“虚实一体化”医学实验教学体系的构建与实践

2022-09-12

2013年教育部发出通知, 要求各高校高度重视实验教学与信息化的深度融合, 支持虚拟仿真实验教学中心建设工作。2013年至2015年, 教育部批准建设了300个国家级虚拟仿真实验教学中心, 其中医学类国家级虚拟仿真实验中心三年共入选36个[1]。各省也先后开展省级虚拟仿真中心的申报立项工作, 我校于2015年入选浙江省“十二五”高校虚拟仿真实验教学中心重点建设。2017年教育部发出“关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知”, 规划到2020年认定1000项示范性虚拟仿真实验教学项目[2]。随着良好的政策支持与导向, 各医学院校根据实际情况, 从校情出发, 大力推进医学虚拟仿真实验教学的发展, 开展虚拟仿真硬件和教学软件建设, 取得良好成绩。但目前国内多数医学院校, 尚未建立起一个完整的虚拟仿真实验教学和传统实验教学有效融合的的医学实验教学新体系, 无法破解旧医学实验教学体系普通存在的体系构架缺乏系统性、教学目标缺乏层次性、教学内容体系缺乏针对性、教学方法体系缺乏科学性、评价体系缺乏完备性、保障体系缺乏有效性等问题[3], 导致虚拟仿真实践教学环境下的实验教学效率难以有效提升。

本文在分析医学虚拟仿真实验教学体系现状的基础上, 结合学校中央财政资助的医学虚拟仿真实践教学基地建设, 充分利用“十二五”省级虚拟仿真实验教学示范中心建设平台, 重点阐述我校“虚实一体化”医学实验教学新体系的构建与实践, 旨在探讨医学虚拟仿真实验教学的发展, 全面提高医学实验教学质量。

一、“虚实一体化”医学实验教学体系的构建

(一) “虚实一体化”医学实验教学体系总框架

在充分调研和讨论的基础上, 根据医学教育实践性强的特点, 构建由医学实验教学目标、实验教学内容与方法、实验教学评价和实验教学保障体系四部分组成的虚实一体化医学实验教学体系总构架 (见图1) 。

(二) “虚实一体化”实验教学目标体系

按照地方应用型大学的办学定位, 以岗位胜任力为导向, 围绕“素质、知识、能力”, 构建具有地方高校特色的“虚实一体化”三级实验教学目标体系:一是教学目标。它不同于传统的教学目的, 不仅规定了“虚实一体化”实验教学中教师要教什么, 教到什么程度, 而且还规定了学生要学什么, 学到什么水平。使素质和能力这些抽象、模糊的目标概念, 具有了实际内容, 变成了可操作的行为, 便于学生进行自评自控。教学目标不仅教师知道, 学生也要知道。二是分项目标。这是教学目标的具体化阶段, 是把“虚实一体化”教学目标分解成一系列分项目标的工程, 从而使分项目标具有更明确、更具体化的内容。三是分值目标。它是对“虚实一体化”实验过程的整体评价, 是各实验项目计分的标准, 规定了各项具体目标在实验中所占有的分值。

(三) “虚实一体化”实验教学内容与方法体系

依据“夯实基础—注重临床—突出综合—促进创新”的实验教学理念, 以“虚实一体化”实验课程体系和实验项目体系建设为核心, 在“虚实结合”、“课内课外结合”实践环境下, 采用多元化实践方法, 构建“四层次四类型两结合多元化”的“虚实一体化”实验教学内容与方法体系 (见图2) 。 (1) “四层次”实验课程体系。依据实验教学以培养学生动手能力、实践应用能力和创新能力为根本目的, 建立“基础—临床—综合—创新”四个不同教学层次的实验课程体系[4,5]:第一层次——“基础”:对低年级学生开设以生命科学和基础医学为主体的实验课程。充分利用医学形态和机能学虚拟仿真实验教学平台培养学生掌握医学基础理论知识和医学基本操作技能。第二层次——“临床”:对于中、高年级同学开设临床医学为主体的实验课程。充分利用临床护理虚拟仿真教学平台进行临床基本技能的训练, 主要培养学生初步临床能力。第三层次——“综合”:对于中、高年级同学开设整合实验课程, 利用临床护理虚拟仿真教学平台, 开展以临床问题为引导的“医学基础与思维综合实训”和“临床思维与技能综合训练”, 培养学生利用临床知识解决实际问题的综合能力。第四层次——“创新”:以医学实践为背景, 临床应用为导向, 导师制为模式, 鼓励学生积极参加如SRT、浙江省新苗计划、“挑战杯”大学生课外科技作品大赛、大学生多媒体设计竞赛、大学生创新创业大赛等科技创新活动, 培养学生应用医学虚拟仿真技术进行医学系统综合设计、开发的医学实践能力。 (2) “四类型”实验项目体系。依据“四层次”实验课程体系, 构建“验证性实验、设计性实验、综合性实验、创新性实验”四种类型的实验项目体系。每种实验项目类型含有不同的实验教学要求:验证性实验的难度较低, 主要使初学者通过实验过程获得一些感性的认识和体验;设计性实验要求学生根据给定的实验题目和具体要求, 自己设计方案并基本独立完成实验过程, 使其能有效地将所学知识应用于实际中;综合性实验要求学生具有多方面的知识, 即巩固前面实验阶段的学习成果, 能够融合实验原理、设计思想、实验方法及相关的理论知识对实验结果进行判断、归纳与分析;创新性实验主要是针对医学问题由学生自行设计实验方案, 通过实验获得解决医学问题的研究成果。上述实验课程体系和实验项目体系均搭载于省级实验教学中心网站, 即医学形态学、医学机能学、临床技能和药学实验教学平台上, 以学科实验教学目标细分成若干实验教学模块, 从而形成结构层次清晰、适于扩展和依次开发的“虚实一体化”实验教学内容体系。 (3) “两结合”实践模式。一是虚拟仿真实验与真实实验相结合。我们坚持“虚实结合、能实不虚”的原则, 将实验项目划分为真实实验、虚实结合实验、虚拟仿真实验三种形式, 正确处理好虚拟实验和真实实验的关系。二是课内与课外相结合。我们突破时间、空间、内容、手段等种种限制, 让教学活动从课内延伸到课外;同时建立了四个虚拟仿真实体实验室, 配备PC终端, 克服了课外学习随意性和不可控性的弊端。 (4) “多元化”实践方法: (1) 多样性实验形式硬件实验与软件模拟实验, 规定实验与选做实验, 教师课堂演示与学生网上演示实验, 医学辅助实验与网络辅助实验。 (2) 多样化实验方法教师现场授课与指导, 开放式自主学习与实践, 教师指导下的合作式、研究式学习, 课外科技指导, 网上远程预习与辅导。 (3) 多选择性实验器材通过购买、合作开发、自主开发医学虚拟仿真软件, 购买实际仪器与虚拟仪器, 同一个实验选用不同的仪器, 自编系列教材、自编专题实验讲义, 选购部分优秀教材。 (5) 多重性实验开放模式校内外开放, 本科生、联合培养研究生、教师开放;医学训练、OSCE、课外科技、实验室开放项目。

(四) “虚实一体化”实验教学评价体系

构建“虚实一体化”实验教学评价体系, 使领导、行政管理人员、教授和学生能够积极参与虚拟仿真教育教学评价活动, 以确保实验课程计划的实施及各个实践教学环节的正常运行, 并能及时发现问题和解决问题。评价对象包括学生和教师, 评价过程全覆盖各个实践教学环节, 其重点是对虚拟仿真教学计划、教学过程及教学结果状况的检测, 评价方式包括定性和定量相结合的虚实评价法。

(五) “虚实一体化”实验教学保障体系

结合学校实际, 提出“五位一体”的“虚实一体化”实验教学质量保障体系建设构想, 即:教学质量领导与管理体系、教学质量目标体系、教学资源保障体系、教学过程管理体系和教学质量监控体系, 主要包含了资金支持、人员保障、组织保障和制度保障。

二、“虚实一体化”实验教学体系的实践与效果

2012年, 我校临床医学专业在国内同层次学校率先通过教育部专业认证, 2013年, 我校以临床医学专业为试点实施“虚实一体化”实验教学新体系, 2014年起, 在全校临床医学、护理学和药学等所有医学类专业中全面实施实验教学新体系。经过4年全面实践, “虚实一体化”实验教学新体系不断得到改进, 并收到较好成效。具体实施效果表现在以下几个方面:

(一) 激发了学生的学习兴趣, 培养了学生的自主学习能力

调查结果显示, 改变传统医学实验教学“教师先示教、学生后操作”的“满堂灌”局面, 以交互性强、能反复操作的虚拟仿真实训系统为媒介, “虚实一体化”实验教学, 有效激发了学生的学习兴趣, 学生实验的积极性、主动性有效提高。

(二) 提高了学生的综合实践能力和科技创新能力

“虚实一体化”实验教学新体系下, 学生课前和课后利用虚拟仿真实训系统反复操练的机会大大增加, 学生综合实践能力和科技创新能力明显提高[6]。近年, 我校毕业生参加国家执业医师考试通过率高于高于全国平均水平10多个百分点;参加全国和浙江省大学生医学竞赛, 获奖数达100人次;参与国家级、省级校级等各类科技活动项目125项, 发表学术论文68篇;10名学生的作品获浙江省大学生“挑战杯”创业计划竞赛一等奖, 8名学生的作品获第三届全国大学生基础医学新论坛暨实验设计大赛获三等奖等。

(三) 充分调动了教师教学改革积极性, 丰富了实验教学成果

近5年, 我校教师在“虚实一体化”实验教学新体系下, 承担教学改革项目50余项, 其中省部级15项, 校级重点项目12项;公开发表实验教学改革论文11篇;新编出版新形态教材6部、虚拟仿真实验大纲3套;自主开发医学虚拟仿真软件8项, 其中1项入选2018年度国家虚拟仿真实验教学项目评选, 2项获国家软件著作权, 2项获2017年度和2018年度高等学校虚拟仿真实验教学软件大赛三等奖;获得全国高等学校教师优秀教学论文大奖赛一等奖和三等奖各1项;获浙江省教育技术优秀成果二等奖1项, 学校教学成果一、二等奖各2项, 教学技术成果奖1项;立项省级、校级在线精品课程各6门, 其中在线精品实验课程2门。

摘要：实验教学体系建设是实验教学示范中心的重要建设内容, 嘉兴学院医学院依托省级实验教学示范中心, 围绕实验教学目标、实验教学内容与方法、实验教学评价和实验教学保障体系建设, 构建了“虚实一体化”的医学实验教学体系, 实践效果良好, 有效促进了学生科学素养、综合素质、综合能力、创新意识和创新能力的培养, 可为地方医学院校实施虚拟仿真实验教学建设提供借鉴与参考。

关键词：虚拟仿真,教学体系,构建,实践