是由于學(xué)生剛剛接觸臨床知識，不能將各類理論知識進行聯(lián)系和整合，所以存在部分學(xué)生就出現(xiàn)了只對虛擬病人感興趣，而對虛擬病人出現(xiàn)的異常體征的原因以及機制的理解都是停留于表面，并不進行深究。所以教師一定要督促學(xué)生在課前的預(yù)習(xí)，學(xué)生了解到自己在該堂課中可能存在哪些不能解決的問題后再進入虛擬病人系統(tǒng)，并在教學(xué)過程中控制好機能學(xué)數(shù)字人ESP所占有的課堂時間，這樣才能起到事半功倍的效果。最后在課堂中總是會出現(xiàn)學(xué)生操作了幾次系統(tǒng)后，便出現(xiàn)虛擬病人無反應(yīng)的情況，所以虛擬病人的穩(wěn)定性還有待提高。

6 結(jié)語

綜上所述，醫(yī)學(xué)生理學(xué)在醫(yī)學(xué)教育中作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，起著聯(lián)結(jié)臨床的關(guān)鍵作用，提高其教學(xué)質(zhì)量是在當(dāng)代醫(yī)學(xué)不斷發(fā)展和不斷完善的過程中的基本要求。機能學(xué)數(shù)字人ESP為醫(yī)學(xué)生理學(xué)的學(xué)習(xí)提供了一個優(yōu)質(zhì)的平臺，具有獨特的優(yōu)勢，我們應(yīng)該積極充分利用它的優(yōu)勢，改善它的缺陷，在提高學(xué)生興趣的同時，培養(yǎng)學(xué)生的臨床思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力，幫助學(xué)生取得良好的學(xué)習(xí)效果，以適應(yīng)現(xiàn)代社會對醫(yī)學(xué)類人才的需求。