综合事务

走近虚拟仿真实验①

流行病学、药用植物学和妇产科护理学,在复旦上医还可以这样学!

作者: 摄影:来源:医学教务处发布时间:2022-05-21

足不出寝室就能做实验?可以直观了解植物生长的来龙去脉?在线沉浸式体验产科临床护士角色?...这不是一款生物医药智能游戏,而是由复旦大学上海医学院精心打造的虚拟仿真实验。为了加强实验教学优质资源建设与应用,提高实验教学质量和实践育人水平,复旦上医高度重视虚拟仿真实验教学项目的建设工作,助力实验教学改革和实验教学信息化建设。

新技术助力新实践,虚拟仿真实验的开展,是信息技术与实验教学的深度融合。它打破了空间条件限制,让学生能够随时学习、反复学习相关实验项目,从而对实验有更全面深入的理解和掌握。校园封闭管理期间,虚拟仿真实验最大限度地保证了实验教学的顺利进行,做到疫情下在线实验停课不停教。

即日起,官微将聚焦这一新技术。首期推送,让我们一起走近公共卫生学院、药学院和护理学院的虚拟仿真实验教学项目。


公共卫生学院:不明原因疾病暴发调查与处置虚拟仿真实验

流行病学是公共卫生的主干学科之一。为了将抽象知识形象化,增加学生参与感,提高学生的综合实践技能,公共卫生学院推陈出新,融信息技术与实验教学为一体,推出“不明原因疾病暴发调查与处置虚拟仿真课堂”。课堂不仅面向在校师生,还上线国家虚拟仿真实验教学课程共享平台,推送给上海市市区两级的疾病预防控制中心,将其纳入了在岗培训。

2020年新冠暴发,1.0版本纳入案例较简单,应急响应级别相对低。2.0版本中,学生可以登陆平台,化身大白,解锁故事,将知识和技能融合,找病因、想办法、去控制。学生还可以与虚拟世界中的人物语音互动,趣味性提高的同时,专业性进一步加强。以消毒为例,需要严格遵守消毒剂配比、控制移动方向,依次对墙壁、地面、物体表面等场所、物品正确消毒后,才能进入下一环节。

为了使学生能更好地应对错综复杂的现实情况,虚拟仿真课堂从理论学习和实践训练两个模块入手,夯实知识基础,实现仿真的实践。进入虚拟课堂,首先需要完成暴发及其相关类型、暴发调查的目的及方法、暴发调查的步骤三方面的理论学习,补充流行病学知识,打下坚实的知识基础。跳转实践训练,学生选择不同案例,根据提示,参与暴发处置的各环节;在处置的环节中,学生扮演的角色也并不固定,有临床医生、社区工作人员、消杀工作者……虚拟仿真课堂从事件的发生、上报、核实、流调与处理等方面进行模拟,场景真实,还原度高,内容丰富; 学生需要根据情况推演、决策,加深对疾病暴发处置流程的理解与认识。参加过虚拟仿真课堂学习的同学表示:“疫情期间,无论是充当‘大白’,正确穿脱防护服;化身流调人员,掌握提问要点,不遗漏关键信息;还是投身实验室,熟悉各类指标意义...这些内容全都在仿真课堂中有所涉及。”

抗击疫情,不是一个人的“孤军奋战”,是一群人的“共克时艰”。未来,随着技术进步,新场景解锁,虚拟仿真平台的模拟暴发将不再局限于单一城市、单一疾病,学生将有机会连线,组成团队,承担不同角色,共同合作,处置暴发,守护人群健康。


药学院:影响脑机能的药用植物检索鉴定及其药学应用仿真实验

药用植物学是药学专业本科生的专业基础课,由于疫情,同学们在相当一段时间里无法线下动手做实验。幸运的是,由药学院开发的“影响脑机能的药用植物检索鉴定及其药学应用仿真实验”,为药用植物学和药理学的实验教学提供了丰富的素材,最大限度地保证实验教学的顺利进行。通过该虚拟仿真实验,同学们可以在理解记忆植物学基本形态学术语的基础上,随时练习、反复练习,具备鉴定药材原植物的能力。

植物的生长动则数以月计,虚拟仿真实验利用新技术能将此漫长的过程进行加速浓缩,并提供给学生随时暂停、反复播放的机会。平台中有植物花序的发育过程和果实的发育过程,以及白玉兰花和结香花的解剖等视频,这些视频直观的展示了各种花序和类型果实产生的来龙去脉。

该项目还结合了药理学相关的知识点,融入了“吗啡成瘾性”和“吗啡的镇痛作用测试”两个药理学虚拟实验。鉴于药物吗啡的特殊性,采用虚拟实验的方法可以减少此类管制性麻醉剂在实验教学中的使用,同时也能够帮助学生了解此类行为学药理实验的研究方法。同时,项目将药用植物学相关知识与其对应的药理学知识点有机结合,使学生将知识点跨学科地串联起来,有助于整体联系和掌握好专业知识点,是对虚拟实验形式探索的一次有益尝试。

  

护理学院:虚拟仿真系统在提升高级助产实践能力中的应用

在全球疫情常态化的背景下,为了最大限度地保证妇产科护理实践教学的育人效果,护理学院在传统理论授课、技能操练、高仿真教学的基础上,利用3D仿真、VR、WebGL、OpenGL等技术建模,成功开发了“高级助产实践综合能力虚拟仿真教学系统”。该项目能够引导学生在虚实结合的产房场景中,沉浸式体验分娩过程和学习分娩知识,以提升学生的人文关怀理念、临床思维能力,以及解决产科临床护理问题的综合能力。

本实验以临床真实的产房全景为参照,打造可360度全方位展示虚拟产房的三维空间结构,实现全方位、多角度的观察,使人产生一种身临其境的感觉。实验利用动画、三维重建和数据可视化技术,模拟产妇在整个分娩期的生理和心理变化,如分娩疼痛、膀胱充盈、宫缩和胎心状况、胎盘娩出、阴道流血等,形象逼真地再现了临床产妇在正常分娩过程中常见的各类护理问题;利用真人语音导入技术,让学生在实操的过程中充分体验到真实的人机交互感,做到模拟产妇和学生之间的无障碍沟通和交流,引导学生将人文关怀的理念贯穿分娩全过程。

学生登录实验系统即可在线自主学习,通过构建虚拟产房,引导学生由浅入深、层层递进地学习三个产程的护理知识。通过编程软件,科学设定每一交互步骤的响应时间,引导学生快速进入产科临床护士的角色。通过线上自主学习和反复演练,让学生不断巩固和加深对分娩期护理的理解,稳步提升学生的临床思维和解决产科临床护理问题的综合能力。

制图:实习编辑:责任编辑:陈琳

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