基于智慧教学平台超声医学SRV混合式教学模式探索

Exploration of SRV Blended Teaching Mode for Ultrasonic Medicine Based on Smart Teaching Platforms

摘要

混合式教学是超声医学临床教学改革的必由之路。利用智慧教学平台的多种信息化技术，设计构建针对超声医学的“智能-远程-虚拟”（Smart-Remote-Virtual， SRV）混合式教学模式。利用智能化模块实施“基础-图像-临床”探究式教学，培养整合思维能力；利用远程实景教学，将理论与实践结合，培养实践运用能力；利用虚拟仿真模块，拓展实践训练时空。教学实践问卷调查显示，基于智慧教学平台的超声医学SRV混合式教学模式促进学习能力提升，提高课堂教学效果。

Abstract

Blended teaching is a necessary path for the reform of clinical teaching of ultrasonic medicine. By utilizing various information technologies provided by smart teaching platform, “Smart-Remote-Virtual (SRV)” blended teaching mode was designed and built for ultrasonic medicine. Intelligent module was used to implement “basic-image-clinical” exploratory teaching to cultivate integrated thinking abilities. Remote live-action module was employed to combine theory with practice to cultivate practical application abilities. Virtual simulation module was used to expand practical training time and space. The teaching practice questionnaire survey showed that SRV blended teaching mode for ultrasonic medicine based on smart teaching platforms can promote the learning ability and improve the classroom teaching effect.

Graphical abstract

关键词

智慧教室 / 混合式教学 / 远程教学 / 虚拟仿真教学 / 超声医学

Key words

smart classroom / blended teaching / remote teaching / virtual simulation teaching / ultrasonic medicine

超声医学是一门医学、工学及理学知识交叉、诊断与治疗相结合的临床综合学科^［1］。在超声医学临床教学中，既要培养学生将解剖等基础医学知识与声波特性等工学知识相联系、将超声图像理解与临床诊疗思路相融合的“基础-图像-临床”整合思维能力，又要锻炼学生理论学习与操作训练相结合的实践运用能力。超声医学教学具有“思维整合、理实结合，能力核心”的鲜明特点^［2-3］。然而，有限的课堂教学时间不能满足多元化超声医学教学活动的开展，亟须一种更高效的教学模式。混合式教学模式利用线上线下交互式学习，充分拓展教学时空，但在传统课堂教学环境中无法实现。智慧教学平台利用互联网等信息化技术，实现了教学环境智能化，为加速线上线下混合式教学转型提供了有效支撑^［4-5］。利用智慧教学环境，构建适合超声医学教学特点的混合式教学模式是教学改革的重要方向。本项目构建了“智能-远程-虚拟”（Smart-Remote-Virtual， SRV）混合式教学模式，将智能信息教学模块、远程教学模块及虚拟教学模块相结合，打造多维度创新课堂教学模式，切实加强学习能力培养，提高课堂教学效果。

1 SRV混合式教学模式的设计思路及空间构建

SRV混合式教学模式包括三个功能模块：智能信息模块、远程实景模块和虚拟仿真模块。智能信息模块在智慧教室的基础上，可实现信息化教学功能。以小组为单位，展开以学生为主体、以能力驱动为核心的教学模式，比如以问题为导向（Problem-based Learning， PBL）或以案例为导向（Case-based Learning， CBL）。远程实景模块是通过远程传输超声诊疗实景，实现线上、线下教学空间融合，演示超声诊疗过程，锻炼临床思维能力。虚拟仿真模块是采用VR等虚拟技术，实现仿真操作，增加实践训练。多个功能模块的组成能够最大程度拓展教学时间及空间，为混合式教学模式提供有效平台（如图1所示）。

在空间构建上，主要分为三个区域（如图2所示）。教室前部布置主屏幕和主控电脑，并连接远程传输设备，为教师提供教学信息化管理平台。在临床介入治疗室、诊室等远端场地布置摄像头和传输线路，将远端实景传输至教室，实现远程实景模块；教室中央布置4~6组拼合桌椅及小组分屏幕，为智能信息模块提供交互式学习区域；教室后部布置2~4组虚拟仿真设备，开展相关虚拟仿真训练环节。

2 智能信息模块为思维整合能力培养创设有利环境

2.1 小组学习推进主体唤醒，培养“基础-图像-临床”思维能力

拼合桌椅及分屏空间布局打破了以教师为主体的被动式教学环境，推动唤醒学习主体^［6-7］。小组探究性分析将解剖等基础知识与影像学知识相互联系，有利于启发主动思考^［8］。“以能力驱动为核心”的课堂教学设计突出以学生为主体、以教师为引导的作用，有效激发学习动力，培养学生“基础-图像-临床”多元思维能力^［9］，进一步深化知识理解。

2.2 小组协作激发合作意识，锻炼科研临床整合思维

小组合作模式积极发挥团队作用，促进学生合作探索精神，培养协作意识^［10］。信息化设备及时提供线上学习资源，为创新思维拓展提供工具。针对超声临床应用进展问题，小组协作查阅、分析及分享文献，相互交流，有利于临床思维与科研思维整合，激发探索兴趣，开阔视野，拓展思路，初步培养科研探索的基本素养和创新能力。

2.3 信息化技术促进教学相长，提升能力核心培养

利用物联网、云计算、人工智能等信息化技术对教学流程实现智能化管理，提高了课堂组织管理效率^［10］。教师灵活运用智能化模块实现图像解读及讨论等交互式教学活动。通过智能签到、课堂测评及即时反馈系统等，教师可及时针对学习反馈进行教学方法改进，不断优化教学流程。搭配智慧手机或平板，协助师生即时互动，及时评估学生认知表现，调整教学过程，量化学习成效，为教师教学能力提升创造信息化环境^［11］。

3 远程实景模块为实践运用能力培养提供有效保障

3.1 利用远程实景模式，培养实践运用能力

超声医学学习离不开实践训练。传统教学理论授课较为枯燥，超声扫查技巧不易展示。对于没有超声临床工作经验的学生来说，理论脱离实践增加了知识理解的难度。随着5G网络建设，远程信息模块可实现临床实景示教传输。结合理论教学，实景操作演示和病例分析为学生提供了大量学习素材，加深学生情境感知，加强对重难点理解和超声扫查技巧体会，从而有效培养学生实践运用能力^［12］。

3.2 调阅影像数据，培养理论实践整合能力

通过PACS等医学数据系统，将数字化信息融入教学环节。以泌尿系结石超声诊断为例，在课堂中可以调取临床影像资料，让学生更好地理解超声诊断要点。通过多种影像资料对比，教师可从不同维度引导讨论和互动，不受空间与时间限制，让学生在教学资源丰富的条件下主动地学习，更好地消化吸收知识，从而提升实践教学质量，培养理论实践整合能力^［12-13］。

4 虚拟仿真模块为混合式教学拓展教学时空

4.1 拓展教学时空，增强学生学习参与度

虚拟教学模块能够对超声介入操作、超声临床诊断等进行仿真模拟。通过VR、AR等技术，为学生提供实践动手环境^［14］。传统教学常常以理论讲授为主，扫查及介入操作等实践环节通常采用观看视频学习，无法充分激发学生的参与性，不利于调动学习积极性和培养学生实践运用能力，导致教师教学方法被动，教学过程枯燥。而虚拟教学模块使教学主体从教师转换为学生，学生可通过虚拟环境自主操作实践，在实践中发现问题、探究问题和解决问题。通过实践反馈的问题在理论学习中探索答案。在虚拟仿真操作过程中，使理论知识更加具体生动，增强学习参与度，增加主动学习机会^［15］。

4.2 增加教学维度，强化实践运用能力

虚拟教学模块具有独特的沉浸性、交互性、构想性等特点^［16］。从虚拟检查室、虚拟介入室等多维度展开教学，增加了实践运用机会^［11］，例如虚拟仿真介入操作及超声扫查操作过程，再现临床真实场景，使教学内容更加丰富。这种沉浸式教学场景可实现重复操作及纠错，使学生已经学到的理论假设通过实际操作得以证实。虚拟教学模块增加了超声医学教学维度，从常规扫查到介入操作，不仅锻炼学生实践操作能力，也为教师拓展教学深度提供抓手。

5 案例应用

5.1 肝脏肿瘤的超声诊治

授课内容包括：肝脏超声基本切面、肝肿瘤常规超声诊断和超声介入诊疗。①肝脏超声基本切面学习中，采用虚拟仿真模块，通过AR软件，学生模拟操作超声切面，体会与解剖学知识的联系。②常见肝肿瘤超声诊断学习中，采用案例式教学方法，通过分组学习及分屏讨论，学生自主分析肝细胞肝癌和血管瘤超声图像特征并进行总结。通过远程调取肝肿瘤超声图像，强化超声识图能力和临床整合思维。③超声介入诊疗学习中，通过远程传输介入操作实景画面，使学生了解超声造影技术、超声引导穿刺活检技术和超声引导下消融治疗技术的过程，提升学习兴趣，加强知识理解，并且同时渗透人文关怀（如表1所示）。

5.2 先天性心脏疾病的超声诊断

授课内容包括：心脏超声基本切面、房间隔缺损超声诊断和室间隔缺损超声诊断。①通过远程传输超声诊室内患者检查，讲解心脏超声基本切面，加强难点理解。②在房间隔缺损超声诊断学习中，采用问题引导式教学法，通过“患者图像有什么异常？”“为什么右房会增大？”“为什么三尖瓣返流速度可以测定肺高压？”“从哪些切面能更加清晰地看到房间隔？”等问题，引导学生思考，分组讨论，提高学生的主动思考和探索能力。③通过VR技术，展示心脏解剖，理解先天性心脏病结构性变化和分析血流动力改变，由浅入深，提高学习兴趣（如表2所示）。

5.3 问卷分析

以上两个案例，通过问卷的形式对参与此次SVR混合式教学模式学习2020级36名临床医学专业学生的学习效果进行问卷调查。发出问卷36份，收回问卷36份，有效问卷36份。

问卷统计结果显示（如表3所示），①91.7%（33/36）学生认为接受和欢迎SRV混合式教学模式，主要体现在72.2%（26/36）的学生对学习环节设计满意；80.6%（29/36）学生认为学习形式生动；83.3%（30/36）的学生认为能够提升学习兴趣。②在思维整合能力培养方面，80.6%（29/36）的学生认为SRV混合式教学模式有利于整合思维形成，主要体现在69.4%（25/36）学生认为有助于对知识的深化理解；75%（27/36）的学生认为增强基础知识、图像认知及临床诊疗思路之间的逻辑联系；69.4%（25/36）的学生认为有助于强化记忆。③在实践运用能力培养方面，88.9%（32/36）的学生认为远程实景传输有助于熟悉超声操作过程；91.7%（33/36）的学生提升了操作学习兴趣；83.3%（30/36）的学生认为虚拟仿真操作系统提升了学习参与度；72.2%（26/36）的学生认为增加了实践探索机会。④在合作学习方面，86.1%（31/36）的学生认为该模式促进合作学习，主要体现在72.2%（26/36）的学生认为提升合作学习效果；83.3%（30/36）的学生认为能够关注同伴学习，75%（27/36）的学生认为能够培养团队协作意识。

6 结语

针对超声医学“理实结合，思维整合，能力核心”的教学特点，构建SRV混合式教学模式，高效开展混合式教学，拓展教学时间和空间。智能信息化模块、远程教学模块和虚拟仿真模块实现智能化环境、远程数据传输及虚拟仿真环节结合，拓展多维度教学时空，满足超声医学临床教学以能力培养为核心的教学需求。SRV混合式教学模式对于培养学生思维整合能力和实践运用能力有积极作用，有助于加速混合式教学转型，提升超声医学教学质量和效率。

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基金资助

陕西省高等教育学会研究课题(XGH17282)

空军军医大学“一流研究生教学计划”教育研究课题（2022）