摘 要：医学是一门注重实践与理论相结合的专业，如何更好的培养医学生们成为一名有经验的临床医生，这是一个值得深思的问题。虚拟仿真教学平台可以极大的满足医学实践教育的需求，尤其在如今疫情的大背景下更是发挥了极大的作用。

关键词：虚拟仿真教学，医学，临床，科研

1.发展现状

1.1 行业国内外发展背景

VR技术最早可以追溯到美国上个年代，20世纪90年代末期 ，开展 了虚拟解剖学、 虚拟放射学及虚拟内窥镜学等学科的计算机辅助教学。从1989年美国提出“可视人体计划”展开数字化人体研究到2001年日本启动为期十年的人体测量国家数据库的建立，将近20年的时间，美国、韩国、德国、日本、澳大利亚等多个国家已经开展了一系列的研究与模型的建立。于国内，则起步较晚，从最初的着眼于航天和军事，到2001年开始逐步放眼于医学教育，再到2013年各种国家级虚拟实验实训中心的正式启动，其发展速度不容小觑。

自1999年开始，68所普通高校和中央广播电视大学试点开展的现代远程教育（简称网络教育）迅速发展，并已成为我国高等教育的重要组成部分。2013 年开始，我国连续3年共批准建设了100个国家级虚拟仿真实验教学中心。20余年来，网络教育理论教学的形式与载体不断迭代升级，实验教学却一直是限制专业设置和教学质量提升的瓶颈[1-2]。近30年来，我国的虚拟仿真教学系统已经初具模型并不断发展壮大形成了自己独有的体系，虚拟仿真平台也陆续的走进人们的视野，各大高校也相继的建立了自己的虚拟实验室，学者们也发现了其有着独一无二的教学价值。2020年疫情防控期间，各高校充分发挥虚拟仿真实验教学项目的在线学习优势，为无法返校的大学生提供在线实验学习资源，通过线上授课、学习等在线教学活动，保证了新冠疫情特殊时期的教学进度和教学质量[3]。

1.2行业发展情况

早在1993年的统计结果显示世界市场上出现的805个VR应用系统中就有49个应用于医学[3]。目前我国虚拟仿真实验教学的发展可大致划分为三个阶段，即2011-2015年的探索与尝试阶段、2016-2018年的开发与建设阶段以及 2019-2020年的应用与创新阶段。自从2013年教育部印发《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》，指出要“以共享优质实验教学资源为核心，以建设信息化实验教学资源为重点”，国家级虚拟仿真教学中心近几年在医学各个学科发挥着独特的作用[1-3]。

2.在医学教育中的作用

2.1 摆脱了医学设备的限制

对于影像、检验等专业的同学来说，设备的了解对于教学以及以后的职业发展来说至关重要。然而在高校中，由于设备的价格昂贵，能利用的数量有限，会导致一台机器需要同时给多数同学同时操作，同学们排队操作的过程极大的消耗了时间成本；此外这些大型仪器需要一定的场地和环境加以维护，这极大的加大了学校的资金投入给学校的教育增添了一定的负担，虚拟仿真教学平台可以很好的克服设备场地、数量以及时间的限制，提高了学生的参与度。当然，虚拟仿真平台对于展现内部结构也有很好的优势。在现实中我们不能将设备拆卸进行展现，又或者我们没有足够的大体老师让我们学习解剖结构，而虚拟仿真系统可以通过三维模型清晰具体的展现其内部结构，帮助同学们搭建脑中的立体模型，无论是从设备还是到具体的人体解剖结构，帮助同学们更好的结合理论与实践，打下夯实的基础[4-5]。

2.2 化抽象为具体

对于口腔专业同学来说，口腔检查内容繁多难以记忆，缺乏临床病人等众多问题，应用虚拟仿真技术可以将复杂的实验过程具象化，有利于同学们的理解与记忆；动画和自建口腔诊室，可以有效激发学生的学习兴趣；通过临床病例的模拟和构建的标准化病人，有利于培养学生的诊疗思维；基于实验操作过程跟踪记录的过程性和结果性评价，使教学、训练和考核更具数量化和标准化[6]。

3.在临床实践中的作用

3.1 在临床见习中的优势

2019年随着新冠疫情的爆发，在这个大背景下给医学临床见习教学带来了一定的冲击力。医院是一个对医学生们来说有很大感染的地方，而如何能够在疫情之下进行正常的见习教学，虚拟仿真平台提供了独特的作用。医学生们能够在不被感染的前提下，通过虚拟系统接触虚拟化病人，增加了同学们接触病人的机会，并且也能够保护同学们的自我安全；此外，它在临床见习中还有着其它的作用：在妇产科，通过接触虚拟病人而不是现实中的病人可以极大的保护患者的隐私；在麻醉科，由于需要给同学们展现具体的手术室麻醉过程，那么就会增加手术室进出的频率，由此增加手术室的感染率。当然，由于观摩的场所空间有限，往往会形成众多的见习学生挤在同一狭小的空间中，无法保证每位同学的参与度，虚拟仿真技术则可以较好的避免以上这些传统的局限性，发挥其自身的虚拟仿真作用，尽可能的调动同学们的参与度与积极性[7-8]。

3.2 在临床手术操作中的优势

虚拟仿真技术对于需要练习手术操作的医学生们来说是个福音。它具有百分之百的容错率，同学们不用担心因为技术的不熟练而对患者造成伤害，这样医生们在提高自我技术的同时也相对缓解了医患关系与纠纷；此外正因为其虚拟性，新手医生们可以反复操作直至熟练，这样积累许多经验增加肌肉记忆；当然，此技术还有着独特的一项优势就是相比较于在临床，新手医生们可以见到平时难以见到的罕见病例，我们可以在此系统中随意选择自己想要的特殊病例进行操作，病例多样复杂随意选择这给医生们带来了极大的帮助与挑战[9]。

4.在某些专业实验教学中的作用

医学生们在注重理论基础的同时，需要提高自身的实践素养。各大高校的许多专业都陆续开设对应的实验课程，然而对于某些专业来所，会面临许多困难与挑战。以医学微生物专业举例：项目多且涉及到许多活的病原体的培养与鉴定等内容，具有潜在的危险性；有些实验需培养较长的时间才可以观察到实验结果，给实验教学带来不便；受实验课堂的时间、实验材料、实验设施等条件的影响，一旦实验过程中出现失误，实验就会终止，很难进行补救。以上种种的限制导致学生可以自己动手的实验内容较少，一些基本的实验操作技能很难到达熟练掌握的要求。当然在别的实验中也会出现以上情况，例如：动物房数量少、成本高实验周期长、可能会有传播疾病的风险；中医专业中药材种类多、中药存储保管程序复杂、药材易过期发霉等特点，影响了教学实践中的中药饮片辨识能力、临床处方调配能力和职业素养的培养等，以上这些都会导致学生们无法参与整个实验过程，记忆碎片化难以形成系统，而虚拟仿真技术可以很好的解决以上的问题：①突破场地限制。我们无需花大成本去维护实验的环境，利用虚拟系统我们可以随时随地的进行。②节约动物成本，减少试验周期。某些实验的中间过程需要花费很长的时间去等待，而虚拟系统可以加速实验的进程，节约时间去做更多别的事情。3.突破疾病的传播几率。动物实验有传播某些疾病的可能性，利用虚拟系统可以很好的避免这种情况的发生，这样既保护了学生也保证了课程的进行[10-11]。

5.行业发展前景

5.1 深化智慧教育教学模式，培养新型新工科人才

2018年4 月，教育部公布了《教育信息化2.0 行动计划》（教技〔2018〕6号），明确提出以人工智能、大数据等新兴技术为基础，依托各类智能设备及网络，积极开展智慧教育创新研究和示范，推动新技术支持下教育的模式变革和生态重构，未来虚拟仿真系统依托这些新兴技术将会培养更多新工科型人才。 随着2019年4月“5G+虚拟仿真实验教学中心”在江苏省揭牌成立，意味着中国高等教育已经开启 5G 教学模式，未来5G技术的发展能够助力教育信息化实现跨越式发展，能够携手医学教育智慧化实现新的飞跃[12]。

5.2 打破师生教学主导地位，提升学生自主学习能力

传统教学中老师占据主导地位，老师教什么，学生学什么，被动填鸭式学习让部分同学丧失对于学习的兴趣以及课堂参与感。未来，随着虚拟仿真教学的深入发展，老师们不再占据主导地位，学生将会结合自身情况，个性化按照自己的兴趣去主动学习，只有调动了个人的学习积极性，才会更加了解未来想做什么，对于个人的职业生涯规划有着很大的帮助。虚拟仿真技术能够很好的将医学知识化抽象为具体化，极大的改善了教学的效率与效果。此外，虚拟仿真系统能够提高学生们的思维能力，提高课堂参与度，提升临床分析能力，未来将会培养新一批创新型医学人才。

5.3 行业目前存在的局限性

虽然虚拟仿真技术正在快速的发展，但相对于国外而言，仍然具有一定的局限性：①人机交互性不足②若教学内容比较“小众”，则缺乏相应的教学平台；若同一时间多数人登录平台，会造成服务器卡顿，网络崩塌等情况。③师生教学地位的转变还没有完全适应。④虚拟仿真系统注重个人能力提高的同时，降低了团队协作能力的提升。⑤学生缺乏自律性，不能很好的发挥系统培养自主学习性的功能。⑥开发软件的人员由于更加注重技术性，缺乏雄厚的医学知识作为基础[13]。

5.4 行业发展的建设性意见

5.4.1 虚实结合，以实为本，能实不虚

未来随着虚拟仿真技术以及各个新兴技术的发展与有机结合，势必会贯穿到实验的各个环节，但是对于医学领域而言，真实的临床环境与经历必不可少，我们应当采取以实为本，先虚后实，虚实结合的教学模式，不断培养学生自主学习能力，不断深入信息化教学。

5.4.2 扩大专业团队建设，形成独特的考核模式

未来建立知识丰富，技术本领过硬的专业教学团队，除了维护与发展虚拟教学系统外，形成统一的专业考核标准，鼓励师生们积极参与虚拟仿真教学系统的研究，激发学生的兴趣。

5.4.3 深化国际合作，扩宽学生视野

相较于国外的虚拟仿真技术，国内起步较晚，是我们学习的对象与合作的伙伴。未来虚拟仿真技术在发展的同时可以扩展国际合作，帮助同学们开阔国际化视野[14-15]。

6.总结

虚拟仿真技术正发生着日新月异的改变，与传统教学方法相比，虚拟仿真教学模式可以提升学生在课堂中的参与感和体验感，进而激发其学习的积极性，虚拟教学平台的仿真性和精良的程序制作可降低医学知识的抽象性，进一步提升教学的效率与学习效果。在未来，国家、教师、学生都将紧跟时代的发展做出相应的努力：加大对于硬件设施的投入、适应教学模式的转变以及适应新教学模式的转变，提高自身综合能力。

参考文献

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[15]柳洪洁，宋月鹏，马兰婷，张观山，张智龙，王征.国内外虚拟仿真教学的发展现状[J].教育教学论坛，2020（17）：124-126.

作者简介

史丹（1999-），女，安徽芜湖人，学士，研究方向：医学影像学。

基金项目： 2022年度校大学生科研资助金项目（WK2022XS04）。