虚拟仿真教学平台在本科生骨外科教学中的应用研究

［摘 要］ 为探讨虚拟仿真教学平台在本科生骨外科教学中的应用价值，选取南京医科大学本科四年级临床医学学生共60人为研究对象，随机分组：实验组30名，实施线上虚拟仿真教学平台教学；对照组30名，实施线下传统教学。教学结束后，两组学生都参加成绩考核，完成问卷调查。实验组临床思维和技能操作成绩均显著高于对照组（p＜0.05）。相较于传统教学，虚拟仿真教学更能提高学生的学习兴趣、增强临床技能和促进临床思维构建（p＜0.05）。虚拟仿真教学平台的应用在本科生骨外科教学中有显著作用，有助于提高整体教学效果和教学质量，提高学生的学习积极性，锻炼学生的临床思维能力和实践技能。

［关键词］ 虚拟仿真实验平台；医学教育；实验教学；骨外科；骨盆骨折

［基金项目］ 2021年度南京医科大学一流本科课程项目“严重骨盆创伤救治的虚拟仿真实验教学”（202136）；2023年度国家自然科学基金“瘦素受体神经元SH2B1基因的表达对骨关节炎脂肪因子调控的作用及在脑-关节轴中的机制研究”（82272544）

［作者简介］ 钱考亮（1998—），男，江苏南京人，南京医科大学第一附属医院骨科住院医师，南京医科大学第一临床医学院2021级骨外科专业硕士研究生，研究方向为骨科学教育；鲁 明（1982—），男，江苏南京人，药理学博士，南京医科大学基础医学院教授，副处长，主要从事医学教育研究；胡 军（1977—），男，江苏南京人，医学博士，南京医科大学第一附属医院骨科教授，博士生导师（通信作者），主要从事骨科学教育研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）18-0133-04 ［收稿日期］ 2023-09-18

在医学本科高等教育中，骨外科教学涉及的知识面广，且操作复杂，对学生的理论基础和实践能力都有较高的要求。严重骨盆创伤作为本科生骨外科教学中的重点和难点，因其疾病本身的复杂性、典型病例的难遇性、诊疗过程的复杂性，模拟真实场景难度较大，在校本科生难以从真实医疗场景了解该疾病，教学实践受限，学生的临床医学思维以及实践能力得不到锻炼［1］。高等教育是推动社会进步和发展的基础，为提高我国高等教育水平和质量，教育部启动了一流课程建设工程。依托一流课程建设工程，提高高等教育水平，建设教育强国，培养高素质医学人才迫在眉睫。

近年来，虚拟仿真教学平台凭借其良好的多感官沉浸体验、实时交互的便捷性和心理安全的实验环境，在临床教学中得到广泛应用［2］，该技术突破了常规临床教学在时间、空间、教学资源上的限制，解决了因实习对象特殊、实习教学资源难以重复再现等问题，在一定程度上提高了临床实践教学的效率和质量。然而，在运用平台教学过程中也暴露出相关挑战和问题，如技术限制及资源投入大，缺少面对面的实时互动与交流，难以形成良好的学习气氛，课堂反馈不及时、不准确等。对此，笔者选取南京医科大学2021级本科四年级临床医学专业学生进行对照研究，探究虚拟仿真技术在本科生严重骨盆创伤教学中的作用，以期提高本科生骨外科教学质量及教学效果。

一、资料与方法

（一）一般资料

选取南京医科大学2021级本科四年级临床医学专业学生共60人为研究对象，将60名学生随机分为对照组（n=30）和实验组（n=30）。其中，对照组采用线下传统教学方式进行教学，实验组采用线上虚拟仿真教学平台进行教学。两组学生一般资料比较差异无统计学意义（p＞0.05），两组学生基本情况见表1。

（二）方法

1.对照组采用传统教学法，具体如下：理论课进行常规的大班授课，教师按照教学大纲，结合病例对严重骨盆创伤的发病率、症状、体征、辅助检查、诊疗方法、预后等进行讲解和梳理，最后对课程进行总结并解答学生疑问；实践课教师先带领学生温习理论相关知识，讲授课程内容相关的临床技能操作，如骨盆骨折外固定方法、骨盆兜带固定方法等，教师采用示教法，学生通过教师的讲解，反复学习基本操作要领和操作步骤，对模型进行操作练习，最后回到教室进行总结并解答学生疑问。

2.实验组采用虚拟仿真技术教学法，具体如下：要求学生通过电脑下载虚拟仿真教学平台，学生通过操作演示视频熟悉仿真实验教学系统的使用方法后，在教师指导下进行虚拟仿真实验项目的操作。（1）基础知识储备。本实验项目提供了基本专业知识资源库、药理学资源库、病理生理学资源库、解剖学资源库、康复训练资源库等。学生在实验前先进行骨盆解剖、骨盆创伤的致病机制、失血性休克等相关理论知识学习，熟悉实验目的、原理、操作步骤、注意事项等。（2）虚拟仿真实验。此阶段借助虚拟仿真实验，综合运用解剖学、生理学、病理生理学、医患沟通、药理学、诊断学等知识，完成了严重骨盆创伤“紧急伤情处理”和“损伤控制复苏”两个递进式的实验模板。学生通过人机互动网络平台，逐步进行相应的仿真操作练习，学生不同的措施会引起虚拟人不同的病情变化，通过反复训练、分析、探索，评估病情、控制休克和实施手术治疗，促进其知识技能的融会贯通［3］。虚拟仿真实验中，实验包含两个虚拟场景：（1）紧急伤情处理：患者车祸伤，经救护车送至医院急诊，进入抢救室，接诊医生在抢救室进行病史采集（一般项目、现病史、既往史、个人史、家族史）、体格检查（视诊、触诊、动诊、量诊）、辅助检查（实验室检查、影像学检查）、初步诊断（失血性休克、骨盆骨折），同时紧急对患者进行失血性休克等诊疗，稳定患者生命体征，为下一步手术治疗做好准备。（2）损伤控制复苏：失血性休克患者经过接诊医生的紧急处理，生命体征暂时稳定，接诊医生和护士一起将伤者转运至手术室，手术医生进行术前准备，穿洗手衣、戴手术帽和口罩，用七步洗手法洗手，进行手术部位消毒、铺单，进行骨盆骨折外固定术。手术步骤主要包括确定切口位置和大小，定位钻孔，透视确认置针位置和深度，安装外固定支架。（3）总结与考核：此阶段是实验结束后，学生对自己的实验过程和结果进行自我反馈评价，系统会对学生自我评价的内容进行评估，最终系统给出学生实际操作得分（70%）和自我评价能力得分（30%），以及该项目的个人分析报告，最终按上述比例，算出学生个人最终得分和出具项目中表现出色和不当之处的文字报告。从多个维度对实验成绩进行分析，完成形成性评价，帮助教师总结教学难点，调整教学方法。同时，学生通过康复训练、知识要点、案例库和微课堂四个部分，针对不足之处提供相关知识的回顾和拓展，有助于快速理解考核要点，提高考核成绩。学生可在课下不限次数进行虚拟仿真教学平台操作练习。

（三）观察指标和评定标准

课程结束后，分别对两组学生进行考核并发放调查问卷，进行统计分析。考核分为临床思维和技能操作，每项100分。调查问卷内容包括提高学习兴趣、增强临床操作技能、提升医患沟通能力、促进临床思维构建四个方面，对虚拟仿真技术教学进行评价，每项分数为1～5分，1分为最低，5分为最高。

（四）统计学方法

采用统计软件SPSS 27.0对数据进行分析，计量资料以（x±s）表示，两组间的计量资料采用t检验；计数资料以率表示，采用x2检验，以p＜0.05为差异有统计学意义。

二、结果

（一）成绩考核

实验组临床思维和技能操作成绩均显著高于对照组（p＜0.05），见表2。

（二）问卷调查

通过调查问卷的形式调查60名学生，问卷回收率为100%。调查结果显示，学生认为虚拟仿真技术教学法能够提高学习兴趣，增强临床技能，促进临床思维构建；对于虚拟仿真实验教学平台的总满意度，实验组高于对照组，但没有统计学差异（p＞0.05），学生调查问卷结果见表3，实验组和对照组学生学习满意度情况见表4。

三、讨论

骨外科学作为一门复杂且理论性和实践性都较强的学科，其教学对学生和任课教师都提出了较高的要求。严重骨盆创伤作为骨外科的典型病例之一，其救治现场带教风险大、模拟急诊处置环境进行实践教学的成本高、资源消耗大、可操作性及组织实施性不强，导致教师无法开展临床实践教学，最终导致学生无法身临其境地学习观摩该疾病，对其急危重程度认识不深，临床诊疗思维能力和实践技能操作能力得不到有效锻炼。此外，传统教学模式一般是教师在模型上进行讲解和实践演示，学生根据教师的操作进行模拟，过程枯燥且脱离实际，导致学生学习兴趣不高，教学工作的质量和水平也相应下降［4］。对此，为提高骨外科教学质量，提高学生的临床思维和技能操作能力，我校近年来通过建设虚拟仿真平台逐步进行外科学教学改革。

近年来，虚拟仿真技术的应用在医学教育领域逐步形成规模和体系［5］。将虚拟仿真技术应用于临床教学，即虚拟仿真教学，是利用计算机创建一个可视化实验操作环境，通过操作虚拟实验仪器或设备进行各种实验和模拟操作，达到与真实实验一致的教学目的和要求［6］。本研究提出了一种基于ESP的严重骨盆创伤虚拟仿真实验，实验内容横向整合了临床思维和基本技能，纵向贯穿了病理生理学、药理学、生理学、解剖学等多学科理论知识。本教学系统将现代信息技术与医学教育教学深度融合，本系统在注重疾病关联学科知识系统性和综合性的同时，还通过智能评分严格把控操作的标准性和规范性。该系统突破了骨外科教学在时间、空间、教学资源上的限制，学生可以随时、随地利用电脑和手机上网学习，根据系统反馈，不断自我提升。同时，该系统还尽可能还原了真实临床场景，使学生身临其境，有助于培养学生的临床思维能力。最后，该系统提供了表现形式丰富且多样化的教学资源和实验情景，化抽象为具体，化繁为简，激发学生的学习兴趣和创新能力，从而进一步提高教学质量［7］。

在本次研究中，相较于传统教学组学生，虚拟仿真实验教学组学生的临床思维考核成绩以及实践技能考核成绩较高。通过调查问卷调查显示，虚拟仿真实验教学组学生在提高学习兴趣、增强临床技能和促进临床思维构建方面的评分相较于传统教学组学生均有所提高，表明将其应用于骨外科教学有利于激发学生的学习兴趣、锻炼学生的动手操作能力、加深对理论知识的理解和促进临床思维的构建，进而提高教学效果；两组学生在提高医患沟通能力方面未表现出明显差异，其原因可能在于虚拟仿真实验教学平台构建的虚拟患者较真实患者仍有一定差距，后期须加以完善并增加其交流互动的自由度。虚拟仿真实验教学组学生的满意度达到96.67%，传统教学组学生的满意度为90%，但并没有明显的统计学差异，分析原因在于研究初始学生尚未适应这种新兴的教学方式，本次研究的样本量也并不充足。但总体上，在骨外科教学中应用医学虚拟仿真实验教学平台进行教学，有助于提高整体教学效果和教学质量，相较于传统教学模式，其更能提高学生的学习兴趣，锻炼学生的临床思维能力和实践技能水平。

综上所述，虚拟仿真教学平台的使用明显提升了骨外科教学质量，增强了教学成效。通过虚拟仿真平台的应用，有助于解决线下教学面临的病例难遇性以及实际操作高风险性等难题，具有传统教学方法不可比拟的优越性，是骨外科教学模式的创新方向。

参考文献

［1］TACHIBANA T， YOKOI H， KIRITA M， et al. Instability of the pelvic ring and injury severity can be predictors of death in patients with pelvic ring fractures： a retrospective study［J］. Journal of orthopaedics & traumatology，2009，10（2）：79-82.

［2］汪婷婷.虚拟现实技术的现状及发展趋势分析［J］.数字通信世界，2017（12）：124.

［3］袁艺标，王觉进，林茂辉，等.基于功能数字人内核的虚拟仿真教学项目建设［J］.生理学报，2020，72（6）：730-736.

［4］刘锦龙，苏燕，徐继辉，等.基础医学虚拟仿真实验教学平台建设及虚实结合的应用成效［J］.高校医学教学研究（电子版），2020，10（1）：44-51.

［5］厉英超，米琛，贾皑，等.虚拟仿真教学平台在临床医学教学中的应用［J］.临床医学研究与实践，2016，1（10）：122-123.

［6］罗溪，李松声，王月帆，等.虚拟现实技术在高等医学教育中的应用［J］.中国医学教育技术，2016，30（4）：420-423.