混合式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在長學(xué)制醫(yī)學(xué)病理教學(xué)中的作用

胡 凱，王德坤，劉 寅，張竹君，楊 博，譚小月

（南開大學(xué)醫(yī)學(xué)院，天津 300071）

0 引言

健康中國建設(shè)和我國衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展，迫切需要具有國際競爭力的醫(yī)學(xué)科學(xué)家和領(lǐng)軍人才，因此醫(yī)學(xué)長學(xué)制（“5 ＋3”一體化）教育成為必然選擇［1］。同時(shí)，隨著住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)制度的逐漸完善，傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式已經(jīng)無法滿足對于專業(yè)醫(yī)師的培養(yǎng)需求，“5 ＋3”一體化培養(yǎng)模式也勢在必行［2］。但在新的長學(xué)制教育背景下，存在醫(yī)學(xué)生角色轉(zhuǎn)換、規(guī)培方案完善、醫(yī)教協(xié)調(diào)等諸多的實(shí)際問題［3-4］。同時(shí)在長學(xué)制的基礎(chǔ)課程體系中，本科生關(guān)于科研方法課程的設(shè)置也相對薄弱［5］。不僅如此，由于臨床規(guī)培的教學(xué)任務(wù)，專業(yè)碩士研究生科研訓(xùn)練時(shí)間也會被大大縮短［6］；反之亦然。為解決上述問題，不少學(xué)者嘗試從“5 ＋3”專業(yè)教育角度去分析研究解決［7］，其中不乏許多以病理學(xué)教學(xué)改革為切入點(diǎn)的研究成果［8-10］。因此本文將研究方向深入“5 ＋3”長學(xué)制中的“5”本科階段，并以病理教學(xué)改革為例，通過創(chuàng)新教學(xué)方法，全面提升學(xué)生本科階段的臨床和科研基礎(chǔ)能力，從而更好地勝任“3”研究生階段的學(xué)習(xí)，真正實(shí)現(xiàn)長學(xué)制醫(yī)教研協(xié)同育人的教學(xué)任務(wù)和要求。

1 長學(xué)制病理學(xué)教學(xué)新要求

病理學(xué)作為基礎(chǔ)專業(yè)核心課程，是醫(yī)學(xué)本科教育中一門重要學(xué)科，也是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)之間的橋梁學(xué)科，起著承上啟下的作用［11］。在長學(xué)制醫(yī)學(xué)教育模式下，病理教學(xué)改革發(fā)揮著關(guān)鍵作用。因此，本文通過對比傳統(tǒng)5 年制、7 年制和“5 ＋3”長學(xué)制臨床病理教學(xué)中的主要問題差異，提煉長學(xué)制模式下病理學(xué)教學(xué)中存在的新問題和新要求（見表1），據(jù)此探討建設(shè)混合式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)并加以解決。

表1 “5 ＋3”長學(xué)制與五年制及七年制病理教學(xué)對比

2 混合式虛擬實(shí)驗(yàn)

病理學(xué)課程設(shè)置在第4 學(xué)期，經(jīng)過3 個(gè)學(xué)期醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，逐步實(shí)現(xiàn)從高中生到大學(xué)生，再向醫(yī)學(xué)生的角色轉(zhuǎn)變［12］。同時(shí)，由于互聯(lián)網(wǎng)和新技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生獲取知識的渠道更加廣泛便捷，傳統(tǒng)課堂授課和實(shí)驗(yàn)帶教模式也逐漸缺乏對學(xué)生的吸引力。從表1可以看出，長學(xué)制教學(xué)模式下，如何促進(jìn)醫(yī)學(xué)生角色轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)主動學(xué)習(xí)？為了提高學(xué)習(xí)興趣，越來越多的高校都相繼開展了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的建設(shè)，在一定程度上有所彌補(bǔ)，但也發(fā)現(xiàn)一系列問題，如虛擬仿真技術(shù)與教學(xué)及應(yīng)用基礎(chǔ)研究之間的問題等［13］。因此，病理教研室除繼續(xù)完善課堂授課和實(shí)驗(yàn)帶教的同時(shí)，通過錄制線上慕課加以完善并以國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)為切入點(diǎn)，積極建設(shè)和整合線上MOOC、醫(yī)院病理科等資源，全方位地給學(xué)生打造沉浸式學(xué)習(xí)氛圍，并以2021級臨床“5 ＋3”長學(xué)制學(xué)生作為對象展開研究：

2.1 幫助實(shí)現(xiàn)角色轉(zhuǎn)變

如何加速促使學(xué)生完成醫(yī)學(xué)角色轉(zhuǎn)變？通過以臨床真實(shí)場景制作的“腎組織活檢病理診斷虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”為切入點(diǎn)，所設(shè)計(jì)的課程流程如圖1 所示。以學(xué)生為中心，完善課堂內(nèi)的傳統(tǒng)教學(xué)模式：課堂授課（1）、病理標(biāo)本實(shí)訓(xùn)（2）和驗(yàn)證理論課內(nèi)容（3）實(shí)現(xiàn)課上循環(huán)的傳統(tǒng)被動學(xué)習(xí)；以此為基礎(chǔ)，讓學(xué)生自主完成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)任務(wù)和考核（4），由于涉及臨床病理的基本操作規(guī)范、知識、技能及病理學(xué)科研技術(shù)等“超綱”內(nèi)容和關(guān)卡，學(xué)生仿佛化身一名臨床病理醫(yī)生，只能自主復(fù)習(xí)課堂內(nèi)容和MOOC 及其他線上資源學(xué)習(xí)（5）才能最終完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（6），實(shí)現(xiàn)課下循環(huán)的主動學(xué)習(xí)。

圖1 混合式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)流程圖

通過對全體學(xué)生的問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)（見圖2）：超76.4%的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中復(fù)習(xí)了課堂授課內(nèi)容，超59.5%的學(xué)生借助了MOOC 等網(wǎng)上檢索相關(guān)內(nèi)容。這不僅說明學(xué)生需要自主學(xué)習(xí)，同時(shí)也說明實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)重點(diǎn)主要圍繞課堂授課的非超綱內(nèi)容。另外，本實(shí)驗(yàn)超7 成學(xué)生反饋對學(xué)業(yè)很有幫助，3 成學(xué)生對實(shí)驗(yàn)比較滿意，僅1.12%左右學(xué)生對本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表達(dá)不滿意，進(jìn)一步說明實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案比較有趣合理可行，并未因增加自主學(xué)習(xí)時(shí)間等因素造成學(xué)生的不滿意。

圖2 學(xué)生自主學(xué)習(xí)情況分析

2.2 提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

通過問卷調(diào)查還發(fā)現(xiàn)（見圖3）：91.01%的學(xué)生對臨床專業(yè)保持很高的興趣度，相比而言，僅有65.17%的同學(xué)對病理專業(yè)學(xué)習(xí)興趣度高，這與學(xué)生67.42%的病理醫(yī)生角色認(rèn)可度基本一致。值得注意的是，尚有10.11%的學(xué)生對病理醫(yī)生的角色認(rèn)可度很低。這說明學(xué)生們對臨床專業(yè)認(rèn)可度很高，而對專業(yè)的基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)興趣以及對病理專業(yè)醫(yī)生的角色認(rèn)可度不高，也進(jìn)一步反映出學(xué)生在臨床基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)階段的主動性和興趣普遍不高。不過，值得注意的是，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)后，非常想去臨床病理科學(xué)習(xí)的同學(xué)占比提升到77.53%，同時(shí)對病理角色不認(rèn)可度下降到1.12%。因此，這充分說明通過引入真實(shí)臨床病理案例設(shè)計(jì)的虛仿實(shí)驗(yàn)可以充分調(diào)動學(xué)生對病理學(xué)的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣和對病理醫(yī)生的角色認(rèn)可度。

圖3 學(xué)生學(xué)習(xí)興趣分析

3 混合式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)成效

病理學(xué)是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床及科研的橋梁學(xué)科，其教學(xué)改革或?qū)⒊蔀殚L學(xué)制醫(yī)學(xué)教育改革的關(guān)鍵［14］。以本教研室獲評國家級的“腎組織活檢標(biāo)本病理診斷虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”為例，探討如何設(shè)計(jì)打開上述關(guān)鍵問題的“鑰匙”（見圖4）?？梢姡寒?dāng)學(xué)生自主進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)后，需要經(jīng)歷醫(yī)患溝通、腎活檢穿刺、標(biāo)本制備染色以及閱片診斷等多個(gè)環(huán)節(jié)，且各環(huán)節(jié)均設(shè)置不同考核點(diǎn)（關(guān)卡），最終才能完成實(shí)驗(yàn)。同時(shí)實(shí)驗(yàn)本身又以病理閱片診斷環(huán)節(jié)為紐帶，將醫(yī)院臨床病理標(biāo)本引入題庫1，據(jù)此完善和推動學(xué)校教學(xué)改革2，學(xué)校再培養(yǎng)更具臨床崗位勝任力的學(xué)生到醫(yī)院進(jìn)行實(shí)習(xí)3完成醫(yī)教協(xié)同發(fā)展。另外以教研室科研為軸心，將學(xué)?；A(chǔ)科研優(yōu)勢與醫(yī)院臨床研究和病例報(bào)告相結(jié)合，通過醫(yī)教研合作成為學(xué)生共同導(dǎo)師等方式，再轉(zhuǎn)化并指導(dǎo)臨床和教學(xué)，最終實(shí)現(xiàn)“醫(yī)教研”三位一體的協(xié)同育人發(fā)展。

圖4 腎組織活檢虛擬仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)“鑰匙”流程圖

通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)（見圖5）：在各項(xiàng)能力提升中，79.77%的學(xué)生對病理學(xué)知識的提升滿意程度最高，對病理學(xué)技術(shù)和科研能力高滿意率的占比也達(dá)到7 成左右。這一方面說明實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)對學(xué)生的病理學(xué)知識、技能及科研提升均很有幫助；另一方面也說明相比于知識層面，病理學(xué)技能及科研能力的鍛煉更傾向于實(shí)踐，因此更需要加強(qiáng)虛實(shí)結(jié)合，增加病理科和科研實(shí)驗(yàn)室的實(shí)操訓(xùn)練，也更加反映出醫(yī)教研協(xié)同育人的必要性。

圖5 實(shí)驗(yàn)對各項(xiàng)能力提升分析

3.1 實(shí)驗(yàn)強(qiáng)化臨床病理知識

如何提升長學(xué)制學(xué)生臨床病理知識和進(jìn)行臨床思維訓(xùn)練（見圖6）。本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以臨床真實(shí)病例為切入點(diǎn)，緊緊圍繞臨床腎臟病理活檢診斷流程，通過詳細(xì)的病例分析、醫(yī)患溝通、腎活檢適應(yīng)證、腎活檢禁忌證、知情同意書、化驗(yàn)檢查、術(shù)前準(zhǔn)備等一系列溝通和考核關(guān)卡，讓學(xué)生仿佛置身真實(shí)的臨床工作，認(rèn)真分析思考，從而提升臨床病理知識和思維。

圖6 腎組織活檢虛擬仿真實(shí)驗(yàn)醫(yī)患溝通及考核環(huán)節(jié)

3.2 實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)臨床病理技能

如何更好地訓(xùn)練和提升學(xué)生臨床病理技能（見圖7）。本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以B超引導(dǎo)下腎穿刺為切入點(diǎn)，通過設(shè)計(jì)患者體位、手術(shù)皮膚消毒、鋪設(shè)手術(shù)洞巾、術(shù)前準(zhǔn)備、B 超引導(dǎo)下腎極定位、B 超引導(dǎo)下穿刺針定位、活檢后患者處理及活檢標(biāo)本初步處理送檢等一系列操作流程和考核關(guān)卡。值得指出的是，為增加學(xué)生的操作體驗(yàn)感，還借助力回饋儀讓學(xué)生能真實(shí)感受穿刺的力度和穿透各層組織的手感，從而讓學(xué)生在反復(fù)訓(xùn)練中熟悉掌握臨床病理腎穿刺的技術(shù)要點(diǎn)。

圖7 腎組織活檢虛擬仿真實(shí)驗(yàn)B超引導(dǎo)下腎穿刺環(huán)節(jié)

3.3 實(shí)驗(yàn)提升病理學(xué)科研能力

如何更好地訓(xùn)練和提升學(xué)生病理學(xué)技術(shù)的科研能力（見圖8）。本虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室場景和儀器設(shè)備為原型，分別設(shè)計(jì)了組織標(biāo)本的石蠟切片和冰凍切片兩條路徑，其中石蠟切片制備設(shè)計(jì)了組織的固定、脫水、浸蠟、包埋（包埋機(jī)使用）、切片（組織切片機(jī)使用）、撈片、烤片等基本制備流程和關(guān)卡；冰凍切片制備設(shè)計(jì)了組織固定、包埋、冰凍切片（冰凍切片機(jī)使用）等流程和關(guān)卡，完整訓(xùn)練了學(xué)生病理標(biāo)本制備的各項(xiàng)技術(shù)能力。同時(shí)為進(jìn)一步提升學(xué)生的科研能力，還設(shè)計(jì)了常用的HE 染色、免疫熒光染色（熒光顯微鏡使用）的完整操作流程。還將繼續(xù)加載特殊染色、免疫組織化學(xué)染色等病理學(xué)常用科研技術(shù)，讓學(xué)生們仿佛置身科研實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中做實(shí)驗(yàn)，從而全面提升科研基礎(chǔ)能力和水平。

圖8 病理切片制備及HE染色和免疫熒光染色環(huán)節(jié)

3.4 實(shí)驗(yàn)促進(jìn)醫(yī)教研協(xié)同

醫(yī)教研協(xié)同是我國提出的醫(yī)學(xué)生培養(yǎng)模式改革的重要舉措，也是我國醫(yī)學(xué)教育的重要理念，對醫(yī)學(xué)生和教師的發(fā)展均有促進(jìn)作用［15］。特別是“5 ＋3”長學(xué)制模式下學(xué)生將更加注重“醫(yī)教研”三者的協(xié)同育人。因此在診斷環(huán)節(jié)設(shè)置了診斷和鑒別診斷的病理圖庫（見圖9），并以此為紐帶，通過虛擬病理閱片會的形式凝聚了附屬臨床醫(yī)院、教研室及科研實(shí)驗(yàn)室的最新成果和臨床病例。隨著臨床病理數(shù)字化切片案例庫建設(shè)和病理科研圖片的不斷收錄完善，醫(yī)院病理科還會在學(xué)期末以此實(shí)驗(yàn)考核結(jié)果為依據(jù)之一，選拔優(yōu)秀學(xué)生進(jìn)入醫(yī)院病理科實(shí)習(xí)。學(xué)?？蒲袑?shí)驗(yàn)室也會據(jù)此參考，選拔優(yōu)秀學(xué)生通過《南開大學(xué)本科生創(chuàng)新科研計(jì)劃項(xiàng)目》進(jìn)入科研實(shí)驗(yàn)室提前參與科研活動。最終實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為中心，“醫(yī)教研”三位一體的協(xié)同育人工作。

圖9 病理閱片診斷及鑒別診斷考核環(huán)節(jié)

問卷調(diào)查也表明（見圖10）：學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，相比于對病理學(xué)的學(xué)習(xí)興趣來說，對臨床病理科和相關(guān)科研實(shí)驗(yàn)室非常有興趣的人數(shù)占比均提升超10%以上。同樣對病理學(xué)習(xí)非常不喜歡的人數(shù)占比也從4.99%下降到1.12%。這也充分說明混合式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，對激發(fā)學(xué)生對醫(yī)教研全方位育人有很好的促進(jìn)作用。

圖10 醫(yī)教研興趣提升分析

4 結(jié)語

通過以臨床案例為樣本設(shè)計(jì)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)合傳統(tǒng)課堂教學(xué)、病理標(biāo)本實(shí)訓(xùn)、線上慕課學(xué)習(xí)等形式的混合式虛擬仿真教學(xué)模式，可實(shí)現(xiàn)學(xué)生課上課下雙閉環(huán)、全周期、沉浸式的自主學(xué)習(xí)。這不僅幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)角色轉(zhuǎn)變、提升學(xué)習(xí)主動性和興趣，同時(shí)訓(xùn)練了臨床病理知識、技能和科研綜合能力，從而更全面促進(jìn)長學(xué)制醫(yī)學(xué)病理學(xué)教育的“醫(yī)教研”協(xié)同育人發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)長學(xué)制“5 ＋3”醫(yī)學(xué)教育改革及適應(yīng)新時(shí)代醫(yī)學(xué)生培養(yǎng)要求。