李骢 吴斌 宋波 朱亮

摘要以虚拟仿真技术为基础的教学方式已经成为世界医学教学发展的一种趋势。新冠疫情期间，很多医学留学生都滞留在国外不能返校，其实验教学无法正常进行，因此，我们在留学生中开展了虚拟仿真实验教学的探索。以大连医科大学国际教育学院2017级、2018级及2019级三个年级的外国留学生汉语授课班临床医学专业共49名学生为研究对象，采用基于虚拟仿真平台的实验教学模式进行消化生理学实验教学，实验过程中对留学生进行相关问题的测试。通过对实验参与度及测试结果等进行分析，为未来大规模虚拟实验的开展提供借鉴。

关键词 医学；虚拟实验；留学生教学

中图分类号：G648.9文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2022.02.005

医学教育是最具有职业色彩的专业教育之一，基于这种特殊性，使得我们在医学人才培养过程中面临一个核心问题，那就是如何能够让医学生将理论知识与实验（践）技能有机融合起来，最终达到认清疾病本质，采取有效的治疗措施，达到治愈疾病的目的。[1]因此，实验（践）教学在医学教育中所占据的重要地位一直都是毋庸置疑的。

新冠肺炎疫情的暴发，导致很多医学留学生都滞留在国外不能返校，[2]对于医学生培养极其重要的实验教学无法进行，在这样的逆境中，如何保证留学生教育的培养质量，促进高校留学生教育工作健康持续发展，就显得尤为重要。建立适应医学留学生的虚拟仿真实验平台则是解决这些困境的有效手段之一。为此，我们在留学生中开展了虚拟仿真实验教学研究。

1留学生实验课程现状分析

目前医学留学生教育已成为我国高等医学教育的重要组成部分，教育质量的好坏直接影响着人类的健康和生命。而医学实验是医学教育中非常重要的一个环节，实验及实践环节贯穿了医学教育的全过程，通过多种医学实验可以增强医学生对相关知识的感性认识，达到理论与实际相结合的目的，有利于学生巩固所学的理论知识，培养其理解和运用知识并提升其实践与操作的能力。然而，医学实验课程根据教学的需要，大部分的实验内容是需要使用实验动物来完成的，但受到教师人数、课时安排、仪器数量、耗材费用、动物经费、生物安全性等因素的制约不能完全满足学生的实验需求。

我校是中国教育部公布的全国首批可以实施来华留学生英语授课医学本科教育的30所高等院校之一，招收的留学生来自欧、美、亚、澳、非等80余个国家，其中大多数是临床医学专业。本研究拟在现有的校园网和基础医学虚拟仿真实验中心基础上，构建适应留学生教育的虚拟仿真实验平台，培养学生学会多学科、多技能以及自然科学与社会科学的整合运用的思维方式与能力，这必将对医学留学生教学质量的提高产生积极重要的作用。[3]

2医学虚拟实验的课程设计

通过计算机设计一套虚拟仿真实验软件，实现“虚实互补、教研相长、开放共享”有效的高等教育信息化实验教学新体系，就相当于建立了一个拥有先进设备的实验室。[4]我们以消化生理学实验为例，设计了具体的虚拟实验暨假饲实验。通过该实验使学生们了解假饲实验的生理学基础、慢性实验的方法，实验原理及操作步骤；掌握胃酸分泌的调节机制并帮助学生们建立实验室安全意识和树立伦理规范意识。[5]

本实验首先给实验动物狗实行食管切断术并安装食管瘘，待恢复后，进行慢性实验。狗进食时，通过用胃瘘收集胃液，便可观察非条件反射引起的胃液分泌。或只让狗看到食物、嗅到气味、听到喂食前的铃声，观察条件反射引起的胃液分泌。阿托品因阻断M胆碱受体，会对迷走神经产生影响，可以在使用阿托品后再观察胃液的分泌情况。

3假饲虚拟实验的教学流程

3.1实验设计

以大连医科大学国际教育学院2017级、2018级及2019级三个年级的外国留学生汉语授课班临床医学专业共49名学生为研究对象，采用基于虚拟仿真平台的实验教学模式。针对虚拟实验进行理论教学，共分为两次课，第一次授课是针对虚拟实验的意义及应用领域等进行专题介紹，第二次授课则是结合本次实验的内容，对实验原理、实验步骤及实验中的测试环节进行具体讲解，同时对实验室安全规范、实验动物伦理及动物福利的基本要素展开系统介绍。

3.2实验步骤

学生用自己的账号密码登录后进入到“以动物假饲模型为基础的胃液分泌调节虚拟仿真实验项目”界面，之后在选择好身份、专业、学历和年龄后，学生便进入实验主界面并可以了解实验的目的、实验原理。学生点击实验模拟图标进入实验操作部分。首先，根据提示虚拟老师会给大家介绍假饲实验的背景，提示学生要注意严格遵守实验室安全规范。学生必须正确穿戴好防护装备后才能进行下一步的实验。之后要求给动物称重、麻醉，测肛温及监测心电情况。接下来就是正式的动物手术部分，要求学生拖动正确工具逐步完成食管瘘管和胃部瘘管的手术操作，如果选错了将不能进行下一步。手术完成后，要求学生选择正确的方式将比格犬运送到无菌饲养室，将干净的饮用水和饲料放到比格犬身旁，再次强调善待动物和伦理学。随后，按照低脂食品、高脂食品，选择阿托品和切断迷走神经的实验顺序，分别进行实验操作，实验完毕后，学生需填写不同的处理方式对比格犬胃液分泌量、盐酸含量、胃蛋白酶含量和乙酰胆碱的影响，如果填写错误，表格下方会显示正确答案，话外音会解释原因，同时学生必须将答案改正后才能进行下一步操作。实验结束后，按照人道主义原则实施安乐死。然后选择确认动物已经死亡的标志。最后会出现一个本次测试的分数。

3.3实验结果

见表1。

4讨论

近年来，随着高等教育信息化的飞速发展，利用互联网思维来开展教学逐渐形成一种趋势。[6]虚拟仿真实验平台则是信息化教学的产物。目前虽然国内虚拟实验系统也得到了广泛发展，但虚拟现实技术目前主要应用于疾病的诊断和预后判断。与医学相关的虚拟实验系统在国内并不多，[7]而针对留学生教学的虚拟实验系统更是极其稀少。

本研究通过对我校三个不同年级的外国留学生进行虚拟实验教学，发现绝大多数的留学生对虚擬实验的相关知识都有着较浓厚的兴趣，参与两次理论学习的比例在三个年级分别为66.7%、54.5%、70%以及55.6%、54.5%、60%。与之相比，实验操作参与度在2017及2019级学生中则略低于其各自的理论学习参与度，但在2018级学生中却出现了不同的趋势，其实验操作度要高于理论学习参与度。在测试环节我们发现，2018级学生的测试成绩普遍较高，满分成绩几乎达到了学生总数的三分之一，全部学生成绩都在80分以上，要明显高于其他两个年级的学生。其原因主要考虑有以下两个方面，首先是这一年级的学生实验参与度较高，体现出他们对该实验有较强的兴趣和参与愿望。其次，本次虚拟实验设计主要是针对生理学知识内容，而该年级的学生距离结束生理学的学习时间恰好为一年，此时他们已经基本完成了全部基础医学知识的学习，对生理学知识有了更全面深刻的理解与掌握，因此测试成绩普遍较好；而其他两个年级的学生或由于刚刚结束生理学的学习，或由于已经进入到临床阶段的学习，对生理学的内容可能掌握得不够深刻或有部分知识已经有所遗忘，因此，其测试成绩要略微逊色一些。

本项研究还有很多不足之处，如参与该实验的总人数偏少，未能对较大规模的学生做更深入的研究。另外，我们仅以生理学实验为例研究了学生在基于虚拟仿真实验平台教学模式下的学习效果，对于其他学科的实验特别是综合性实验尚需进一步研究。未来，我们会在研究规模和研究科目上做更进一步拓展，以便获得更加全面、系统的研究结果。

*通讯作者：朱亮

基金项目：2020年度来华留学质量保障研究专项课题（项目编号：QARHEIS2020114）；2020年度大连医科大学教学改革课题（项目编号：DYLX20003）；2020年全国医药学研究生在线课程建设与教学研究重点课题（项目编号：AYXC20200201-03）；辽宁省教育科学“十三五”规划2021年度立项课题（项目编号：JG20DB129，JG20DB128）；大连医科大学教学改革研究项目（项目编号：DYLX20001，DYLX2019048）。

参考文献

[1]Wang，Y.Influence of Virtual Reality Technology on Clinical Thinking Cultivation of Medical Students[J].Journal of Healthcare Engineering， 2021，12，2021：8004883.

[2]党洁，王娅娜，马占兵，等.新冠肺炎疫情下来华留学生细胞生物学云课堂的建设和应用[J].卫生职业教育，2021，39（6）：7-9.

[3]李骢，张彩华，王丽，等.依托医学虚拟实验平台实现整合课程的创新与提升.卫生职业教育，2019.37（18）：97-98.

[4]Ventola CL.Virtual Reality in Pharmacy：Opportunities for Clinical， Research，and Educational Applications.[J].PT2019；44（5）：267-276.

[5]石佳，王庆松，贺旭，等.留学生医学生物学实验安全意识培养[J].基础医学教育，2019，21（7）：556-558.

[6]Dhar， P.， Rocks， T.， Samarasinghe， R. M.， Stephenson， G.， etal Augmented reality in medical education：students&apos；experiences and learning outcomes [J]. Medical Education Online. 2021.26 （1）， 1953953.

[7]张涛，林莉，吴攀峰，等.基于虚拟仿真实验教学平台的医学留学生系统解剖学实验教学研究[J].湖北科技学院学报， 2018，38 （2）： 116-120.