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關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)教學(xué);虛擬仿真;生物化學(xué)
生物化學(xué)是一門對生物大分子的結(jié)構(gòu)及其功能進(jìn)行研究并闡釋生命現(xiàn)象本質(zhì)的學(xué)科,廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域[1-2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是生物化學(xué)課程的重要組成部分,有助于學(xué)生對理論知識的理解,提高學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新意識和綜合科研能力[3]。隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,虛擬實(shí)驗(yàn)室越來越多地應(yīng)用于高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,已經(jīng)成為信息化教學(xué)中舉足輕重的一部分[4-5]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用,對學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣的激發(fā)有重要意義,利于學(xué)生發(fā)揮自身的創(chuàng)新能力。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室具有良好的交互性,也可以拓寬學(xué)生的視野[6]。
一、傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的局限性
(一)實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式單一、內(nèi)容單調(diào)
以“教師分析原理→操作示范→學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作”模式開展的教學(xué),即采用了“教師講—學(xué)生做”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,這種單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式導(dǎo)致學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作的興趣嚴(yán)重不足。
(二)實(shí)驗(yàn)教學(xué)互動(dòng)不夠,效果不理想
傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)程序的既定形式使師生之間缺乏互動(dòng),導(dǎo)致在有限時(shí)間內(nèi)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)操作存在疑問往往不能得到及時(shí)解答。互動(dòng)不足使多數(shù)學(xué)生僅僅按照實(shí)驗(yàn)步驟走一遍流程,缺乏思考和對知識的滲透理解。實(shí)驗(yàn)過程中學(xué)生經(jīng)常會(huì)有操作失誤或不當(dāng)之處,教師不可能全程關(guān)注到每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作過程,針對實(shí)驗(yàn)操作中的問題常會(huì)糾正不及時(shí);再有實(shí)驗(yàn)中,教師和學(xué)生之間溝通和互動(dòng)不夠,各小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果校對不及時(shí),導(dǎo)致學(xué)生忽視所存在的問題,實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想。
(三)課時(shí)有限,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容受限
筆者通過多年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn),生物化學(xué)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)置比例較大,而綜合性及設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)比例過小,這確與生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)有關(guān)。且某些實(shí)驗(yàn)的周期較長,但實(shí)驗(yàn)課時(shí)有限,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)效率較低,有些實(shí)驗(yàn)所用實(shí)驗(yàn)儀器價(jià)格昂貴,不宜讓學(xué)生動(dòng)手操作。這必然導(dǎo)致生化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容受到限制,對學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能的培養(yǎng)目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn)。
二、臨床模擬實(shí)驗(yàn)室在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐
(一)臨床模擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)構(gòu)建
目前,依據(jù)山東協(xié)和學(xué)院現(xiàn)有的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室,再結(jié)合醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)特點(diǎn),課題組在充分討論的基礎(chǔ)上,選取了“難操作、耗時(shí)長、所需儀器貴重”且對于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能重要的項(xiàng)目。首先,對選取的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分析探討,課題組成員圍繞項(xiàng)目設(shè)計(jì)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)前的導(dǎo)學(xué)案、課前學(xué)習(xí)任務(wù)、線上檢測、知識拓展及小組討論等;其次,充分借助于學(xué)?,F(xiàn)有的儀器設(shè)備及臨檢實(shí)驗(yàn)室,建設(shè)成“線上與線下”同步的臨檢模擬實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的配置、實(shí)驗(yàn)室空間布局與醫(yī)院臨床檢驗(yàn)科基本一致,設(shè)立臨檢室、生化室、細(xì)菌室等,同時(shí)在管理和質(zhì)量控制上也將模擬臨床全套流程。
(二)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)
在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)臨床模擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)構(gòu)建的基礎(chǔ)上,充分利用其中的“生物化學(xué)檢驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)?zāi)K開展實(shí)驗(yàn)教學(xué),這樣實(shí)現(xiàn)了醫(yī)學(xué)生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與檢驗(yàn)專業(yè)的課程-生化檢驗(yàn)教學(xué)直接對接,實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源被充分利用,也為后續(xù)學(xué)習(xí)生物化學(xué)檢驗(yàn)做好鋪墊。1.常規(guī)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基于臨床模擬實(shí)驗(yàn)室的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本流程如下:實(shí)驗(yàn)課前:教師導(dǎo)學(xué)案和任務(wù)單→學(xué)生明確任務(wù)→嘗試進(jìn)行虛擬操作和考核→分組討論→教師跟蹤反饋。實(shí)驗(yàn)課中:教師點(diǎn)撥→學(xué)生操作→教師隨機(jī)指導(dǎo)反饋。實(shí)驗(yàn)課后:“線上+線下”綜合評價(jià)→師生討論、總結(jié)→反饋→拓展思路。2.技術(shù)性較強(qiáng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對于生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)部分的“質(zhì)粒DNA提取與鑒定、基因克隆表達(dá)、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)”等實(shí)驗(yàn)存在周期長、實(shí)驗(yàn)技術(shù)性強(qiáng)和條件不足等問題,須專門工作人員操作,學(xué)生不宜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。而虛擬仿真技術(shù)克服了這些不足,在臨床模擬實(shí)驗(yàn)室學(xué)生均可以順利開展這些實(shí)驗(yàn)操作,拓展了生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)課堂,開闊了學(xué)生的視野。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),對試劑配制、實(shí)驗(yàn)流程和參數(shù)設(shè)置等進(jìn)行可視化演示,模擬整個(gè)操作過程,并得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果[7]。參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生均有機(jī)會(huì)親自嘗試虛擬實(shí)驗(yàn)儀器的操作,且可以進(jìn)行全過程反復(fù)多次的實(shí)驗(yàn)?zāi)M操作,借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)學(xué)生可實(shí)現(xiàn)全程多次練習(xí)PCR技術(shù)操作的目的,從而逐漸達(dá)到熟練掌握PCR技術(shù)操作的方法。3.生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評價(jià)采取以“線上”和“線下”結(jié)合的方式評價(jià)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績,具體評價(jià)內(nèi)容有課前任務(wù)完成評價(jià)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及操作評價(jià)、實(shí)驗(yàn)成果評價(jià)、“線上”互動(dòng)情況、小組任務(wù)等。通過比對過程性成績和期末成績(表1所示),實(shí)驗(yàn)班成績均高于對照班,并且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)果進(jìn)一步說明基于臨床模擬實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生在課前即可熟悉實(shí)驗(yàn)操作過程和規(guī)范,且教師能及時(shí)把控學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作情況,實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果較好。
三、臨床模擬實(shí)驗(yàn)室在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢
臨床模擬實(shí)驗(yàn)的環(huán)境能給人帶來逼真的視覺、聽覺感受,通過計(jì)算機(jī)的簡單操控即可實(shí)現(xiàn)逼真的實(shí)驗(yàn)操作。移動(dòng)鼠標(biāo)或敲擊鍵盤操作就可以從不同的角度觀察到實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的特點(diǎn),這樣的虛擬實(shí)驗(yàn)操作對于學(xué)生有更強(qiáng)的吸引力,學(xué)生借助虛擬實(shí)驗(yàn)操作增強(qiáng)了其對真實(shí)實(shí)驗(yàn)操作的理解。在今天,虛擬仿真技術(shù)能將最新的科研資料和技術(shù)融入其中,虛擬實(shí)驗(yàn)過程中教師的提示和講解能幫助學(xué)生豐富科研知識,增強(qiáng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的思考和對專業(yè)知識的運(yùn)用意識,提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α?/p>
(一)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
臨床模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建,使學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)間和空間不再受限,學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)可根據(jù)自身的情況選擇相應(yīng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行反復(fù)操作訓(xùn)練,增加學(xué)生真實(shí)實(shí)驗(yàn)的感受,提高實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn),可把生物化學(xué)的科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,例如質(zhì)粒DNA提取與鑒定、目的基因克隆表達(dá)、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)等實(shí)驗(yàn),拓寬了生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的范圍。生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用臨床模擬實(shí)驗(yàn),使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式在一定程度更加優(yōu)化,拓展了生物化學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的空間和時(shí)間。
(二)增強(qiáng)互動(dòng)
通過模擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)體系的重新構(gòu)建,使功能靈活,滿足學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的隨機(jī)答疑要求。選擇答疑平臺(tái)功能模塊,學(xué)生即可實(shí)現(xiàn)與教師或者平臺(tái)工作人員進(jìn)行互動(dòng),或通過“關(guān)鍵詞”搜索獲得相關(guān)解答,增強(qiáng)了互動(dòng)。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可以從多個(gè)不同的角度觀察實(shí)驗(yàn)設(shè)備的特點(diǎn),使實(shí)驗(yàn)的效果更加生動(dòng)形象。臨床模擬實(shí)驗(yàn)中學(xué)生可根據(jù)對實(shí)驗(yàn)的設(shè)想,確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序→進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)給學(xué)生創(chuàng)造了一個(gè)嶄新的實(shí)驗(yàn)“基地”,在這里學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極主動(dòng)性被充分調(diào)動(dòng)起來,借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)使學(xué)生實(shí)驗(yàn)的基本技能得到提高,同時(shí)又間接地幫助學(xué)生提高了創(chuàng)新能力。
(三)提高教學(xué)資源的利用率
臨床模擬實(shí)驗(yàn)室的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通常面對全體師生開放,并提供較全面的臨床及基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的學(xué)習(xí)資源,有助于學(xué)生開闊視野,隨時(shí)隨地的方便學(xué)生對學(xué)習(xí)資源的獲取。虛擬仿真在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,將不受時(shí)間和空間的限制,隨時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)即可登錄平臺(tái)開展實(shí)驗(yàn)。保障了重要實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行,克服了學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)中存在的某些弊端。學(xué)生可在臨床模擬實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作,并能獲得參與實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作的感受,使教學(xué)資源得以充分利用。
(四)完善實(shí)驗(yàn)考核體系
傳統(tǒng)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)往往依據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告和考勤對學(xué)生進(jìn)行考核,不利于教師對學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作等狀況的把握。臨床模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不但能增強(qiáng)師生互動(dòng),且還能夠保存學(xué)生實(shí)驗(yàn)的操作實(shí)錄,教師借助于計(jì)算機(jī)保存的學(xué)生操作實(shí)錄,全方位把握學(xué)生的實(shí)驗(yàn)狀況,給學(xué)生公平合理的考核評價(jià),完善了實(shí)驗(yàn)考核體系,更有利于教師有針對性地加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)和理論的指導(dǎo)。
四、結(jié)語
根據(jù)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn),構(gòu)建以“導(dǎo)學(xué)”為目標(biāo),以學(xué)生“虛擬+真實(shí)”實(shí)驗(yàn)為主導(dǎo)的醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,并在生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)借助虛擬仿真技術(shù),生動(dòng)、逼真地模擬實(shí)驗(yàn)操作過程,增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)的趣味性,激發(fā)學(xué)生動(dòng)手操作的欲望,使教師隨時(shí)把握學(xué)生的實(shí)驗(yàn)動(dòng)態(tài),更有針對性地給他們加強(qiáng)輔導(dǎo)。教學(xué)實(shí)踐表明,在醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)專業(yè)開展的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué),豐富了生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容,拓展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模式,同時(shí)有助于引領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用生物化學(xué)知識解決實(shí)際的問題,有效提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)能更好地提高學(xué)生的實(shí)操技能,并一定程度上彌補(bǔ)真實(shí)實(shí)驗(yàn)所需條件的不足,為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)和工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
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1.1運(yùn)行案例學(xué)生在模擬教學(xué)前需對案例相關(guān)知識進(jìn)行主動(dòng)性學(xué)習(xí),上課時(shí)先分組進(jìn)行案例討論,然后分配角色,準(zhǔn)備用物,角色包括患者、家屬、護(hù)士、醫(yī)生、觀察員、記錄員。根據(jù)需要模擬醫(yī)院情景,如呼吸科病房、心內(nèi)科病房等,要求虛擬仿真環(huán)境逼真度高,高逼真度的環(huán)境可為學(xué)習(xí)者提供身臨其境的沉浸感,需要在視、觸、聽覺等感知通道提供真實(shí)感的體驗(yàn),使學(xué)生在特定的臨床情景中運(yùn)用多媒體、實(shí)物等實(shí)施相應(yīng)的護(hù)理操作。多媒體醫(yī)學(xué)模擬仿真系統(tǒng)由先進(jìn)的電腦技術(shù)驅(qū)動(dòng),通過皮膚接觸、錄音發(fā)聲,顯示人體器官功能,覆蓋人體各大系統(tǒng)的仿真技術(shù)。通過角色扮演、溝通練習(xí)和技能訓(xùn)練等融為一體的情景案例演練,使學(xué)生感受到醫(yī)院氛圍,體會(huì)到患者的痛苦,體驗(yàn)到護(hù)士的辛苦,提高了學(xué)生溝通能力、應(yīng)變能力和團(tuán)隊(duì)合作能力,加快了角色的轉(zhuǎn)變。
1.2引導(dǎo)性反饋將演練過程全程錄象,完畢后給學(xué)生回放,針對學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行引導(dǎo)性反饋,讓學(xué)生對扮演的角色進(jìn)行點(diǎn)評,通過討論和溝通,了解學(xué)生的思路。如問學(xué)生:模擬訓(xùn)練中發(fā)生了什么?為什么發(fā)生?我很好奇你怎么看這件事情?你當(dāng)時(shí)的想法是什么?你從這次模擬練習(xí)中學(xué)到了什么?行動(dòng)后反思,進(jìn)一步提高教學(xué)效果。
1.3評價(jià)效果最后由教師總結(jié)仿真教學(xué)效果,需客觀而溫和地指出每組學(xué)生演練的優(yōu)點(diǎn)和存在的不足,提倡使用語句有:我發(fā)現(xiàn)……,我擔(dān)心……,強(qiáng)調(diào)做得好的部分,欣賞學(xué)生的優(yōu)點(diǎn),并且說明其原因,對不足部分,提出解決方法。并向?qū)W生介紹相關(guān)護(hù)理新知識,以便學(xué)生自學(xué)。注意不要指責(zé)和批評學(xué)生,要讓學(xué)生感到自尊。
2結(jié)果
2.1完成仿真模擬教學(xué)24學(xué)時(shí),大部分學(xué)生能積極爭取參與,結(jié)業(yè)考試內(nèi)科成績優(yōu)良率達(dá)55%,及格率達(dá)93%。護(hù)士執(zhí)業(yè)資格考試通過率明顯提高。
2.2通過仿真模擬教學(xué),學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力明顯提高,護(hù)理技能得到明顯提升,開始演練時(shí),部分學(xué)生緊張,說話不流暢,表達(dá)不清楚,操作頻繁出錯(cuò),通過反復(fù)演練,學(xué)生自信心增加,表達(dá)能力、團(tuán)結(jié)合作能力大大提高。學(xué)生對教學(xué)方法認(rèn)同度達(dá)89%。
3討論
3.1傳統(tǒng)的教學(xué)方法,以教師講授為主,強(qiáng)調(diào)知識及技能的傳授,而對實(shí)踐能力、解決問題的能力、合作能力以及創(chuàng)新能力等方面培養(yǎng)不夠;仿真模擬教學(xué),可以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)關(guān)鍵能力,如計(jì)劃、決策能力等。以教師為主的授課,大部分職院學(xué)生感到?jīng)]興趣,缺自信,教師也感到困惑,教什么?如何教?仿真情景模擬教學(xué)能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,教師通過有目的的引入或創(chuàng)設(shè)具有一定情緒色彩的臨床工作情景,讓學(xué)生置身于臨床情景中,使抽象的知識具體化、形象化、趣味化,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,使學(xué)生在做中學(xué),學(xué)中做,做學(xué)合一。
3.2虛擬仿真技術(shù)是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和系統(tǒng)仿真技術(shù)的合稱,它是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上,將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,將仿真模擬技術(shù)應(yīng)用于內(nèi)科護(hù)理教學(xué),體現(xiàn)了課程改革下新的教學(xué)模式,學(xué)生獲得了建構(gòu)學(xué)習(xí)知識的能力,建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為:知識不是通過教師傳授獲得的,是學(xué)生在一定的情境即社會(huì)文化背景下,借助于其他人(包括教師和學(xué)習(xí)伙伴)的幫助,利用必要的學(xué)習(xí)資源,通過意義建構(gòu)的方式獲得。
3.3仿真模擬教學(xué)能使學(xué)生身臨其境,在安全環(huán)境下練習(xí)內(nèi)科護(hù)理操作技能,學(xué)習(xí)不對患者構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn),可以反復(fù)練習(xí)技能直到掌握為止,學(xué)習(xí)中體驗(yàn)真實(shí),教學(xué)過程可以控制,另外,利用編輯的多樣病例,在標(biāo)準(zhǔn)化的環(huán)境學(xué)習(xí),學(xué)生可以學(xué)習(xí)平時(shí)較少碰見問題的處理方法,這種教學(xué)模式在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域前景廣闊,如何將模擬教學(xué)整合到護(hù)理課程中,是目前護(hù)理教育工作者面臨的挑戰(zhàn)。
3.4開展仿真模擬教學(xué),關(guān)鍵是教師的教學(xué)思想、教學(xué)理念要轉(zhuǎn)變,教師的綜合素質(zhì)要提高,教師除了具備豐富的專業(yè)理論知識外,還需具備嫻熟的操作技能,具備跨學(xué)科知識,能充當(dāng)導(dǎo)演、編劇、醫(yī)生、護(hù)士、家屬等角色,還必需有較高的計(jì)算計(jì)水平,能編輯病案并正確使用模擬患者。面對新的教學(xué)環(huán)境和教學(xué)條件,教師必須思考和實(shí)施新的教學(xué)方法,積極培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力,為學(xué)生提供豐富的知識延伸。
3.5仿真模擬教學(xué)在現(xiàn)代醫(yī)護(hù)教學(xué)中的應(yīng)用,對護(hù)生的技能提高和強(qiáng)化具有重要作用,不僅增強(qiáng)了護(hù)生組織能力與團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、處理護(hù)理危機(jī)能力,也為現(xiàn)代科學(xué)護(hù)理評估機(jī)制的建立提供了基礎(chǔ)和依據(jù)。在仿真模擬教學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)行內(nèi)科護(hù)理技術(shù)考核,可以了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果。考核可在學(xué)習(xí)期間進(jìn)行,也可在實(shí)習(xí)前強(qiáng)化訓(xùn)練完成后進(jìn)行考核,考核后需及時(shí)進(jìn)行評價(jià)。
[關(guān)鍵詞]虛擬現(xiàn)實(shí);醫(yī)學(xué)教育;臨床醫(yī)學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
(Virtual Reality),簡稱VR技術(shù)。其運(yùn)用起源于20世紀(jì)60年代的美國,是一種在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的多學(xué)科交叉滲透的一門新興技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有沉浸性、交互性以及構(gòu)想性等特征,通過計(jì)算機(jī)技術(shù)生成一個(gè)逼真生動(dòng)的感覺世界,允許使用者通過頭部轉(zhuǎn)動(dòng)、眼球轉(zhuǎn)動(dòng)、手勢及其他動(dòng)作對虛擬實(shí)體進(jìn)行交互考察,以此模擬或體驗(yàn)真實(shí)過程[3]。20世紀(jì)80年代以后,隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步完善,其更加精確、直觀和形象化,并逐漸應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、軍事、設(shè)計(jì)以及藝術(shù)等諸多領(lǐng)域[4-5]。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用
作為一門新興的技術(shù),虛擬現(xiàn)實(shí)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用備受矚目的。據(jù)早在1993年的統(tǒng)計(jì),世界市場上出現(xiàn)的805個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)中就有49個(gè)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)[6]。至今虛擬現(xiàn)實(shí)被應(yīng)用到教育領(lǐng)域已有30年左右的時(shí)間,其在臨床醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用亦十分廣泛。1.在神經(jīng)外科教學(xué)中的應(yīng)用。在神經(jīng)外科手術(shù)教學(xué)中,如何讓學(xué)生將神經(jīng)解剖基礎(chǔ)知識與頭顱影像學(xué)資料相結(jié)合,形成立體的空間結(jié)構(gòu)概念,從而能夠在手術(shù)中進(jìn)行準(zhǔn)確定位一直是神經(jīng)外科教學(xué)中的一個(gè)難點(diǎn)。神經(jīng)外科手術(shù)的培訓(xùn)過程耗時(shí)耗力,難以重復(fù),嚴(yán)重影響了臨床醫(yī)師的培養(yǎng)過程。利用患者頭顱和血管影像重構(gòu)手術(shù)標(biāo)本模型,再通過虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供的切割、移動(dòng)等工具模擬從切開頭皮、鉆顱骨、打開骨窗,到暴露病變部位等一系列過程,有效地模擬了真實(shí)的神經(jīng)外科手術(shù)的定位過程。通過模擬手術(shù)訓(xùn)練,熟練掌握手術(shù)操作過程,這樣即可以最大化地減少手術(shù)風(fēng)險(xiǎn),因而虛擬仿真系統(tǒng)在培養(yǎng)神經(jīng)外科醫(yī)師的同時(shí),亦可以提高手術(shù)的成功率。當(dāng)前國內(nèi)上海第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院將VR技術(shù)應(yīng)用于神經(jīng)介入手術(shù)教學(xué)培訓(xùn),發(fā)現(xiàn)神經(jīng)介入的VR培訓(xùn),可以讓受訓(xùn)者盡快熟悉技術(shù)操作以及手術(shù)流程,增加受試者手眼協(xié)調(diào)能力,具有非常好地效果[7]。2.在骨科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。由于骨科手術(shù)類型的多樣化,解剖結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,以及手術(shù)視野狹小等因素的影響,初學(xué)者往往學(xué)習(xí)曲線較長,在較短時(shí)間內(nèi)完全掌握這些技術(shù)比較困難。為了降低患者的手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)和增加青年醫(yī)師的練習(xí)機(jī)會(huì),既往骨科教學(xué)實(shí)踐往往是在尸體標(biāo)本上進(jìn)行操作來完成手術(shù)訓(xùn)練,然而目前可供手術(shù)訓(xùn)練的尸源較為緊缺,難以滿足臨床的需要。我國南方醫(yī)科大學(xué)附屬南方醫(yī)院脊柱骨病外科通過虛擬仿真三維軟件技術(shù)建立的人體骨骼、肌肉等模型,使學(xué)生通過人機(jī)交互,直觀輕松的理解骨科疾病的解剖生理基礎(chǔ),將抽象的內(nèi)容具體化、形象化,給學(xué)生留下了深刻的記憶,從而大大調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[8]。3.在婦產(chǎn)科臨床培訓(xùn)中應(yīng)用。婦產(chǎn)科學(xué)是臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)中的重要內(nèi)容,但是因?yàn)榕耘枨唤馄式Y(jié)構(gòu)復(fù)雜,臟器隱匿且組織形態(tài)抽象,增加了學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)掌握的難度。另外,婦產(chǎn)科患者和家屬的自我防范和保護(hù)隱私的意識較強(qiáng),他們往往會(huì)拒絕婦科檢查示教,尤其是面對男性學(xué)生或醫(yī)生情況下,這使婦產(chǎn)科臨床帶教更加困難。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn),使得在符合倫理學(xué)的情況下,讓學(xué)生能夠更加深入的理解和學(xué)習(xí)婦產(chǎn)科相關(guān)知識成為可能。目前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在婦產(chǎn)科多個(gè)方面已逐漸開始應(yīng)用,其中以婦科腹腔鏡的培訓(xùn)應(yīng)用最為廣泛,第四代虛擬現(xiàn)實(shí)手術(shù)模擬系統(tǒng)已具有力學(xué)反饋功能和手術(shù)操作引導(dǎo)等功能,同時(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在婦科機(jī)器人手術(shù)培訓(xùn)、宮腔鏡培訓(xùn)、產(chǎn)科急癥處理培訓(xùn)等多個(gè)方面都表現(xiàn)出學(xué)習(xí)曲線短、參與度高等優(yōu)勢作用[9]。4.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在兒科臨床技能。在兒科臨床教學(xué)中,由于醫(yī)療資源有限和兒童患者的特殊性等原因,使得學(xué)生在臨床學(xué)習(xí)過程中面臨很多困難,例如動(dòng)手操作機(jī)會(huì)少,患兒或其家長不配合問診查體等,從而影響了教學(xué)效果。哈爾濱醫(yī)科大學(xué)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對患兒的診療環(huán)境進(jìn)行的復(fù)雜、動(dòng)態(tài)、人機(jī)交互的模擬,將兒科典型病例重現(xiàn)的虛擬系統(tǒng),并將其應(yīng)用于醫(yī)學(xué)生臨床實(shí)踐教學(xué)中,取得的良好的效果[10]。除了上述方面,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在支氣管鏡、泌尿外科腹腔鏡、外科手術(shù)培訓(xùn)、眼科教學(xué)和口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)等領(lǐng)域亦有著非常廣泛的應(yīng)用,提高了學(xué)生們學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,鍛煉了臨床思維。
摘要:本文分析了超聲影像學(xué)教學(xué)的特點(diǎn)與現(xiàn)狀,介紹了當(dāng)前國內(nèi)外超聲教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn);提出采用工程學(xué)的理念進(jìn)行構(gòu)建,以自主學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo),將系統(tǒng)設(shè)計(jì)分為超聲室三維漫游、超聲儀器虛擬操作、虛擬人體超聲檢查、超聲虛擬病人庫、在線考核及超聲資源庫等功能模塊,闡述了系統(tǒng)構(gòu)建的意義。
關(guān)鍵詞:超聲影像學(xué);虛擬現(xiàn)實(shí);自主學(xué)習(xí)
中圖分類號:G423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)52-0094-03
一、現(xiàn)狀
超聲診斷作為三大醫(yī)學(xué)影像技術(shù)之一,在臨床診治疾病中發(fā)揮著重要的作用。在超聲影像學(xué)教學(xué)中,由于超聲診斷的基礎(chǔ)知識涵蓋范圍廣,知識點(diǎn)涉及物理學(xué)、聲學(xué)、數(shù)學(xué)、工程學(xué)等多門學(xué)科,公式繁雜且相互交叉,教師授課難度較大,學(xué)生理解比較困難;另一方面,由于超聲診斷疾病時(shí)強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)、連續(xù)、多切面、多角度、多模式、多參數(shù)動(dòng)態(tài)觀察病變的特征,而目前超聲影像學(xué)的教學(xué)模式仍是基于書本式的教學(xué)模式,內(nèi)容抽象、形式單調(diào),雖然在課堂教學(xué)時(shí)采用幻燈片,里面包含一些典型的疾病影像圖片,但學(xué)生課后的學(xué)習(xí)主要還是通過書本上的文字進(jìn)行學(xué)習(xí)的,針對超聲教學(xué)內(nèi)容的考試,也還是主要依賴的是文字內(nèi)容的考試。因此,如何將枯燥的教學(xué)過程變得生動(dòng)形象,調(diào)動(dòng)師生雙方的積極性是目前超聲影像學(xué)教學(xué)面臨的重要問題。
隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的快速發(fā)展以及高等教育的逐步完善,計(jì)算機(jī)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛而深入,引起醫(yī)學(xué)教育的傳統(tǒng)觀念和教學(xué)模式發(fā)生了前所未有的變革,極大地促進(jìn)了醫(yī)學(xué)教育事業(yè)的發(fā)展[1]。在超聲影像學(xué)的教學(xué)改革中,國內(nèi)外T多影像專業(yè)教育工作者積極探索,將現(xiàn)代的多媒體技術(shù)應(yīng)用于超聲影像學(xué)的教學(xué)中,成功研發(fā)出一些超聲多媒體教學(xué)軟件,并通過實(shí)踐取得了較好的應(yīng)用效果。但是,大部分超聲教學(xué)軟件是局限在局域網(wǎng)內(nèi),甚至于單機(jī)版,功能較為單一,而且,目前國內(nèi)外在超聲教學(xué)系統(tǒng)的研發(fā)中尚沒有加入超聲仿真操作部分,即借助于多媒體仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù),使實(shí)驗(yàn)者可像在真實(shí)環(huán)境中一樣進(jìn)行各系統(tǒng)超聲檢查,所以,構(gòu)建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的虛擬超聲影像學(xué)教學(xué)系統(tǒng)很有必要。
二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1.系統(tǒng)架構(gòu)。超聲影像學(xué)虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)是一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的醫(yī)學(xué)專業(yè)虛擬仿真學(xué)習(xí)軟件,系統(tǒng)研究思路是結(jié)合所涉及的醫(yī)學(xué)專業(yè)特點(diǎn),采用軟件工程的理念進(jìn)行構(gòu)建,首先進(jìn)行需求分析,明確系統(tǒng)功能定位與結(jié)構(gòu)模塊,再進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)與開發(fā)。超聲影像學(xué)虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)是網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)平臺(tái),可用于超聲影像學(xué)的虛擬自主學(xué)習(xí)與教學(xué),系統(tǒng)的總體架構(gòu)采用服務(wù)器/客戶機(jī)模式,服務(wù)器主要用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫及其相關(guān)資源,進(jìn)行授權(quán)認(rèn)證、數(shù)據(jù)管理,客戶機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)及其通訊協(xié)議與服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和各模塊功能顯示。超聲影像學(xué)虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)既可以在校園網(wǎng)上獨(dú)立運(yùn)行,又可以與學(xué)校E-Learning平臺(tái)整合,融入課程學(xué)習(xí),并且可以在校外公共網(wǎng)絡(luò)上通過合法認(rèn)證后,登錄學(xué)習(xí)(圖1)。
2.開發(fā)平臺(tái)。超聲影像學(xué)虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)中涉及大量三維場景、三維模型,并需要在三維環(huán)境中,進(jìn)行角色控制、三維交互,依據(jù)需求選擇Unity3D游戲開發(fā)引擎作為三維模塊的開發(fā)工具。Unity3D降低了開發(fā)的難度,提高了開發(fā)效率,是目前最受熱捧的游戲開發(fā)引擎之一,近來被廣泛應(yīng)用于虛擬平臺(tái)開發(fā)中[2]。Unity3D能夠?qū)?dMax中的場景、模型、貼圖、動(dòng)畫等資源,與3dMax實(shí)現(xiàn)完美融合。Unity3D擁有可視直觀的游戲編輯環(huán)境,支持JavaScript、C#等腳本語言,Unity3D降低了開發(fā)的難度,提高了開發(fā)效率,配合圖文、音視頻及動(dòng)畫可實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的三維體驗(yàn)感,極大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。超聲影像學(xué)虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)中非三維模塊主要采用平臺(tái)進(jìn)行整合開發(fā),系統(tǒng)開發(fā)從需求分析到詳細(xì)設(shè)計(jì),再到功能分解、接口定義,再到功能開發(fā);在虛擬實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)時(shí)先制定稿本流程,再制作相關(guān)3D模型,制作分步動(dòng)畫,再到程序編寫;再系統(tǒng)整合測試運(yùn)行,之后根據(jù)反饋再對系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào),最后運(yùn)行。
3.模塊設(shè)計(jì)。超聲影像學(xué)虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)從自主學(xué)習(xí)理論出發(fā),以學(xué)習(xí)者為中心,進(jìn)行系統(tǒng)構(gòu)建,能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性[3]。超聲影像學(xué)虛擬學(xué)習(xí)系統(tǒng)將課程學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生感興趣、迫切需求的知識面進(jìn)行提取梳理,并以此進(jìn)行系統(tǒng)的模塊劃分,同時(shí)配套拓展相關(guān)臨床學(xué)習(xí)資源,以滿足更高要求學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,系統(tǒng)包含超聲室三維漫游、超聲儀器虛擬操作、虛擬人體超聲檢查、超聲虛擬病人庫、在線考核及超聲資源庫等模塊(圖2)。
超聲室三維漫游模塊是按照醫(yī)院超聲科的真實(shí)布局,進(jìn)行數(shù)字化的三維超聲室場景構(gòu)建,熱區(qū)設(shè)置,三維交互程序設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)構(gòu)建的三維場景包含超聲預(yù)約登記臺(tái)、候診大廳、超聲檢查室、診室外等候區(qū)(室外走廊)、醫(yī)生辦公室等,每個(gè)場景均參考醫(yī)院真實(shí)工作環(huán)境布置。三維漫游模塊可以讓學(xué)生在三維空間里,熟悉科室結(jié)構(gòu)分布,功能分區(qū)。每個(gè)場景中所需傳授的知識點(diǎn),通過構(gòu)建熱區(qū)的方式,讓學(xué)生進(jìn)行自主漫游式學(xué)習(xí)。三維漫游模塊可以讓學(xué)生在進(jìn)入實(shí)習(xí)前,提前熟悉醫(yī)院超聲科真實(shí)環(huán)境、了解工作設(shè)備及相關(guān)注意事項(xiàng)等情況,在傳授相關(guān)知識同時(shí),也滿足學(xué)生的早接觸臨床實(shí)習(xí)的需求、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。三維漫游模塊亦可服務(wù)于患者,患者在進(jìn)行三維空間漫游時(shí),通過三維空間的熱區(qū),了解超聲診斷的就診流程、注意事項(xiàng),解除了患者的就診困擾。
超聲儀器虛擬操作模塊通過構(gòu)建超聲儀器的三維模型,設(shè)計(jì)交互式的虛擬操作程序,虛擬使用超聲儀。該模塊用于虛擬訓(xùn)練超聲儀器的模擬參數(shù)變化、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的超聲圖像獲取、測量、分析等方面的操作及相關(guān)注意事項(xiàng)的處理。解決實(shí)踐教學(xué)中,學(xué)生多而超聲儀器資源相對不足,學(xué)生難以滿足操作訓(xùn)練需求的問題,學(xué)生可以不受時(shí)間、場所、設(shè)備等限制,隨時(shí)隨地進(jìn)行反復(fù)練習(xí)。
虛擬人體超聲檢查模塊通過三維人體進(jìn)行模擬檢查,當(dāng)檢測探頭移動(dòng)到人體相關(guān)檢查部位時(shí),檢查儀器屏幕即顯示該部位的檢查結(jié)果,并可分析檢查結(jié)果。系統(tǒng)的虛擬人體超聲檢查包含產(chǎn)科、婦科、肝膽胰脾、腎輸膀、腹腔腫塊及血流、胸水定位、甲狀腺、乳腺、淺表腫塊、血流、陰囊、頸動(dòng)脈、椎動(dòng)脈、上肢動(dòng)脈、上肢靜脈、下肢動(dòng)脈、下肢靜脈、腹部血流顱內(nèi)血管等,基本能做到與臨床一致,滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。
超聲虛擬病人庫模塊以虛擬病人為中心,構(gòu)建超聲病例庫,拓展學(xué)生學(xué)習(xí)的寬度與深度。每一個(gè)虛擬病人包含病人基本信息、病例摘要、超聲檢查影像資料、超聲檢查報(bào)告及檢查分析等部分,學(xué)生可以通過虛擬病人庫進(jìn)行大量案例學(xué)習(xí),積累臨床經(jīng)驗(yàn)。
在線考核模塊是超聲學(xué)在線考核系統(tǒng),在線考核模塊功能結(jié)構(gòu)包含個(gè)人事務(wù)、成績查詢、賬號管理、題庫管理、試卷管理、過程管理、成績管理、系統(tǒng)設(shè)置等部分,主要用于理考核。超聲資源庫模塊為學(xué)生提供超聲教學(xué)視頻、PPT等學(xué)習(xí)資源,該模塊同時(shí)可以與課程中心相互連接,通過教學(xué)門戶或數(shù)字化校園進(jìn)行賬號認(rèn)證。
三、結(jié)語
眾所周知,超聲影像學(xué)的學(xué)生畢業(yè)后,不僅需要具備超聲圖像識別的能力,更重要的是需要具備規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的超聲圖像獲取、測量和分析的能力,而不是只會(huì)背出疾病的影像學(xué)表現(xiàn)的文字背誦能力,因此,建立完善網(wǎng)絡(luò)化的超聲影像學(xué)教學(xué)軟件,激發(fā)學(xué)生對超聲的學(xué)習(xí)興趣,加深學(xué)生對超聲圖像的理解,訓(xùn)練學(xué)生超聲操作技能,不僅是提高教學(xué)效果、深化教學(xué)改革的需求,更是培養(yǎng)高素質(zhì)影像醫(yī)學(xué)人才的重要需求。構(gòu)建集圖、文、動(dòng)畫、視頻和聲音為一體的交互式超聲影像學(xué)學(xué)習(xí)系統(tǒng),并引入仿真操作模塊,將枯燥的教學(xué)過程變成生動(dòng)活潑的教學(xué)方式,極大地調(diào)動(dòng)了師生雙方的積極性;將此教學(xué)系統(tǒng)整合入學(xué)校網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),學(xué)生可在校園網(wǎng)部署內(nèi)的任何地點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí),極大地方便了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。
超聲影像學(xué)教學(xué)系統(tǒng)未來可以與醫(yī)院超聲工作站相連,使學(xué)生更好地理解和掌握超聲知識,最大化發(fā)揮超聲影像學(xué)虛擬自主學(xué)習(xí)平臺(tái)的作用,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提升學(xué)生學(xué)習(xí)效率,推動(dòng)實(shí)踐教學(xué)改革。隨著教育部對虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)深入推動(dòng),虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的必然發(fā)展方向[4]。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);護(hù)理學(xué)教育;護(hù)理實(shí)踐
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,VR)是用于創(chuàng)建一個(gè)虛擬環(huán)境的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它可通過視、聽、觸覺等作用使用戶產(chǎn)生身臨其境的仿真效果。用戶能直接地、直觀地、及時(shí)地在這個(gè)虛擬世界里行動(dòng),并能操縱其中的虛擬對象,進(jìn)行交互作用、相互影響。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù) (Virtual Reality Technology,VRT)是指利用三維圖形生成技術(shù)、傳感交互技術(shù)以及高分辨顯示技術(shù),生成三維逼真的虛擬環(huán)境[1]。它綜合了計(jì)算機(jī)圖形、圖像處理與模式識別,智能技術(shù)、傳感技術(shù)、語言處理與音響技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多門科學(xué),是現(xiàn)代仿真技術(shù)的高級發(fā)展和突破。
1 VRT的發(fā)展歷程
VRT是在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、多媒體技術(shù)以及傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學(xué)科。美國是VRT的發(fā)源地,對該技術(shù)的研究始于20世紀(jì)60年代。1989年Jaron Lanier首次提出 Virtual Reality 一詞。同年,美國弗吉尼亞大學(xué)的William Wolf提出虛擬實(shí)驗(yàn)室(Virtual Laboratory,Vlab)的概念,用來描述一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的Vlab環(huán)境。
目前VRT已風(fēng)行于娛樂、教育、醫(yī)學(xué)、軍事訓(xùn)練、制造、建筑等各個(gè)領(lǐng)域。我國的VR研究目前處于起步階段,與發(fā)達(dá)國家的差距較大。近年來,VRT、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展并且逐步被引入教育領(lǐng)域,促使教學(xué)方式發(fā)生了深刻的變革。
2 VRT的特點(diǎn)
2.1多感知性(Multi-Sensory) 所謂多感知是指除了一般計(jì)算機(jī)技術(shù)所具有的視覺感知之外,還有聽覺感知、力覺感知、觸覺感知、運(yùn)動(dòng)感知,甚至包括味覺感知、嗅覺感知等。
2.2浸沒感(Immersion) 又稱臨場感,指用戶感到作為主角存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的模擬環(huán)境應(yīng)該使用戶難以分辨真假,使用戶全身心地投入到計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的三維虛擬環(huán)境中,如同在現(xiàn)實(shí)世界中的感覺一樣。
2.3交互性(Interactivity) 指用戶對模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度(包括實(shí)時(shí)性)。
2.4構(gòu)想性(Imagination) 強(qiáng)調(diào)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)具有廣闊的可想像空間,可拓寬人類認(rèn)知范圍,不僅可再現(xiàn)真實(shí)存在的環(huán)境,也可以隨意構(gòu)想客觀不存在的甚至是不可能發(fā)生的環(huán)境。
3 VRT的理論基礎(chǔ)
3.1建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論
3.1.1關(guān)于學(xué)習(xí)的含義,建構(gòu)主義認(rèn)為,知識不是通過教師傳授得到,而是學(xué)習(xí)者在一定的情境下,借助其他人的幫助,利用必要的學(xué)習(xí)資料,通過意義建構(gòu)的方式而獲得。獲得知識的多少取決于學(xué)習(xí)者根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)去建構(gòu)有關(guān)知識的意義的能力,而不取決于學(xué)習(xí)者記憶和背誦教師講授內(nèi)容的能力。由此,學(xué)習(xí)者通過VRT提供的虛擬環(huán)境,親身體驗(yàn)是學(xué)習(xí)的最佳途徑。
3.1.2關(guān)于學(xué)習(xí)的方法,建構(gòu)主義提倡在教師指導(dǎo)下的、以學(xué)習(xí)者為中心的學(xué)習(xí),學(xué)生是信息加工的主體、是意義的主動(dòng)建構(gòu)者,而不是外部刺激的被動(dòng)接受者和被灌輸?shù)膶ο蟆?/p>
3.2人本主義學(xué)習(xí)理論
3.2.1自由學(xué)習(xí)觀 人本主義強(qiáng)調(diào)教學(xué)的目標(biāo)在于促進(jìn)學(xué)習(xí),因此學(xué)習(xí)并非教師以填鴨式嚴(yán)格強(qiáng)迫學(xué)生無助地、順從地學(xué)習(xí),而是在好奇心的驅(qū)使下去吸收任何他自覺有趣和需要的知識。因此以學(xué)生的自發(fā)性和主動(dòng)性為學(xué)習(xí)動(dòng)力,把學(xué)習(xí)與學(xué)生的愿望、興趣和需要有機(jī)地結(jié)合起來,因而這種虛擬情境下的參與性學(xué)習(xí)必然是有意義的學(xué)習(xí)。
3.2.2以學(xué)生中心的教學(xué)觀 人本主義的學(xué)習(xí)觀認(rèn)為凡是可以教給別人的知識,相對來說都是無用的;能夠影響個(gè)體行為的知識,只能是他自己發(fā)現(xiàn)并加以同化的知識。教師的任務(wù)不是教學(xué)生學(xué)習(xí)知識,也不是教學(xué)生如何學(xué)習(xí),而是為學(xué)生提供各種學(xué)習(xí)的資源,提供一種促進(jìn)學(xué)習(xí)的氣氛,讓學(xué)生自己決定如何學(xué)習(xí)。
4護(hù)理學(xué)教育中遇到的現(xiàn)實(shí)問題以及與VRT的契合點(diǎn)
4.1護(hù)理實(shí)踐與資源不足的矛盾 護(hù)理學(xué)是一門直觀性、實(shí)踐性、規(guī)范性均強(qiáng)的學(xué)科,實(shí)踐教學(xué)是其不可或缺的部分。隨著護(hù)理院校的擴(kuò)招,有限的實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室空間、實(shí)習(xí)床位等資源不能滿足護(hù)生的實(shí)踐需求,實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)力和師資力量以及實(shí)習(xí)醫(yī)院受到了很大的考驗(yàn)。如何豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力已成為高等護(hù)理教育急需解決的重要問題。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所提供的無損耗實(shí)踐環(huán)境能夠模擬實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)的全部過程。改變了護(hù)理教師演示學(xué)生練習(xí)的傳統(tǒng)教學(xué)模式。學(xué)生可以通過學(xué)習(xí)平臺(tái)提供的專業(yè)教學(xué)視頻,在平臺(tái)軟件中提前進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)操作,在實(shí)踐過程中,平臺(tái)自動(dòng)通過操作要點(diǎn)設(shè)定,提示學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范,并對學(xué)生不正確操作進(jìn)行錯(cuò)誤提醒與人性化要點(diǎn)學(xué)習(xí)。學(xué)生可在無指導(dǎo)教師以及不占用實(shí)驗(yàn)室資源的情況下,順利掌握實(shí)驗(yàn)操作流程,大大節(jié)約了實(shí)驗(yàn)室資源。
4.2護(hù)理實(shí)踐與護(hù)理安全的矛盾 安全管理直接影響到醫(yī)療質(zhì)量、病人的安危、醫(yī)院的聲譽(yù)。護(hù)理安全是指在實(shí)施護(hù)理的全過程中,患者不發(fā)生法律和法規(guī)允許范圍以外的心理、機(jī)體結(jié)構(gòu)或功能上的損害、障礙、缺陷或死亡。隨著人們自我保護(hù)意識和法律意識的不斷增強(qiáng),護(hù)患糾紛的發(fā)生呈逐步上升趨勢。尤其是尚未接觸臨床的實(shí)習(xí)護(hù)生實(shí)在是護(hù)理安全的嚴(yán)重隱患。然而護(hù)理教育中,護(hù)理臨床實(shí)習(xí)帶教是無法回避的一環(huán)。二者之間的矛盾一直困擾著大多數(shù)的承擔(dān)護(hù)理教學(xué)任務(wù)的臨床部門。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能夠使護(hù)生在接觸臨床之前提前進(jìn)入虛擬的臨床氛圍,掌握必要的基礎(chǔ)理論和知識,還可以在虛擬環(huán)境中模擬操作,鍛煉動(dòng)手能力,而不至于在接觸臨床時(shí)手忙腳亂,造成安全隱患。
數(shù)字化醫(yī)院是以實(shí)體醫(yī)院為基礎(chǔ),以網(wǎng)絡(luò)為載體,利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維技術(shù)、多媒體技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件以及基于應(yīng)用軟件的醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)建立的,以解答與人們健康相關(guān)問題為目的的新型綜合醫(yī)院模式[1]。近年來,數(shù)字化醫(yī)院的迅猛發(fā)展對醫(yī)務(wù)工作者提出了越來越高的要求。而當(dāng)前臨床護(hù)理面臨比較嚴(yán)峻的問題是護(hù)理人才的嚴(yán)重緊缺急需醫(yī)學(xué)教育規(guī)模的擴(kuò)大,而專業(yè)水平不高及護(hù)理理念陳舊亟待教育模式的轉(zhuǎn)變[2]。目前,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、虛擬現(xiàn)實(shí)等數(shù)字化教學(xué)已在個(gè)別院校建立了的某些醫(yī)學(xué)專業(yè)或課程中進(jìn)行了初步應(yīng)用,已顯示出其在提高教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)等方面具有優(yōu)越性。
1數(shù)字化醫(yī)院在我國護(hù)理教育領(lǐng)域中的應(yīng)用現(xiàn)狀
在醫(yī)學(xué)教育中,數(shù)字化醫(yī)院是基于計(jì)算機(jī)集成網(wǎng)絡(luò)、利用新型人機(jī)交互設(shè)備介入產(chǎn)生的多維性、適人性、綜合性網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)建立的一種系統(tǒng)化醫(yī)學(xué)模擬培訓(xùn)場所。它既實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的??菩院途C合性教學(xué),使教育不受時(shí)間、空間的限制;又能實(shí)現(xiàn)院校間合作,節(jié)約和共享教學(xué)資源;作為實(shí)現(xiàn)院校和醫(yī)院、社區(qū)之間聯(lián)系與合作的虛擬平臺(tái),使學(xué)校教育和臨床實(shí)踐緊密結(jié)合,縮短護(hù)生向護(hù)士轉(zhuǎn)變的歷程,解決了護(hù)士的繼續(xù)教育問題。目前,國際上大多數(shù)發(fā)達(dá)國家和地區(qū)高等教育學(xué)府,利用現(xiàn)代科技技術(shù)和現(xiàn)代管理理念,建立“真正意義上的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)模擬中心(Medical Simulation Center, MSC)”――即數(shù)字化醫(yī)院(Digital Hospital)已成為系統(tǒng)性規(guī)劃和建設(shè)醫(yī)學(xué)模擬培訓(xùn)場所的主要潮流[3]。
我國在1995年啟動(dòng)金衛(wèi)網(wǎng)建設(shè),金衛(wèi)網(wǎng)已建成并投入使用的有虛擬護(hù)理中心、虛擬醫(yī)療中心和虛擬藥學(xué)中心等,人們可查詢醫(yī)學(xué)知識,并享受到醫(yī)療咨詢服務(wù)[4]。目前國內(nèi)多家院校和網(wǎng)站建立的虛擬醫(yī)院主要提供醫(yī)學(xué)信息、服務(wù)咨詢、題庫等服務(wù)。近來,護(hù)理教育學(xué)者嘗試將數(shù)字化平臺(tái)直接應(yīng)用于教學(xué)過程,如第二軍醫(yī)大學(xué)應(yīng)用CPR-D技能培訓(xùn)系統(tǒng)(專業(yè)版)開展急救技能培訓(xùn)及考核,并將虛擬系統(tǒng)和模擬人結(jié)合起來進(jìn)行急救技能的單項(xiàng)技能訓(xùn)練(BLS)、團(tuán)隊(duì)復(fù)蘇訓(xùn)練(ACLS);中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院將Blackboard數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)應(yīng)用于手術(shù)護(hù)理教學(xué)[5];大連醫(yī)科大學(xué)利用Uecourse平臺(tái)建立《組織學(xué)與胚胎學(xué)》數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)[6];這些針對單項(xiàng)護(hù)理技能或課程的虛擬教學(xué),提高了教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)能力。復(fù)旦大學(xué)護(hù)理學(xué)院更是圍繞“護(hù)理學(xué)核心課程”進(jìn)行改革建立了“護(hù)理實(shí)踐中心管理系統(tǒng)”平臺(tái)(http://nursingfudaneducn)[7]。開放式護(hù)理教學(xué)模式更大程度上促進(jìn)學(xué)生對護(hù)理技能的自主學(xué)習(xí)和反復(fù)學(xué)習(xí),但是如何在實(shí)現(xiàn)國外先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)本土化的基礎(chǔ)上,建設(shè)更好的適用于我國國情和發(fā)展需要的旨在提高護(hù)理人才綜合素質(zhì)的教育模式和教學(xué)平臺(tái)仍是國內(nèi)護(hù)理教育研究的焦點(diǎn)和改革熱點(diǎn)。
2數(shù)字化醫(yī)院護(hù)理教學(xué)平臺(tái)的探索性構(gòu)建
基于以上分析,本院于2012年逐步構(gòu)建了初具規(guī)模的數(shù)字化模擬醫(yī)院護(hù)理教學(xué)平臺(tái),并已投入使用,具體構(gòu)建策略包括以下四個(gè)主要方面。
21綜合課程改革當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)模擬臨床案例中專門針對護(hù)理專業(yè)的內(nèi)容較少,且由于國情和習(xí)慣的不同,與我國目前臨床常規(guī)用藥和治療方案存在一定的差異,因此,國外的教材和技術(shù)需要消化吸收后實(shí)現(xiàn)本土化。在廣東省教育科研項(xiàng)目的資助和學(xué)院的全力支持下,建立以系主任為組長、護(hù)理學(xué)專業(yè)專職教師為成員的數(shù)字化醫(yī)院教學(xué)平臺(tái)建設(shè)小組,任務(wù)包括綜合課程改革、平臺(tái)建設(shè)與管理、數(shù)據(jù)庫的管理與醫(yī)院、師資隊(duì)伍的培訓(xùn)等幾個(gè)方面。其中,綜合課程改革是以我國現(xiàn)有護(hù)理專業(yè)人才培養(yǎng)方案為依據(jù),在引進(jìn)和借鑒國內(nèi)外先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和課程體系設(shè)置的同時(shí)擁有臨床專家和教育專家、富有豐富數(shù)字化技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的同行共同參與,綜合分析整合各項(xiàng)資料,編寫出一套更適合我國當(dāng)前護(hù)理人才培養(yǎng)的先進(jìn)護(hù)理學(xué)專業(yè)教材,并在此基礎(chǔ)上確定數(shù)字化醫(yī)院護(hù)理教學(xué)平臺(tái)建設(shè)的基本方案。
22數(shù)字化醫(yī)院信息平臺(tái)建設(shè)為滿足平時(shí)學(xué)校理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求,以及更好地實(shí)現(xiàn)與臨床實(shí)習(xí)/工作的無縫銜接,數(shù)字化醫(yī)院信息平臺(tái)分為以下幾個(gè)模塊。
221數(shù)字化教學(xué)模塊包括課堂教學(xué)PPT、精品課程、電子教材、作業(yè)、答疑、試題庫、互動(dòng)討論、智能知識庫以及前沿相關(guān)知識庫,并具有遠(yuǎn)程功能,既可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生隨時(shí)性學(xué)習(xí)、連續(xù)性學(xué)習(xí)和開拓性學(xué)習(xí),又方便與教師在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中及時(shí)指導(dǎo)和交流。
222實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊將虛擬技術(shù)和高端模擬人相連接,可以進(jìn)行單項(xiàng)護(hù)理技能的教學(xué),還可以對病例模擬進(jìn)行仿真演練,從而培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能、臨床思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。
223虛擬醫(yī)院應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)建立一個(gè)類似于動(dòng)畫游戲的模擬真實(shí)醫(yī)院和診療程序的虛擬醫(yī)院,包括模擬不同的發(fā)病場景和完整的醫(yī)院部門設(shè)置,重點(diǎn)突出護(hù)理專業(yè)人才所需技能,如現(xiàn)場急救、護(hù)理文書書寫、健康評估和護(hù)理診斷、護(hù)理方案的制定和實(shí)施等。學(xué)生可以選擇不同的病例進(jìn)入學(xué)習(xí),并可提供及時(shí)指導(dǎo)和信息反饋。
224科學(xué)研究模塊連接學(xué)校圖書館電子圖書數(shù)據(jù)庫,方便師生進(jìn)行資料的查詢和利用;師生可以利用數(shù)字化平臺(tái)科研成果,展示學(xué)術(shù)報(bào)告、專題講座、專項(xiàng)實(shí)驗(yàn)和學(xué)科前沿,及時(shí)把握學(xué)科研究動(dòng)態(tài),并可進(jìn)行交流與討論,實(shí)現(xiàn)資源共享、取長補(bǔ)短、互相促進(jìn)的目的。具體的構(gòu)建策略如下:①充分利用學(xué)校計(jì)算機(jī)房,建成覆蓋全院的網(wǎng)絡(luò)并與因特網(wǎng)聯(lián)通,實(shí)現(xiàn)本院網(wǎng)絡(luò)中心和課室多媒體設(shè)施等的信息化建設(shè),并可方便學(xué)生使用自己的電腦和手機(jī)等設(shè)備進(jìn)行自主學(xué)習(xí);②針對護(hù)理專業(yè)人才培養(yǎng)要求和臨床購買有效的、可操作的醫(yī)學(xué)教學(xué)軟件,實(shí)現(xiàn)利用理論指導(dǎo)、專業(yè)技能、綜合素質(zhì)的信息化教學(xué),實(shí)現(xiàn)管理的信息化;購買和建立護(hù)理專業(yè)適用的集數(shù)字圖書館、電子文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫、國內(nèi)外醫(yī)學(xué)網(wǎng)站、管理用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、醫(yī)療資源庫、電子病例庫、考試題庫等常用數(shù)據(jù)庫,更方便學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)效果評價(jià);③與專業(yè)軟件公司合作,利用多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)將與護(hù)理教學(xué)有關(guān)的文字、圖片、聲音、視頻、動(dòng)畫等素材恰當(dāng)?shù)亟Y(jié)合起來,制作成高級動(dòng)畫游戲進(jìn)行教學(xué),實(shí)現(xiàn)各種病癥及治療、護(hù)理效果的仿真再現(xiàn),為學(xué)習(xí)者提供現(xiàn)實(shí)仿真環(huán)境、仿真病例、病情變化、緊急處理等關(guān)鍵技術(shù),達(dá)到醫(yī)療護(hù)理的模擬技術(shù)操作可執(zhí)行,并能通過信息反饋技術(shù)檢驗(yàn)操作的準(zhǔn)確性。④加強(qiáng)與母校和其他具有高等護(hù)理專業(yè)的院校以及實(shí)踐教學(xué)基地之間的交流與合作,實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享。
23師資隊(duì)伍的培養(yǎng)通過培訓(xùn)、外派學(xué)習(xí)和臨床進(jìn)修等多種形式加強(qiáng)專職教師理論知識和實(shí)踐技能的學(xué)習(xí),從而掌握前沿的護(hù)理動(dòng)態(tài)和臨床常見病例的常規(guī)護(hù)理方案,掌握先進(jìn)的教學(xué)方法,樹立先進(jìn)的教學(xué)理念。設(shè)立專門崗位實(shí)現(xiàn)專業(yè)人員對系統(tǒng)的維護(hù)。培訓(xùn)內(nèi)容主要包括:信息化時(shí)代醫(yī)學(xué)理論、醫(yī)療方法、多媒體應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)操作、系統(tǒng)維護(hù)等技術(shù)。成立以系主任為領(lǐng)導(dǎo)、專職教師和實(shí)驗(yàn)員為成員的教學(xué)小組,共同商討確定教學(xué)方案和教學(xué)內(nèi)容,并明確職責(zé),按照內(nèi)容劃分版塊確定總負(fù)責(zé)人和分管教師,制定教學(xué)計(jì)劃和實(shí)施具體教學(xué)任務(wù)。
24相關(guān)制度的建立制定一套完善的促進(jìn)數(shù)字化平臺(tái)建設(shè)和維持良好運(yùn)作的管理制度。例如,對專職任課教師參加培訓(xùn)的強(qiáng)制性措施,考核合格者才能進(jìn)行任教;對師生積極進(jìn)行數(shù)字化教學(xué)改革和積極參加資源庫建設(shè)等的鼓勵(lì)措施;院系對數(shù)字化平臺(tái)建設(shè)和運(yùn)轉(zhuǎn)投入的經(jīng)費(fèi)保障措施等方面的制度。
1 臨床技能開放性實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行的意義
臨床技能實(shí)驗(yàn)室是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生臨床動(dòng)手能力的重要訓(xùn)練基地。然而傳統(tǒng)的臨床技能實(shí)驗(yàn)教學(xué)由于受課時(shí)限制,學(xué)生不能在實(shí)驗(yàn)課內(nèi)充分練習(xí);且采用灌輸式教學(xué)法,學(xué)生單純模仿,無法調(diào)動(dòng)其主觀能動(dòng)性,不利于學(xué)生動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[1]。開放性實(shí)驗(yàn)室就是要對傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行改革,實(shí)行開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué),可使學(xué)生根據(jù)自身情況安排學(xué)習(xí)內(nèi)容,變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí),其針對性強(qiáng)、形式新穎、氣氛活躍,容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,讓學(xué)生在掌握知識、技能的同時(shí)鍛煉了動(dòng)手能力及創(chuàng)新能力;同時(shí)也適應(yīng)了社會(huì)對醫(yī)學(xué)專業(yè)畢業(yè)生知識、技能要求日益增長的需要。
2 開放性實(shí)驗(yàn)室的組織與管理
2.1 建立開放性實(shí)驗(yàn)室管理制度
嚴(yán)格的規(guī)章制度是實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)行的保障。為加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室開放后的管理,臨床技能實(shí)驗(yàn)室制定了開放性實(shí)驗(yàn)室管理制度,設(shè)立專人負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)室的日常管理、衛(wèi)生安全,定期對實(shí)驗(yàn)室內(nèi)儀器、設(shè)備、物品進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng),保障了開放性實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)行。學(xué)生可根據(jù)實(shí)際需要填寫開放實(shí)驗(yàn)室申請表,在保證完成正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)的前提下,由實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員安排開放時(shí)間和內(nèi)容。學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室必須遵守實(shí)驗(yàn)室的各項(xiàng)規(guī)定,每次實(shí)驗(yàn)前必須簽名,結(jié)束后要清點(diǎn)物品。對于違反規(guī)定的學(xué)生,按規(guī)定追究其相應(yīng)責(zé)任。
2.2 加強(qiáng)開放性實(shí)驗(yàn)室設(shè)施建設(shè)
為適應(yīng)新時(shí)期對高素質(zhì)醫(yī)學(xué)人才的需求,實(shí)驗(yàn)室建立和完善了模擬病房、模擬手術(shù)室和臨床各科實(shí)驗(yàn)室,在規(guī)模、形式和種類上盡量做到與醫(yī)院實(shí)際相符,使學(xué)生有身臨其境的感覺。建立了臨床技能綜合訓(xùn)練室,并配備了心肺聽診、腹部觸診技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)各40套,心肺復(fù)蘇仿真標(biāo)準(zhǔn)化患者10套,綜合穿刺與叩診仿真標(biāo)準(zhǔn)化患者14套。在此基礎(chǔ)上,還購置了呼吸機(jī)、除顫儀、高級氣管插管訓(xùn)練模型、電腦輸液泵、創(chuàng)傷急救模擬人、新生兒高級護(hù)理及CPR訓(xùn)練模型、手術(shù)顯微鏡等。這些教學(xué)設(shè)備為開放性實(shí)驗(yàn)室提供了設(shè)施保障。
2.3 培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)教師
建設(shè)一支既有理論基礎(chǔ)、又有實(shí)踐能力的實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍是開放性實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)行的保證。實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中尤為重要[2]。因此,實(shí)驗(yàn)室有計(jì)劃、有針對性地選派中青年實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員進(jìn)修、學(xué)習(xí),提高其專業(yè)理論知識及技能操作水平,改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,運(yùn)用現(xiàn)代教育理論,通過啟發(fā)式導(dǎo)學(xué),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)習(xí)積極性,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
3 實(shí)驗(yàn)室開放的實(shí)施
3.1 實(shí)驗(yàn)室開放的對象和時(shí)間
對全院臨床醫(yī)學(xué)、麻醉學(xué)、護(hù)理學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)專業(yè)本、??粕脱芯可鷮?shí)行開放。開放時(shí)間為周一至周五的業(yè)余時(shí)間及晚自習(xí),周末全天開放。
3.2 實(shí)驗(yàn)室開放內(nèi)容
每學(xué)期開學(xué)前實(shí)驗(yàn)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱要求,合理安排開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,確定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,使學(xué)生通過反復(fù)練習(xí)鞏固理論知識,提高實(shí)際操作能力。正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)主要是各單項(xiàng)操作步驟、程序及方法的訓(xùn)練和掌握,如無菌術(shù)、問診、體格檢查、各種穿刺等。課程結(jié)束時(shí)將本學(xué)期所學(xué)的操作技能進(jìn)行集中全面練習(xí),學(xué)生也可自由選擇操作項(xiàng)目,有針對性地進(jìn)行訓(xùn)練。實(shí)習(xí)前強(qiáng)化訓(xùn)練時(shí),指導(dǎo)學(xué)生開展設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn),由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師提出實(shí)驗(yàn)的目的和要求,學(xué)生自行選擇實(shí)驗(yàn)課題,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、步驟,書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,為今后從事科學(xué)研究奠定基礎(chǔ)。
3.3 實(shí)驗(yàn)室開放形式
隨著臨床技能訓(xùn)練理念的更新,并根據(jù)臨床實(shí)際和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、場地情況,我們設(shè)計(jì)了不同實(shí)驗(yàn)室開放形式,滿足學(xué)生的需要。
3.3.1 學(xué)生對練 安排學(xué)生每2~3人為一組,進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的門診模塊、手術(shù)模塊、單項(xiàng)操作模塊,依次擔(dān)任醫(yī)生、患者(或助手)和評判者的角色進(jìn)行輪回練習(xí)。
3.3.2 多媒體仿真模擬人練習(xí) 心肺聽診、腹部觸診、心肺復(fù)蘇、各種穿刺術(shù)是所有臨床醫(yī)生必須掌握的臨床基本技能之一。在實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的指導(dǎo)下,醫(yī)學(xué)生利用電子仿真模擬人,反復(fù)的進(jìn)行心肺聽診、腹部觸診、心肺復(fù)蘇、各種穿刺術(shù)技能練習(xí)。
3.3.3 虛擬診斷系統(tǒng)練習(xí) 虛擬診斷系統(tǒng)是通過在電腦中創(chuàng)建各種虛擬患者,學(xué)生可通過人機(jī)對話的方式獲得問診、虛擬體格檢查以及各種輔助檢查的體驗(yàn),并通過綜合分析做出初步診斷,可以鍛煉學(xué)生的臨床診斷思維能力。
3.4 實(shí)驗(yàn)室開放效果
為了了解實(shí)驗(yàn)室開放的效果,我們采用不記名、隨機(jī)發(fā)表的形式對100名不同年級、專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查,結(jié)果顯示:①所以學(xué)生都認(rèn)為有必要對臨床技能實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行開放。②通過開放實(shí)驗(yàn)室,認(rèn)為對于掌握臨床操作技能、提高動(dòng)手能力有極大幫助的學(xué)生占95%。③對開放實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目安排滿意的學(xué)生達(dá)90%。④對開放實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備、物品準(zhǔn)備的滿意率達(dá)90%。⑤對開放實(shí)驗(yàn)室教師的指導(dǎo)滿意率達(dá)96%。
通過調(diào)查結(jié)果證明,開放性實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)創(chuàng)造了良好的環(huán)境,能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,極大提高了學(xué)生的動(dòng)手能力,使學(xué)生能扎實(shí)掌握臨床基本操作技能,培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
4 體會(huì)
經(jīng)過幾年的探索和實(shí)踐,研究總結(jié)出了適合臨床技能開放性實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行的模式,從而使開放性實(shí)驗(yàn)室管理走上了科學(xué)化、規(guī)范化和制度化的軌道。開放性實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行模式改變了原有的實(shí)驗(yàn)室管理體制,自由、靈活的教學(xué)方法使實(shí)驗(yàn)室資源得到充分利用,不但為學(xué)生提供了臨床技能操作訓(xùn)練的機(jī)會(huì),而且加深了學(xué)生對專業(yè)理論知識的理解,增強(qiáng)了醫(yī)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力,鞏固和強(qiáng)化臨床基本操作技能,使學(xué)生的主觀能動(dòng)性得到充分發(fā)揮、綜合能力得到全面提高,給醫(yī)學(xué)生提供更多適合自己特點(diǎn)的實(shí)踐與創(chuàng)新的機(jī)會(huì)。這種運(yùn)行模式和教學(xué)形式受到廣大師生的認(rèn)同和歡迎,它使我院的臨床技能實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量得到了較大提高。
參 考 文 獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:信息化;臨床技能實(shí)驗(yàn)教學(xué);建設(shè)
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)02-0019-02
國家級臨床技能實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè),可以加快實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和實(shí)驗(yàn)室建設(shè),促進(jìn)優(yōu)勢資源整合與共享,提升辦學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量。2008年遵義醫(yī)學(xué)院臨床技能實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心被評為國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)單位。在此基礎(chǔ)上,中心購置設(shè)備,加快與附屬醫(yī)院信息化平臺(tái)的連接,實(shí)現(xiàn)信息適時(shí)傳輸,為臨床技能實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了有力保障。2012年通過教育部專家組的合格驗(yàn)收,成為國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。作為經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)和非部屬及重點(diǎn)院校,中心的信息化建設(shè)及管理值得借鑒和推廣。
一、信息化建設(shè)目標(biāo)
信息化建設(shè)是充分利用現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和手段,模擬臨床真實(shí)環(huán)境,是學(xué)生早接觸臨床的重要手段,以滿足臨床多專業(yè)教學(xué)需要。遵義醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院是衛(wèi)生部以電子病歷為核心醫(yī)院信息化建設(shè)試點(diǎn)單位,醫(yī)院建成了以電子病歷、圖像儲(chǔ)存及傳輸為基礎(chǔ)的信息化管理系統(tǒng),具有充分的信息資源,實(shí)現(xiàn)臨床實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心與附屬醫(yī)院信息的適時(shí)傳輸,使學(xué)習(xí)貼近臨床,方便教學(xué),有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。
二、信息化建設(shè)功能設(shè)計(jì)
信息化模塊設(shè)計(jì)思路:用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)及多媒體技術(shù),開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、多媒體教學(xué)、虛擬技術(shù)教學(xué);將先進(jìn)的外科手術(shù)視頻直播系統(tǒng)、PACS/RIS系統(tǒng)直接運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué),實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化、信息化。
三、信息化功能模塊建設(shè)
1.影像學(xué)模塊建設(shè),醫(yī)學(xué)影像學(xué)實(shí)驗(yàn)室于2008年建立了全數(shù)字化影像圖像教學(xué)系統(tǒng),與附屬醫(yī)院的PACS及RIS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)了附屬醫(yī)院的臨床資源與實(shí)驗(yàn)教學(xué)無縫連接。該實(shí)驗(yàn)室具有圖文信息傳達(dá)清晰、信息量大、內(nèi)容豐富、生動(dòng)形象等優(yōu)點(diǎn),教師運(yùn)用該系統(tǒng)可充分利用附屬醫(yī)院影像學(xué)科豐富的臨床病例資料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生可以利用該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)報(bào)告和臨床影像診斷報(bào)告練習(xí),教師可以在電腦上直接作出評價(jià)及修改,學(xué)生可以很快查到教師的意見,提高了教學(xué)質(zhì)量和效率,真正實(shí)現(xiàn)了資源共享、臨床為教學(xué)服務(wù)。
2.虛擬腔鏡模塊建設(shè),虛擬腔鏡訓(xùn)練室由腹腔鏡手術(shù)模擬器和內(nèi)窺鏡診療模擬器組成。腹腔鏡手術(shù)模擬器集合基本縫合與高級縫合訓(xùn)練模塊、腹腔鏡膽囊切除術(shù)分布操作訓(xùn)練模塊、婦科手術(shù)模塊、直結(jié)腸手術(shù)模塊、基本技能訓(xùn)練模塊、獨(dú)立模塊等;內(nèi)窺鏡診療模擬器包括上下消化道內(nèi)窺鏡模塊、乙狀結(jié)腸鏡模塊、基本支氣管鏡檢查、診斷及急診支氣管鏡檢查、基本技能訓(xùn)練模塊、緊急出血處理模塊、ERCP模塊等。借助這一平臺(tái),可進(jìn)行多學(xué)科功能性臨床技能培訓(xùn)。每個(gè)模塊包括若干病例,難度逐漸增加。此外,該系統(tǒng)包含大量的教學(xué)內(nèi)容,可在每次訓(xùn)練之前進(jìn)行復(fù)習(xí)。虛擬腔鏡實(shí)驗(yàn)室還對附屬醫(yī)院的住院醫(yī)師、研究生、規(guī)培生、進(jìn)修人員開放。使用腹腔鏡手術(shù)模擬器和內(nèi)窺鏡診療模擬器,學(xué)員可以在一個(gè)安全、可控制的環(huán)境下練習(xí)器械操作,適應(yīng)腹腔鏡、內(nèi)窺鏡的操作界面以提高操作技巧,縮短了臨床過渡期。
3.診斷學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng),以多媒體編程技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為基礎(chǔ),應(yīng)用語義識別、TTS發(fā)音、動(dòng)態(tài)圖形識別和多種視頻、音頻素材將臨床工作中涉及的大量信息進(jìn)行整合,使其相互聯(lián)系起來構(gòu)建了一個(gè)仿真的臨床技能培訓(xùn)和診斷思維環(huán)境,采取人機(jī)交互方式實(shí)施實(shí)驗(yàn),具有創(chuàng)新性、交互性、智能性、仿真性、開放性和可擴(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn)。遵義醫(yī)學(xué)院診斷學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室以病人為主體,系統(tǒng)管理員(老師)通過網(wǎng)絡(luò)登錄服務(wù)器后臺(tái)管理,設(shè)置虛擬病人的各種體征參數(shù)。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)在客戶端登錄后,對已經(jīng)設(shè)置好的虛擬病人進(jìn)行病史采集、體格檢查、化驗(yàn)檢查、心電圖檢查及影像學(xué)檢查等,分析結(jié)果,判斷虛擬病人的患病情況,從而考察學(xué)生綜合運(yùn)用診斷學(xué)知識的能力。該實(shí)驗(yàn)室借助現(xiàn)代教育技術(shù),構(gòu)建一個(gè)仿真的臨床技能培訓(xùn)和診斷思維環(huán)境,徹底打破了空間、時(shí)間的限制,突破實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn),激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的臨床思維能力。
4.外科手術(shù)視頻直播系統(tǒng),外科手術(shù)視頻直播系統(tǒng)是通過手術(shù)室的攝像機(jī)、音視頻網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、傳輸設(shè)備、接收設(shè)備等,將整臺(tái)手術(shù)過程從微觀到醫(yī)生操作的場景進(jìn)行同步直播,使學(xué)生或觀摩手術(shù)者在手術(shù)室外的區(qū)域能同步觀看手術(shù)的全過程。學(xué)生或觀摩手術(shù)者不僅可以看到手術(shù)的實(shí)時(shí)畫面,真實(shí)觀看手術(shù)的全過程,還可以通過觀看醫(yī)生與醫(yī)生、醫(yī)生與護(hù)士的對話以及他們之間的協(xié)調(diào)合作了解到手術(shù)過程中的實(shí)時(shí)情況及注意事項(xiàng)等。通過外科手術(shù)視頻直播系統(tǒng)能清晰地觀看手術(shù)醫(yī)生的操作過程和聆聽醫(yī)生的講解,實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化手術(shù)示范教學(xué),提高了外科手術(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量,大大增加了學(xué)生觀看手術(shù)過程的機(jī)會(huì),為醫(yī)學(xué)生進(jìn)入臨床實(shí)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
5.實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站建設(shè),實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站建設(shè)可為實(shí)驗(yàn)教學(xué)科研提供強(qiáng)有力的保障,并且是實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)的支柱點(diǎn)之一。本中心建立了臨床技能實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)站以及各實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)頁,定期對網(wǎng)頁數(shù)據(jù)及內(nèi)容進(jìn)行更新。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件、實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排、視頻資料等均實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化,同時(shí)開辟了實(shí)驗(yàn)室開放預(yù)約欄目,設(shè)置了實(shí)驗(yàn)開放項(xiàng)目、開放時(shí)間等。通過網(wǎng)上平臺(tái),反饋實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息,加強(qiáng)了師生間的聯(lián)系與交流;加強(qiáng)了中心與實(shí)驗(yàn)室之間、各實(shí)驗(yàn)室相互之間的交流與信息互通。
四、信息化管理
1.建立管理制度,為使中心在信息化管理上制度化、規(guī)范化,提高實(shí)驗(yàn)室綜合效能,因此,中心制訂了一系列信息化管理的規(guī)章制度,如:實(shí)驗(yàn)室信息化安全管理制度、影像學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理制度、虛擬腔鏡實(shí)驗(yàn)室管理制度、診斷學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室管理制度、外科手術(shù)學(xué)視頻直播系統(tǒng)管理制度等,以確保信息化實(shí)驗(yàn)室及各功能模塊的有序運(yùn)行。
2.完善實(shí)驗(yàn)室開放運(yùn)行機(jī)制,建立實(shí)驗(yàn)室開放的基本制度和運(yùn)行機(jī)制是實(shí)驗(yàn)室開放工作正常開展的基本保證。中心實(shí)行實(shí)驗(yàn)室定時(shí)開放、網(wǎng)上預(yù)約開放的運(yùn)行機(jī)制,為學(xué)生自主學(xué)習(xí)以及面向社會(huì)開放提供方便。學(xué)生可以按照自己的時(shí)間安排通過校園網(wǎng)絡(luò)登錄實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站預(yù)約想要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),使實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源得到了合理高效分配;同時(shí),該系統(tǒng)還可對教學(xué)效果進(jìn)行反饋評價(jià),有利于學(xué)生與老師之間的有效溝通,既節(jié)省時(shí)間,又大幅提高了實(shí)驗(yàn)室的利用率。
充分應(yīng)用醫(yī)院信息化建設(shè)成果,提高臨床技能實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平,是醫(yī)學(xué)教育的必然過程。我院臨床技能實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心將進(jìn)一步加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)化、信息化平臺(tái)的建設(shè)與管理,尤其是實(shí)驗(yàn)室對數(shù)據(jù)和內(nèi)容及時(shí)更新,使其更加適應(yīng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育的需要。
參考文獻(xiàn):
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基金項(xiàng)目:遵義醫(yī)學(xué)院教學(xué)教改革項(xiàng)目(F-554)。
[關(guān)鍵詞] 仿真;數(shù)字化;醫(yī)學(xué)影像學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué);教學(xué)平臺(tái)
[中圖分類號] G423.06 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]C [文章編號]1673-7210(2011)04(b)-122-03
Application research of digital simulation system in medical imaging teaching
LIANG Minghui, WANG Xiaodong, XIA Liding
Qiqihar Medical University Institute of Technology, Heilongjiang Province,Qiqihar 161006, China
[Abstract] Objective: To discuss the advantages of experimental platform of digital in the medical imaging teaching. Methods: The authors maked the four network technologies as major carriers and the main tool [P2P network video streaming media technology, computer supported collaborative work (CSCW), web service-based virtual display technology, standards-based DICOM 3.0 image transferring and processing technology] to change the case film into digital format. Courseware of medical imaging theory and self-made multimedia experimental courseware were stored on the servers, a digital platform for experimental teaching was created. Results: The author created the imaging database including simulation experiment operations, case retrieval and browsing, experimental report, teachers' examinations and other functions, and used the IE browser client access to relevant information for experimental teaching. Conclusion: The authors consider we should reform practice model of imaging, mobilize the students to enhance practical ability of students. The system bears the following advantages as easy to operate, intuitive, interactive, safe and reliable. To fully use modern medical imaging network platform for teaching practical lessons can improve their practice efficiency.
[Key words] Simulation; Digital; Medical imaging; Experimental teaching; Teaching platform
大型醫(yī)學(xué)影像設(shè)備在21世紀(jì)發(fā)展迅速,醫(yī)學(xué)影像學(xué)已成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的重要學(xué)科之一,在臨床醫(yī)療工作中離不開醫(yī)學(xué)影像對疾病進(jìn)行診斷。醫(yī)學(xué)影像學(xué)擁有的理論體系是信息科學(xué)、物理學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)等多學(xué)科相互交叉的學(xué)科。PACS系統(tǒng)的出現(xiàn)將醫(yī)學(xué)影像學(xué)帶入了數(shù)字化影像時(shí)代,把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐教學(xué)中,將醫(yī)學(xué)影像技術(shù)以數(shù)字仿真形式傳授給學(xué)生,將是未來主要的教學(xué)手段和教學(xué)改革方向。
醫(yī)學(xué)影像學(xué)中影像技術(shù)是教學(xué)中的重要組成部分,醫(yī)學(xué)影像學(xué)技術(shù)的核心是為臨床提供含有最大信息量的圖像,協(xié)助臨床醫(yī)生對疾病做出正確的診斷[1],基礎(chǔ)理論知識、基本實(shí)踐技能,是學(xué)生掌握不同的影像技術(shù)的堅(jiān)強(qiáng)后盾,為他們?nèi)蘸蟪浞肿匀绲卦谂R床工作中更好地為患者服務(wù)、為臨床工作服務(wù)打下基礎(chǔ)[2]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為實(shí)踐教育的主要組成部分之一,對于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力有著不可替代的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能夠理解鞏固理論教學(xué)內(nèi)容和增加感性認(rèn)識,幫助學(xué)生感受、理解知識的產(chǎn)生和發(fā)展過程,而且能夠?qū)W習(xí)和掌握必要的影像設(shè)備工程技術(shù)、影像成像原理、先進(jìn)設(shè)備和學(xué)科的基本研究方法,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力,是影像醫(yī)學(xué)生從理論學(xué)習(xí)走向臨床實(shí)踐的一個(gè)過渡階段。以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為實(shí)驗(yàn)環(huán)境,將X線原理實(shí)習(xí)課、CT原理實(shí)習(xí)課、MR原理實(shí)習(xí)課,大量、系統(tǒng)的經(jīng)病理或臨床證實(shí)的病例實(shí)現(xiàn)影像醫(yī)學(xué)資源共享。采用學(xué)生互動(dòng)、師生互動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)形式,建立高效的運(yùn)行機(jī)制,激勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí),自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),創(chuàng)造個(gè)性化學(xué)習(xí)的環(huán)境。
1 材料與方法
1.1材料
校園網(wǎng)主干為萬兆,連接桌面信息點(diǎn)全部為百兆。全網(wǎng)采用的是銳捷產(chǎn)品,服務(wù)器近40臺(tái),采用2臺(tái)8610交換機(jī)做核心設(shè)備,3臺(tái)7606和2臺(tái)57系列交換機(jī)作為匯聚設(shè)備,出口路由采用的是銳捷的NPE50-40可以提供≥200萬并發(fā)NAT會(huì)話數(shù)量,2臺(tái)1600防火墻分別放在出口和服務(wù)器群前面,保證了網(wǎng)絡(luò)的安全。采用3臺(tái)IDS設(shè)備很好的保證了對異常流量的監(jiān)控,全網(wǎng)的GSN安全解決方式保證了用戶網(wǎng)絡(luò)的安全??蛻魴C(jī)為30想臺(tái)式計(jì)算機(jī)(CPU Intel Pentium4 516 主頻2.93 GHz、二級緩存1 MB、800 MHz前端總線、內(nèi)存256 MB、80 GB SATA硬盤、17英寸液晶顯示器);操作系統(tǒng)為Microsoft Windows XP。
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1.2 方法
1.2.1 建立醫(yī)學(xué)影像資源庫
筆者主要通過附屬醫(yī)院和自己制作多媒體課件,共收集了200多種影像類別、300余病例、30 000余幅圖像和醫(yī)學(xué)物理學(xué)、醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)、醫(yī)用電子學(xué)、影像設(shè)備學(xué)、物理學(xué)課程教學(xué)課件。在基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)有X線原理實(shí)習(xí)課、CT原理實(shí)習(xí)課、MR原理實(shí)習(xí)課等。診斷實(shí)踐教學(xué)有病例討論課模塊:神經(jīng)系統(tǒng)病例討論課,五官及頸部病例討論課,呼吸系統(tǒng)病例討論課,循環(huán)系統(tǒng)病例討論課,消化系統(tǒng)病例討論課,泌尿系統(tǒng)病例討論課,生殖系統(tǒng)病例討論課,骨、關(guān)節(jié)和軟組織病例討論課,乳腺、腎上腺及腹膜后腫瘤病例討論課,介入放射學(xué)病例討論課。教學(xué)互動(dòng)形式活潑、操作方便。
1.2.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
1.2.2.1 P2P網(wǎng)絡(luò)視頻流媒體技術(shù)通過直接信息交換,共享計(jì)算機(jī)資源和服務(wù),對等計(jì)算機(jī)兼有客戶機(jī)和服務(wù)器的功能,各對等計(jì)算機(jī)之間通過直接互聯(lián)實(shí)現(xiàn)信息、處理器、存儲(chǔ)甚至高速緩存等資源的全面共享,無需依賴集中式服務(wù)器支持,消除信息孤島和資源孤島。
1.2.2.2 計(jì)算機(jī)協(xié)同交互技術(shù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和多媒體環(huán)境下,一個(gè)群體協(xié)同工作完成一項(xiàng)共同的任務(wù),它的目標(biāo)是要設(shè)計(jì)支持各種各樣的協(xié)同工作的應(yīng)用系統(tǒng)。CSCW技術(shù)在中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的成功應(yīng)用,為在時(shí)空上分散的師生提供了一個(gè)“互視”和“同步”的協(xié)同工作仿真環(huán)境,達(dá)到了良好的教學(xué)效果。
1.2.2.3 基于Web Service的虛擬展示技術(shù)Web Service 是將軟件做成服務(wù),遵從相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),讓不同的系統(tǒng)可以跨平臺(tái),彼此相互兼容,具有無縫通信和數(shù)據(jù)共享的能力。Web Service 技術(shù)通過結(jié)構(gòu)化的XML文檔,采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,能夠方便快捷準(zhǔn)確地傳遞信息、交換數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)信息資源的有效整合?;赪eb Service的虛擬展示技術(shù)在中心實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,為學(xué)生提供了豐富的數(shù)字仿真醫(yī)學(xué)影像知識,豐富的教學(xué)手段與內(nèi)容。
1.2.2.4 基于DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn)的影像傳輸與處理技術(shù)DICOM 3.0是一個(gè)通用的標(biāo)準(zhǔn),是允許醫(yī)學(xué)圖像在檢查儀器、電腦和醫(yī)院之間進(jìn)行交換的一組規(guī)則,能滿足高速傳輸圖像、文字、表格、數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)圖像以及聲音的需要[3-5]。所有病例圖像在其存儲(chǔ)、傳輸以及顯示的過程中都是完全遵循DICOM 3.0標(biāo)準(zhǔn),可以達(dá)到完美的無失真效果,并能在客戶端實(shí)現(xiàn)對圖像進(jìn)行自如的數(shù)字化操作。
2 結(jié)果
2.1 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)組件
系統(tǒng)組件包括2個(gè)服務(wù)器房,多媒體電子閱片室(共30臺(tái)計(jì)算機(jī))。軟件系統(tǒng)部署在服務(wù)器上,具備圖像上傳、圖像管理、圖像檢索與瀏覽、實(shí)驗(yàn)報(bào)告提交、教師批閱等功能。實(shí)驗(yàn)課程以及與實(shí)驗(yàn)課程相關(guān)的《醫(yī)學(xué)影像學(xué)》網(wǎng)絡(luò)課件、醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)網(wǎng)站、醫(yī)學(xué)影像網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫、自己制作的多媒體課件等均以數(shù)字信息的形式在網(wǎng)上。實(shí)驗(yàn)教學(xué)圖像資源按設(shè)備分X線、CT、MRI、核醫(yī)學(xué)、超聲5個(gè)大類,各大類按人體系統(tǒng)分呼吸、循環(huán)、消化、泌尿、生殖、骨關(guān)節(jié)、中樞神經(jīng)、五官、內(nèi)分泌9個(gè)部分;數(shù)據(jù)庫內(nèi)錄入了3萬多圖像及文本資料??蛻舳送ㄟ^IE瀏覽器訪問服務(wù)器,實(shí)行內(nèi)網(wǎng)完全開放、外網(wǎng)授權(quán)開放的管理辦法,方便學(xué)生上網(wǎng)實(shí)驗(yàn),該系統(tǒng)還具備其他多媒體教學(xué)系統(tǒng)、資源庫的共同優(yōu)點(diǎn)[6]。
2.2 數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用
2.2.1 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
學(xué)生在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)時(shí),操作簡便,會(huì)使用計(jì)算機(jī)就會(huì)使用本系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了培養(yǎng)動(dòng)手能力,學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)技能,深化物理知識的目的,實(shí)驗(yàn)中待測的物理量可以隨機(jī)產(chǎn)生,以適應(yīng)同時(shí)實(shí)驗(yàn)的不同學(xué)生和同一學(xué)生的不同次操作,見圖1。對實(shí)驗(yàn)誤差也進(jìn)行了模擬,以評價(jià)實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的優(yōu)劣,見圖2。
圖1 仿真實(shí)驗(yàn)儀器連接操作
2.2.2 臨床實(shí)踐教學(xué)
系統(tǒng)平臺(tái)臨床實(shí)踐部分由12個(gè)模塊組成,涵蓋了醫(yī)學(xué)影像的各個(gè)范疇,收集了300余病例、30 000余幅圖像里都是經(jīng)過精選并經(jīng)病理學(xué)檢查證實(shí)的病例,重點(diǎn)以常見病多發(fā)病為主,罕少見病及誤診病例亦屬重要組成部分,具有全文查找功能,分類索引功能和標(biāo)題分類進(jìn)行內(nèi)容檢索,見圖3。以同病異影,異病同影,同病不同的檢查手段,各自的影像特點(diǎn),診斷與鑒別診斷要點(diǎn)加以描述比較,以圖為主,描述為輔,以求達(dá)到圖文并茂,簡捷明了。在網(wǎng)上不但可自主實(shí)驗(yàn),還可在學(xué)生與學(xué)生之間展開合作實(shí)驗(yàn),如多名學(xué)生可遠(yuǎn)程共同完成某個(gè)病例的報(bào)告書寫,而且學(xué)生與學(xué)生同時(shí)還可有老師參與的情況下開展一些探索性的實(shí)驗(yàn),如總結(jié)某個(gè)病種的發(fā)病規(guī)律及影像學(xué)特點(diǎn),見圖4。
3 討論
為實(shí)現(xiàn)教育部提倡的“自主型學(xué)習(xí)、創(chuàng)新型學(xué)習(xí)”宗旨,利用醫(yī)學(xué)影像存檔與通訊系統(tǒng)(Picture Archive and Communication System,PACS)進(jìn)行醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)也成為醫(yī)學(xué)影像學(xué)教學(xué)方法改革和創(chuàng)新的一種新的趨勢[3,6]。筆者確立了“以醫(yī)工結(jié)合為基礎(chǔ),以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),將醫(yī)學(xué)影像知識以數(shù)字仿真的形式傳給學(xué)生”的教學(xué)改革新思路。通過計(jì)算機(jī)把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、教師指導(dǎo)和學(xué)生的操作有機(jī)地融合為一體,通過對實(shí)驗(yàn)環(huán)境的模擬,加強(qiáng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的物理思想和方法、儀器的結(jié)構(gòu)及原理的理解,并加強(qiáng)對儀器功能和使用方法的訓(xùn)練,培養(yǎng)設(shè)計(jì)思考能力和比較判斷能力,可以達(dá)到實(shí)際實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)的效果,對不同年級不同專業(yè)的醫(yī)學(xué)生有不同的實(shí)驗(yàn)方案與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,同時(shí)學(xué)生還可在網(wǎng)上開展實(shí)驗(yàn),實(shí)施個(gè)性化實(shí)驗(yàn)教學(xué),對啟迪學(xué)生科學(xué)思維和培養(yǎng)創(chuàng)新意識有積極的意義。該系統(tǒng)還具備其他多媒體教學(xué)系統(tǒng)、資源庫的共同優(yōu)點(diǎn)[7-8]。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)充分發(fā)揮了學(xué)生為學(xué)習(xí)主體的功能,數(shù)字化仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)踐性,將以前的學(xué)生跟著學(xué)校走的教學(xué)模式轉(zhuǎn)換成學(xué)校跟著學(xué)生走的新模式,是將醫(yī)學(xué)影像知識以數(shù)字化仿真的形式傳給學(xué)生的教學(xué)改革新思路,通過這種形式,學(xué)生的影像知識得到了逐步提高。
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