高等医学教育虚拟仿真实训平台的建设现状与思考

Construction status and thinking of virtual simulation training platform for higher medical education：

摘要

基于中国知网数据库文献，利用VOSviewer可视化分析软件，从文献数量、发文期刊、发文机构、专业分布、课程分布、教学方法和发展趋势等方面梳理高等医学教育虚拟仿真实训平台的建设现状。由分析得知，虚拟仿真实训平台建设中存在的问题主要是多学科交叉融合不足，可能是限制其发展的主要因素；虚拟仿真实训平台建设集中在护理专业和医学基础相关课程，临床诊疗过程实训相关平台建设明显不足，将来可能会成为新的开发领域。

Abstract

Based on the literature in CNKI database,the visualization analysis software VOSviewer was used to review the construction status of virtual simulation practical training platform for higher medical education from the aspects of literature quantity,published journals,issuing agency,specialty distribution,course distribution,teaching methods and development trend. The main problems in the construction of virtual simulation training platform are insufficient interdisciplinary integration,which are the main factors limiting its development.The construction of virtual simulation practical training platform focuses on nursing major and medical basic courses, and the construction of clinical diagnosis and treatment process practical training platform is obviously insufficient,which may become a new development field in the future.

Graphical abstract

关键词

高等医学教育 / 虚拟仿真实训 / 课程建设 / 可视化分析

Key words

higher medical education / virtual simulation training / course construction / visual analysis

虚拟仿真是指利用计算机技术模拟技能训练所需的操作环境和过程，给学习者以空间存在感，通过仿真操作进行反复实践以掌握相应的技能^[1]。随着计算机技术、虚拟仿真技术的飞速发展和互联网资源的高度共享，高等院校在专业课程的建设中不断开拓思路、创新教学方式方法，纳入新的教学媒介，丰富了学生的学习途径，可谓是与时俱进。其中，高等医学教育虚拟仿真实训平台的建设呈现一定的规模，文章基于中国知网（CNKI）数据库相关文献，利用VOSviewer可视化分析软件，对高等医学教育虚拟仿真实训平台的建设现状展开可视化系统分析，析出研究热点，展望未来发展趋势，为高等医学教育虚拟仿真实训平台的建设提供一定的借鉴和参考。

1 数据来源与研究方法

1.1 文献数据来源

以“虚拟仿真”为主题词精确检索发表在中国知网数据库所收录期刊中的教学改革研究论文，语种选择“中文”，以“医学教育与医学边缘学科”（学科）进行文献筛选，手动去除与该研究相关性较小的文献。截止2023年9月检索得到1 731篇相关期刊论文，对其进行文献数量、发文期刊、发文机构等统计分析，并以RefWorks格式导出文献，以此为数据来源进行可视化分析。

1.2 文献数据分析方法

该研究采用由荷兰莱顿大学 Ludo Wal Tman和 Nees Jan van Eck研发的基于可视化技术可处理文献知识单元的图谱工具——VOSviewer软件。VOSviewer软件在形成知识网络图谱过程中使用相似性度量从共现矩阵组建相似矩阵，借助神经网络小化加权欧几里德距离平方和运算，以网络二维图谱表示节点之间的距离说明彼此间的相似度，从而优化图谱中所有节点，具有共现词可视化分析、关键词聚类分析、分析数据量大等优点。从CNKI所下载的RefWorks格式文献数据被导入VOSviewer软件。设置关键词出现的最小频次为“5”，共呈现中文关键词193个，分别绘制关键词密度知识图谱、聚类知识图谱和标签知识图谱，绘制作者聚类知识图谱，通过设置相关参数对知识图谱进行调整。

2 高等医学教育虚拟仿真实训平台的建设现状

通过对所筛选的期刊文献进行可视化分析发现，高等医学教育虚拟仿真实训教学相关研究论文最早可追溯到2007年，文献数量自2015年起快速增长，2020 — 2021年达到高峰；研究内容主要集中在医学基础课程的实验教学，并不断向临床技能虚拟实训拓展；随着虚拟现实技术的进一步发展，模拟临床诊疗过程的虚拟仿真实训平台有望得到开发和利用。

2.1 文献数量分析

文献数量的变化趋势能够在一定程度上反映该领域的研究概况，并有效预测未来发展趋势。根据文献检索结果，高等医学教育领域关于虚拟仿真实训的研究始于2007年，但在2014年以前相关文献数量较少，不足10篇；2015 — 2020年文献数量快速增长，这与虚拟仿真技术、计算机技术、互联网等信息技术的快速发展密不可分；2020 — 2021年线上教学的广泛开展推动了医学实验教学中虚拟仿真实训平台的建设和应用，发文数量出现高峰；2022年经过短暂回落后，2023年再次呈现增长趋势。随着相关技术的成熟，虚拟仿真教学能够生动形象地呈现教学内容，操作性、再现性和仿真性均较好，能在一定意义上模拟现实场景，将理论知识与专业技能更加有效地衔接，补充实践教学的不足，并逐步得到师生的认可和广泛应用，预计文献发表数量会稳步提升。如图1所示。

2.2 发文期刊分析

高等医学教育关于虚拟仿真实训的期刊论文主要发表在医学教育类和教育技术类期刊，从发文数量看，《基础医学教育》（118篇）和《卫生职业教育》（109篇）遥遥领先，然后依次是《教育教学论坛》（61篇）、《中国高等医学教育》（60篇）、《中国中医药现代远程教育》（59篇）、《中国继续医学教育》（53篇）、《中国医学教育技术》（42篇）和《教育现代化》（31篇）等期刊。如图2所示。

2.3 发文机构分析

文献分析结果显示，关于虚拟仿真实训在高等医学教育中的研究发文最多的机构为南京医科大学为36篇；其次为安徽医科大学（25篇）、广州医科大学（24篇）、河南中医药大学（24篇）和南华大学（24篇）等。总体来看，各高等医学院校虚拟仿真实训在高等教育中的研究较为同步，各地区发展较为均衡。如图3所示。

2.4 高频被引文献分析

高频被引文献能够呈现该领域研究的核心理论、重要技术方法和研究成果，具有重要的借鉴和参考价值。在高等医学教育虚拟仿真实训研究领域被引频次前10位的期刊文献中有6篇来自北大中文核心期刊或CSCD收录期刊。其中，李红梅等^[2]探讨了虚拟仿真训练在基础护理教学中的应用效果，研究显示，虚拟仿真训练能激发学生的学习兴趣，提高教学质量和教学效果。郭静等^[3-4]认为虚拟仿真教学平台拓展了基础医学实验教学空间，形成了以虚拟与实训有机结合为特征的完整基础医学实验教学体系，有助于增强学生的自主学习能力。李忠玉等^[5-6]认为虚拟仿真实验不仅可以拓展由于实验室生物安全、经费和场地设施紧张等问题而不能开设的实验项目，而且对于强化学生实验基本技能、激发学生求知欲、开阔学生的知识领域、培养学生的科学精神和创造性思维，以及提高学生的专业技能等均具有重要意义，是对传统教学方法的有力补充。高被引文献TOP10如表1所示。

2.5 研究热点密度知识图谱分析

关键词能够体现文章的核心内容，对论文中关键词出现频次的分析有助于把握该领域的研究热点。在VOSviewer软件生成的密度知识图谱中，显色亮度代表关键词出现的频次。从软件绘制的关键词密度知识图谱来看，高等医学教育开展虚拟仿真实训教学的专业集中在护理学、基础医学、预防医学、医学检验、口腔医学和临床医学等，开展虚拟仿真实训的课程集中在医学微生物学、药剂学、护理学、诊断学、临床技能、人体解剖学、医学检验技术、药物分析等，其中涉及到的教学方法与教学模式主要为在线教学、PBL教学法、翻转课堂和混合式教学等。如图4所示。

2.6 研究热点聚类知识图谱分析

在VOSviewer软件所生成的聚类知识图谱中，每个聚集点代表一个关键词，聚集点的大小代表该关键词出现的频次，聚集点越大表明该关键词出现的频次越高；关联线条的粗细和颜色代表关键词之间的关联强度，同一颜色关联线条连接下的关键词具有关联度，且线条越粗代表关联度越大。从聚类知识图谱分析得知，虚拟仿真教学主要为医学基础类课程中的实验教学和临床类课程中的操作技能教学所常用，旨在为学生提供虚拟实践平台，反复练习实验操作方法步骤和临床常用的诊疗操作技能，为医学生今后的医学基础研究和临床工作打下基础。关键词主要呈现6个聚类，分别以“实验教学”、“虚拟仿真”、“实践教学”、“教学模式”、“翻转课堂”和“护理教育”等为核心关键词，并且6个聚类之间存在密切的联系。如图5所示。

2.7 近年发展趋势分析

在某一领域的研究中，关键词随时间的演变特征是判断该领域发展趋势和研究前沿的重要信息。VOSviewer软件所生成的标签知识图谱显示，高等医学教育中虚拟仿真实训相关期刊论文集中在2019 —2021年。虚拟仿真实训具有重复性强、交互性好、学习反馈及时、耗材需求低等显著优点，能够弥补传统医学教学方法的不足，对各种医学实验教学和临床实践教学具有很好的应用价值。图谱显示，高等医学教育中虚拟仿真实训研发内容逐步从医学基础课程中的实验教学不断向临床技能教学扩散，同时不断引入新的教育理念和依托现代教育技术的教学方法，预计虚拟仿真实训在医学基础类课程中的应用不断加强的同时，临床诊疗相关的虚拟仿真实训将受到研究者的关注，与此同时，随着课程思政研究的不断深入，融入人文关怀等课程思政元素的虚拟仿真实训教学研究对提升医学生的职业素养和岗位胜任力具有重要意义^[7-8]，可能会成为该领域新的研究热点。如图6所示。

3 虚拟仿真实训平台建设中存在的问题

虚拟仿真实训平台的建设涉及课程专业知识、计算机软件开发、虚拟仿真技术等，需要多学科的交叉融合、多个专业技术领域人员的紧密合作，建设难度较高，建设经费需求较大，并且平台在运行过程中需要专业技术人员的持续维护，使得虚拟仿真实训平台的建设尚有一定的难度。运用VOSviewer软件以“作者”进行聚类分析时发现不能形成一定规模的核心作者群，且不同机构作者之间的关联度较弱且分散，说明不同机构作者之间的合作较少，不利于多学科之间的深度交叉融合。因此，高等医学院校、医院与计算机软件开发企业等加强合作将有利于虚拟仿真实训平台的应用与高质量发展。如图7所示。

4 思考与展望

信息技术的飞速发展，为各行各业带来新的发展机遇，“互联网+”也成为近年来学科融合创新发展的主力军。在高等医学教育中，虚拟仿真技术主要应用于医学基础课程的实验教学，涉及临床医疗实践的内容相对较少，而医疗岗位的工作性质有其自身的特殊性，除了执业资格的限制，对从业人员有着更高的标准和要求，而医学生临床技能的提升需要一定的实践经验。医学生从理论知识学习到临床实践需要一个良好的过渡媒介，虚拟仿真技术的开发和应用为其提供了便利条件，在虚拟环境中通过角色扮演实施诊疗过程，能够带给学习者沉浸式学习体验，从而锻炼医学生的临床思维能力和专业技能，又避免了可能会出现的诊疗失误所带来的不良后果，为下一步进入真实临床诊疗环境打下一定的基础。因此，医学临床诊疗过程的虚拟仿真实训系统的开发与应用具有重要的潜在价值和现实意义。

参考文献

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基金资助

2022年辽宁省一流本科课程建设项目(2221)

辽宁中医药大学教学改革研究项目(LNZYJG2022019)