熊延路 陈慧芸

1.空军军医大学唐都医院胸腔外科，陕西西安 710038；2.空军军医大学唐都医院医务处，陕西西安 710038

基础研究在人类与疾病的斗争中发挥了重要的作用，显著推动了医学的发展，故医学基础研究能力培育在医学教学中举足轻重[1-2]。然而医学基础研究中，理论背景要求较多，且实践操作上侧重从宏观手段描述、剖析介观或微环，理解较为抽象，医学基础研究能力尤其是实践能力培养难度不小。“工欲善其事，必先利其器”，教学方法的革新进步则为改善这一困境提供有力帮助。严肃游戏是一种新型的教学方式，寓教于乐、主动学习、交互反馈等特点使其在各教育领域大放异彩，在军事、管理、临床、驾驶等培训教学中都取得了不错的效果[3-9]。然而严肃游戏在医学基础研究能力培育上却鲜有研究。本研究以经典医学基础研究实践操作为内容，依托常见实验室，设计出一款“闯关式”严肃游戏——“Med-Lab 逃脱”。“Med-Lab逃脱”在内部评估中显示出较好的教学效果。

1 医学基础研究实践能力培育中的困境

1.1 医学基础知识繁杂

医学基础研究实践需要依赖大量繁杂的医学基础知识。纵向上包括从亚分子-分子等微观尺度的改变，引起细胞-亚细胞结构等介观变化，再到影响组织-活体等宏观表型；横向上相互交错，彼此影响，环环相扣，牵涉多种生物进程及信号机制。以肿瘤生物学基础知识为例，从基因层面的突变及染色体变异，到RNA 层面表观遗传、转录调控及转录后修饰，再到蛋白的翻译及翻译后修饰，才能体现肿瘤某一生物功能；而肿瘤生物表型体现又涉及增殖、死亡、炎症、迁移乃至微环境交流等各个不同又相互联系的生物学行为和信号通路[10-13]。

1.2 医学基础研究方法抽象

医学基础研究方法大多数通过宏观手段研究微观、介观尺度的改变，因此其较为抽象，理解较为困难，导致掌握不易。以最经典的蛋白研究和细胞研究为例：蛋白研究中Western blot 最为常见复杂，宏观上进行样品裂解预处理-电泳-转膜-孵育抗体-显色等步骤，来实现微观、介观上的蛋白提取变性-分离-富集-抗体反应-底物结合等一系列步骤，最终可视化蛋白含量；而细胞研究中，则需要通过实施活性、运动能力、成球、代谢物检测等多种方式反映细胞生理活动改变，乃至体内改变。

1.3 两种常见培育方法的不足

医学基础研究实践能力的培育通常依赖两种方法，但不足较为明显。一是“学徒式”，通常由一名年资较长的科研人员对一至多名新人进行“传帮带”，但是这种模式强烈依赖年资较长科研人员的个人教学能力和培养意愿，不可控因素较多，难以及时管理和评估；二是“盲学式”，通常新入实验室人员，通过自己钻研-旁观-请教-反思等方式逐步学习具体实践操作，但是试错空间太多，时间精力浪费严重，同样该种模式对实验室安全运行和科学管理也不利。

2 严肃游戏在医学教育中的应用进展

2.1 严肃游戏的概念

1970 年，Clark C.Abt 首次提出严肃游戏的概念：在游戏中融入详细的规则，用于完成非单纯娱乐性质严肃的目的[14]。2002 年，Woodrow Wilson International Center for Scholars 在华盛顿发起了“严肃游戏计划”，会议上定义严肃游戏为“通过教授专业知识和技能，用于训练和模拟的游戏”，掀起了欧美学者中严肃游戏的设计、开发与研究的浪潮[15]。2003 年，Jason Della Rocca 在China Joy 大会定义严肃游戏为“不以娱乐为主要目的游戏”[15]。2006 年Freitas 定义严肃游戏为“凭借具有吸引力的交互媒体形式进行的严肃目的、超娱乐性质的教育手段”[16]。2009 年，在北京举办的第一届严肃游戏创新峰会中，严肃游戏概念首次引入中国，被定义为“不以娱乐为主要目的，而是采取寓教于乐的游戏形式，让用户在游戏过程中能够接受信息，得到训练或者治疗”[17-18]。目前严肃游戏已经广泛应用于军事、职业培训、环保、管理、康复治疗等各个领域，取得了良好的效果。

2.2 严肃游戏的特点

严肃游戏最典型的特点就是“寓教于乐”，即在游戏中学习知识技能，而在学习中又能体验游戏的趣味；严肃游戏能够营造“身临其境”的“沉浸式”效果，尤其是模拟真实场景上；严肃游戏充分体现“以学生为中心”的教学理论，促进自主学习；严肃游戏具备用户-系统交互反馈的性质，使得“教与学”及时反馈；严肃游戏中奖惩机制的体现，既能刺激学习者完成游戏（达到学习目的），也能加深学习者的印象，尤其是试错方面；严肃游戏能够培养团队合作精神[19-20]。

2.3 严肃游戏在医学教育中的应用

严肃游戏在教育中逐渐占据重要地位，在理论和实践相结合的医学教育中，更是绚烂夺目。“JDoc”为初级医生医患交流提供较好培训[21]；“eMedOffice”为医学生掌握全科医疗理论及实践概念提供有力帮助[22]；“AntibioGame®”在培训医学生抗生素管理上效果较好[23]；“Air-Medic-Sky-1”则在培训医学生患者安全知识理论上显示良好成绩[24]；“Escape games”在培育牙科团队合作中成绩显著[25]；“GeriatriX”则在培养应对老年患者临床正确决策中效果明显[26]；“Touch Surgery”则显著促进了胸外科基础操作的能力锻炼[27]；“Combat Medic”“3D-SC1”在军事医学战场救护培训中发挥了显著作用[28-29]；“岐黄之途”在我国传统中医药教学中也收获不菲成绩[30]。

3 “Med-Lab 逃脱”的设计与应用

3.1 设计思路

本研究根据医学基础研究实践操作中的主要内容，结合常规实验室布局，在故事性主线牵引下，构造了一种闯关式严肃游戏—“Med-Lab 逃脱”（图1）。“Med-Lab 逃脱”分为5 个独立串联的“密室”，分别对应医学基础实践操作五大方面：“核谷”（PCR 等核酸研究）、“白城”（Western blot 等蛋白分析）、“组墓”（IHC 等组织检测）、“胞堂”（细胞培养等体外表型）、“鼠地”（小动物活体实验）。学习者在开始之初会进行预习、重点辅导等准备。游戏开始后赋予故事特色：每人带上5 枚黑花，称之为“恶魔封印”，逃离每个“密室”后，都会解除相应封印，最终逃脱成功会收获代表胜利的Lab 勇士勋章和精美小奖品。“密室”逃离策略是完成操作和答题（基础研究实践方面的关键操作点和理论细节），且有时间限制。学习者有“求助卡”（游戏开始有3 张配备），主要是获取书籍、资料、笔记等用于自主查阅，或者“光明使者”（工作人员）的提示，额外“求助卡”在每个“密室”内可以通过附加题获得。“惩罚”机制主要包括操作失误或回答错误后的鸣笛噪音（鸣笛时学习者“冷冻”一定时间，即变相加速时间流转）。每个密室都有规定时间，进入密室会提示，未能在规定时间成功逃脱则会招致“恶魔使者”（工作人员）的“惩罚”，同时游戏中止（主要是角色扮演“惊吓式”加强记忆）。“奖励”机制则包括成功操作或答题后的愉悦赞美、每个密室逃离的对应黑花解除、全部“逃脱”收获勇士勋章和精美奖品。

图1 “Med-Lab 逃脱”设计思路

3.2 执行方案

“Med-Lab 逃脱”的具体执行方案上体现在两个方面。一是“软件”的运行，即“密室”内逃离策略方案（医学基础研究实践能力的考察）。方案要突出“精”的特色，即要在包含关键具体操作和理论细节问题的同时，又要考虑时间、游戏性质和容易评估的因素。本研究根据团队成员常年从事医学基础研究实践及带教的经验，总结出上述5 类基础研究的操作关键点和理论细节。每一套方案包含各个“密室”的1 个操作+1 个理论，经典方案内容包括“核谷”中qPCR 关键点考察，“白城”中Western blot 要素理解，“组墓”中HE 细节掌握，“胞堂”中细胞传代和鼠地中小鼠抓取技巧学习。二是“硬件”的配备，主要体现在人员和装备。人员上主要是“光明使者”和“恶魔使者”的选择，两者均承担裁判的功能（“正负”评价提示），所以既要求具备较好专业素养，也要求具有“角色扮演”的能力；装备上现阶段主要依托实验室现有实验设备、简易改造设备、网络购买道具和奖品，用于完成操作、执行鸣笛惩罚、面具“恐吓”等游戏反馈。

3.3 应用效果

由于人手、场地、实验室管理等相关原因，本研究目前选择了未或较少接触医学基础研究的研究生和年轻医生，以及不同工作年限的实验室人员，进行“Med-Lab 逃脱”体验。通过半结构式访谈，大部分人都觉得“Med-Lab 逃脱”有趣刺激、学习效率高，表达了对“Med-Lab 逃脱”下医学基础研究实践学习的热情。一些害怕接触基础科研的“新人”也增强了学习的信心；大部分已经从事不同年限医学基础科研工作的人员，结合自身成长轨迹，也认为“Med-Lab 逃脱”相比传统方法，能够激发热情、促进效率，更为重要的是强化了对医学基础研究实践中细节的培养，尤其是试错的印象加深。

4 “Med-Lab 逃脱”实施的思考

4.1 优点和不足

“Med-Lab 逃脱”具备严肃游戏的优势：表现在“寓教于乐”，趣味性强，学习者学习兴趣浓厚；加强自主学习和主动学习，尤其表现在“求助卡”下自我解决方法的查找以及游戏前的准备上（失败后再次游戏更为明显）；对医学基础研究操作关键点和理论细节进行放大强化，尤其是密室-时间-奖惩等刺激下的印象加深。但是“Med-Lab 逃脱”的缺点依然不可忽视：表现在场景不够完美，未能较好营造“密室”的紧张刺激（熟悉实验室下新鲜感相对不明显，且装备布置不够精美、智能、现代）；工作人员现阶段人手相对不足，同时工作人员标准化、专业化（知识专业和表演专业）还需进一步加强；“密室”逃脱策略方案稍显粗糙，不够丰富，体现在每套方案内容形式等细节制订和不同方案组合上不够完美；奖惩措施较为单一和呆板，不够智能、多样、模拟“真实性”差，学习者容易疲倦且不够十分“严肃”。

4.2 评价与管理

“Med-Lab 逃脱”的正确评价和科学管理是其规范化、推广化实施的重要一步。首先是“逃脱前”，方案选择-人员匹配上，不同阶段学习者和不同逃脱方案的科学搭配需要细致的评估和管理；再者是“逃脱中”，逃脱现场的评价和管理需要精细化、科学化、标准化。举例来说，本研究目前采用“使者在房间中评估”，这可能会干扰学习者，未来需要采用智能化、现代化设备实现设备评估和“使者‘隐身’评估”，同时使者需要更为标准的培训，增强其专业评判能力和真实表演能力；最后是“逃脱后”效果的评价和管理，较大样本、不同层次人群、精细化量表、定性+定量统计分析、专业人士评估都是需要加入。

4.3 优化和推广

“Med-Lab 逃脱”在体现其强大医学基础研究能力培育上的同时，也体现了不足，限制了其实施和推广。本团队将在未来的工作中进一步优化，形成“Med-Lab 逃脱2.0”“Med-Lab 逃脱3.0”。具体包括密室布局构造上更为真实生动，从而更为紧张刺激；密室的性质和逃脱策略上既要结合实际，充分听取各方面建议，也要与时俱进，跟上医学基础研究手段的进步；密室的“人-机”反馈上更为智能、真实、刺激，克服疲倦，吸引也促使学习者更加“严肃”的游戏；密室方案的优化和实施细则要基于大量实验论证，从而更为丰富、科学、精准；“Med-Lab 逃脱”的推广上要平衡好经济成本和教学效果，本团队目前也在筹划虚拟版“Med-Lab 逃脱”的设计，App 和微信小程序的开发会大大减轻场地、时间、经济的压力；“Med-Lab 逃脱”的运行是否要和标准考核挂钩，这要平衡好学习者对“管理”的抵触和促使“严肃”游戏（医学基础研究实践能力培育）两方面，这要通过充分的调研、实验、评价，要十分谨慎地设计、实施、推广。

5 结语

医学基础研究实践能力是培育优秀医学人才的重要环节，然而其繁杂、抽象的特点使其培养较为困难。传统“学徒式”和“盲学式”学习方法效果不佳。严肃游戏在教学中具备较多优势，本研究根据医学基础研究实践的内容，依托现有实验室布局，设计出“Med-Lab 逃脱”严肃游戏用于医学基础研究实践能力培育。“Med-Lab 逃脱”通过故事性主线，闯关式策略，结合奖惩等反馈措施，在娱乐中完成医学基础研究实践能力的培育，内部测试中教学效果明显。然而“Med-Lab 逃脱”依然存在不足，其科学化革新和智能化优化等将在未来的工作中完成。