基于虚拟仿真技术在肝胆外科教学中的探索

发表时间:2018/9/12   来源:《临床医学教育》2018年8期   作者:张小峰 王葵 闫振林 陆丽华 吴杰
[导读] 现代医学是一门实践性强的学科,理论学习和临床实践操作贯穿于整个教学的过程。而当今的医学教育要求实现由应试教育向素质教育转轨

海军军医大学东方肝胆外科医院 上海 200438
        摘要:肝胆外科专业针对性强、精细复杂而抽象、实践难度大。针对传统的教学存在随意性、灌输性的弊端和不能因人施教,我们探索采用虚拟仿真技术针对不同学员自身特点因人、因材进行“以实为本、以虚补实、虚实结合”的肝胆外科教学,综合运用多种教学方法,实行个性化互动式教学模式,以提高教学效果和质量,为培养既有实际工作能力又有科研创新能力的肝胆外科人才而努力。
        关键词:肝胆外科;临床教学;虚拟仿真
        基金项目:海军军医大学教学研究与改革项目(JYC2017045)
        现代医学是一门实践性强的学科,理论学习和临床实践操作贯穿于整个教学的过程。而当今的医学教育要求实现由应试教育向素质教育转轨,强调以学员为中心,教员是整个教学过程的指导者、组织者、帮助者,为学员创建必要的学习情境,使学员主动参与到教学过程中,积极发挥自己的主动性和创造性。学员们不但需要掌握扎实的基础理论和专业知识,更需要有较强的操作技能等方面的综合能力来适应新形势下的临床医学人才的培养。
        1、肝胆外科教学的现状
        医学院校肝胆外科传统教学主要依靠教员口头、板书等形式的讲授,并结合手势、挂图、模型等手段和工具;授课的直观性、形象性和交互性存在诸多不足[1]。并且由于当前医学院校学员人数大幅增加、指导教师不足、教学实验经费紧张,加之患者出于自身健康考虑或隐私保护很难配合教学等问题,导致肝胆外科的教学工作效果不尽人意。更为严重的是,随着医疗风险和责任的加大,教员带领学员实践教学的顾虑也越来越多,学员接触患者练习操作的机会越来越少,直接导致学员的操作能力越来越差[1]。这些情况均表明,现有教学方式与手段已不能满足现代医学教学的需要。而肝胆外科的教学也须顺应趋势加以改进。
        肝胆外科专业针对性强、精细复杂而抽象、实践难度大,这对相关课程教学带来困扰。如何使肝胆外科的教学由抽象变为生动,针对不同的学员掌握一定的临床及操作技能,从而提高学员的临床综合技能,是目前肝胆外科教学的重中之重。随着医学理论与技术的发展,传统的教学形式已不能满足当前医学教育的需要。近年来,将传统的教学方法和虚拟仿真技术、多媒体技术、网络技术等有机的整合,虚拟各种临床场景和实验环境等;充分发挥现代信息技术的集成性、交互性和控制性,生动形象地展示教学内容,综合处理超文本、图形、图像、动画、视频、声音等多媒体信息,展现那些在传统的教学模式中无法实现的教学过程。
        2、虚拟仿真技术在医学中的应用
        虚拟仿真VR(Virtual Reality)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统,其以计算机软件及硬件为基础,相关的技术手段为辅助,通过对己知或未知世界的仿真,使人获得真实感受的一种先进的计算机应用技术[2]。该技术具有多感知性、沉浸感、交互性、构想性的特点,能让学习者通过触觉、视觉、听觉和嗅觉全身心沉浸在虚拟世界中,使学习者能够身临其境,把复杂的问题简单化、抽象的概念直观化,于潜移默化中不断提高自己的理论水平和实践能力[3]。
随着计算机硬件技术发展的突飞猛进,虚拟仿真技术已普遍应用于各个领域,如军事训练、教学、仿真、遥控操作等方面。目前某些医学方面的教学,在虚拟环境中学生可以在虚拟手术台上一遍又一遍地做手术,移动人体内的器官寻找最佳的手术方案,这种模拟器显示的人体结构,大多可以达到乱真的程度[4]。比如切开一个刀口,虚拟血液就会从刀口处汩汩的流出;解剖器官,就会显示出器官被剖开后内部情形。这样的培训和实习,既不会对病人造成生命危险,又可以重视高风险、低概率的手术病例,供培训对象反复练习[5]。
        虚拟仿真教学平台与传统教学模式相比在医学教育中具有明显优势和重要的意义:第一,虚拟仿真教学平台运用计算机全面仿真临床中现实的世界,为医学生提供生动、逼真的学习环境,在虚拟环境中模拟给患者进行操作;其二,能明显改善教学理论与实践脱节的情况,缩小教学与临床的差距,让学生尽早积累临床经验,同时有助于提高学生的操作能力、沟通能力、自主学习能力、临床思维能力等多种综合能力;第三,提供的开放性实验平台,能够解除课堂实验教学时间、地点的限制,节省实验教学成本,打破时间和空间的局限性,充分发挥学生的自觉性,利用其各自适合的时间在本地计算机上完成实验过程,为学生提供真正“开放性”的教学环境[6]。
        3、虚拟仿真在肝胆外科教学中的探索
        为了改善传统的僵化的教学方式,整合医学教学资源,使学员们获得更好的学习效果,把虚拟仿真技术引入医学教学,是近年来比较新颖且获得成效的做法,这将为肝胆外科的教学改革带来启发。我院是国家级继续医学教育基地,承担着本科生、实习生、研究生和专科培训学员的教学任务;同时我校拥有国家级的虚拟仿真教学中心共享平台。针对传统的肝胆外科教学存在随意性、灌输性的弊端和不能因人施教,我院肝胆外科教研室探索采用虚拟仿真技术针对不同学员自身特点因人、因材进行“以实为本、以虚补实、虚实结合”的教学(图1),综合运用多种教学方法,实行个性化互动式教学模式,以提高教学效果和质量。


       (1)针对本科生教学:本科生多为本校经过系统基础医学理论学习的大二或大三的学生,对肝胆外科的专业知识缺乏感性认识和理性了解,存在着实际操作不规范、临床理论知识薄弱的特点。应用虚拟仿真技术构建肝胆的正常及各种病理情况,让学员对肝胆解剖结构和各种疾病在理论上有充分认识;同时利用我校的虚拟仿真教学平台将课件上传校内局域网络,学员可在线再次接收虚拟教学的课堂知识复习及进行学习交流。
       (2)针对实习生教学:实习生在课堂学习到的肝胆专科内容较浅显,加之教学大纲对临床见习和实习要求的内容较少、要求的程度较低造成这类同学大多存在对肝胆外科的专业知识相对缺乏和薄弱的特点。首先利用虚拟仿真技术构建各种操作、肝胆疾病模拟系统,让学员进行仿真实践训练,使学员获得高度真实的体验;然后再结合临床具体疾病进行教学。通过虚拟仿真模拟出不同肝胆疾病临床症状和体征,让学员能身临其境去给模拟的患者进行诊断和处理,这样学员不但能轻松掌握疾病;而且还能学习用整体思维来进行临床诊疗活动,从而提高临床诊疗的综合水平。
       (3)针对研究生教学:研究生多为应届本科毕业生和部分低年资住院医师,这类学员大多存在临床基本技能和对临床常见问题的处理能力不足,并需担负临床、科研和发表论文毕业的任务,因此有临床和科研压力较大的特点。首先利用虚拟仿真平台构建各种肝胆疾病的临床路径,如针对某一疾病的治疗、护理、康复、检测等所建立的一套标准化治疗模式和程序,模拟系统和专科前沿知识系统;然后学员按临床路径要求在带教老师的监督下全程负责患者的围手术期处理和引领探讨专业学术前沿问题。
       (4)针对专科培训学员教学:专科培训学员多为应届毕业研究生和部分低年资主治医师,这类学员有自身的学习计划、学习刻苦、求学欲望强烈,而各自具有层次不同,临床解决问题、分析问题能力不同的特点。利用平台建立虚拟操作、手术体验、学术探索等模块,学员可戴上立体眼镜进入虚拟环境,通过数据手套对环境中“虚拟肝胆”的相关组织进行操作训练和实施手术切除。然后,根据虚拟操作的熟练程度带教老师指导学员学习如何应付各种临床实际操作和学术前沿问题的探索。
        4、虚拟仿真技术在肝胆外科教学中的应用前景
        虚拟仿真教学平台正是在现代教育思想的指导下,使用新技术改进教学方法的尝试。在虚拟仿真技术平台中,教员可将多种媒介的信息同时作用于学员的各个感官,有助于提高学员的理解能力和实践能力,直到形成合适的行为模式以及行为系统。同时,循序渐进的教学过程也符合学员的认知规律。虚拟仿真教学平台的引入,可对现代医学教育起到很大的促进和推动作用。虚拟仿真教学平台和虚拟课堂系统相结合,能够突破课堂实验教学的制约,打破时间和空间的局限性,充分发挥学生的自觉性,利用其各自适合的时间在本地计算机上完成实验过程,为学生提供真正“开放性”的教学环境。
        总之,虚拟仿真技术在肝胆外科教学中的探索和尝试,可以极大地克服传统教学模式受到场地、设备、师资等众多因素的限制的弊端,提高教学水平、改善实验环境以及优化教学过程,从而增强学生的实践操作动手能力,加速培养现代化的临床医学人才产生深远的影响。
参考文献:
[1] 张小峰,闫振林,施乐华,王葵,杨美华.浅谈在肝胆专科教学查房中综合应用多种教学方法[J].中国继续医学教育, 2015, 7(4):7-9.
[2] Vaughan N, Dubey VN, Wainwright TW, Middleton RG. A review of virtual reality based training simulators for orthopaedic surgery [J].Med Eng Phys, 2016, 38(2): 59-71.
[3] 桂芳,费嫦,李树平,李争鸣,王林.基于仿真模拟的医学检验专业技能项目化教学探索[J].卫生职业教育,2017,35(10):67-69.
[4] 黎学坚,黄泽文,苏渊湖.浅谈虚拟现实技术在医学领域中的应用[J].广东科技, 2015, 14:76-77.
[5] Guze PA. Using Technology to Meet the Challenges of Medical Education [J]. Trans Am Clin Climatol Assoc, 2015, 126:260-270.
[6] 曹礼,邓锋,宋锦璘,戴红卫,蒋丹,江峰.虚拟仿真教学平台提高医学实践操作学习效率的方法改革与应用探索[J].教育教学论坛, 2013, 39:43-44,11.

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