军事医学基础实验教学的“三重转变”模式创新与实践

Innovation and Practice of the “Three Transformations” Mode in Basic Experimental Teaching of Military Medicine

摘要

针对传统基础医学实验教学中学生创新思维不足、实战化训练欠缺与评价机制单一等问题，以军事医学人才岗位胜任力培养为导向，对“基础医学综合实验”课程进行了系统化教学改革。构建并实践了以“三重转变”为核心的教学模式：其一，教学模式从“被动跟做”向“主动主创”转变；其二，训练路径从“单一技能”向“进阶实战”转变；其三，评价体系从“重分数”向“重素养”转变。实践表明，改革显著提升了学生的实验操作效率、科研创新能力与综合军事医学素养，为高等医学教育实验教学改革提供了可借鉴的范式。

Abstract

Aiming at the problems in traditional basic medical experimental teaching, such as students’ lack of innovative thinking, insufficient practical combat-oriented training, and a single evaluation mechanism, this study, guided by the competency training of military medical talents, conducted a systematic teaching reform of the “Comprehensive Basic Medical Experiment” course. A teaching mode centered on the “three transformations” was constructed and implemented: first, the teaching mode shifted from “passive following” to “active innovation”; second, the training path shifted from “single-skill training” to “progressive combat-oriented practice”; third, the evaluation system shifted from “emphasizing scores” to “emphasizing competency and literacy”. Practice has shown that the reform significantly improved students’ experimental operation efficiency, scientific research innovation capability, and comprehensive military medical literacy, providing a referential paradigm for the reform of experimental teaching in higher medical education.

Graphical abstract

关键词

基础医学实验 / 教学创新 / 军事医学 / 项目式学习 / 虚拟仿真 / 智慧评价

Key words

Basic Medical Experiment / Teaching innovation / Military medicine / Project-based learning / Virtual simulation / Smart evaluation

基础医学实验教学作为临床医学人才培养中连接理论与实践的桥梁，其质量直接关系到学生的科学素养与创新能力培养^［1］。然而，传统实验教学存在三方面突出问题：①学生自主实验设计能力薄弱，陷于机械操作，综合分析能力与创新思维培养不足；②实战化教学场景欠缺，复杂战救情景与高危操作训练不足，制约学生实战能力培养；③评价体系缺乏过程追踪与智能反馈，重结果轻过程，难以支撑学生批判性思维与创新素养的系统发展。

近年来，中国多所医学院校虽已开展实验教学改革，如空军军医大学在基础医学综合实验课程中引入了DOPS评价表和Mini-EEX学生自评表，以强化过程性评价^［2］，但多数改革仍局限于局部调整，未形成系统化解决方案。特别是在军事医学领域，如何将实战需求与基础实验教学有机融合，仍是亟待探索的课题。海军军医大学尝试了“以军事医学问题为导向的医学机能学自主设计性实验”，虽取得了一定成效，但其评价体系仍偏重结果考核^［3］。

为适应新时代对卓越军事医学人才的要求^［4］，本研究依托“基础医学综合实验”这一临床医学专业核心课程，以解决上述问题为目标，开展了系统化的教学创新实践，旨在探索一条以学生为中心、以能力产出为导向、深度融合信息技术的实验教学新路径。本研究构建的“三重转变”模式，从教学模式、训练路径和评价体系三个维度进行系统性重构，力求从根本上提升基础医学实验教学的质量与效果。

1 教学改革的核心框架：“三重转变”模式构建

本研究针对传统基础医学实验教学的痛点，基于建构主义学习理论和能力本位教育理念^［5］，构建了以“三重转变”为核心的教学改革框架（图1）。该框架系统整合了课程设计、实施路径与评价方法，形成有机统一的改革方案。

1.1 模式一：教学模式由“被动跟做”转向“主动主创”

传统实验教学中，学生按部就班遵循实验手册操作，缺乏对实验设计和科学思维的深入理解^［6］。本研究通过引入项目式学习和开放探索理念，将实验教学从技能训练平台提升为科研创新孵化器。这一转变强调学生从“跟着做”变为“想着做”“设计做”，完整经历科研全过程。

1.2 模式二：训练路径由“单一技能”转向“进阶实战”

针对军事医学人才成长规律，构建了循序渐进的实战化训练路径。通过整合虚拟仿真、模拟演练和实景强训三大环节，形成能力递进的训练体系。这一路径特别注重将军事实战需求融入基础实验教学，如战伤救治、批量伤员处理等场景的模拟，使学生在基础医学学习阶段就能建立“为战而学”的使命感^［7］。

1.3 模式三：评价体系由“重分数”转向“重素养”

传统实验教学评价多依赖实验报告评分，无法全面反映学生的能力成长^［8］。本改革创建了数据驱动、过程导向的智慧评价体系，通过对学习全过程的追踪与分析，实现对学生能力的精准画像与个性化反馈（见表1）。这一转变使教学评价从单纯的“评分工具”发展为“育人媒介”，促进知识、能力与价值的深度融合。

2 教学模式转变：创设“项目式学习+开放探索”教学模式，由“被动跟做”转向“主动主创”

2.1 建成开放式探索实验平台，提升创新思维与实践

为支撑学生自主探究，本研究建成了拓展型智慧化实验教学新平台，整合三大实验模块（形态学、机能学、分子生物学智慧教室）和五个独立特色单元（人体机能学教室、扩展现实（Extended Reality，XR）沉浸式教学体验馆、学生探索实验室、军事行为学实验室、无线虚拟仿真实验室）。这一平台设计突破了传统实验室的功能局限^［9］，提升了实验教学环境的开放性与智能性。平台配备多台先进设备，支持教师资源实时共享、物联环境智能管控、监控与微格教学和师生互动与同伴互评等多项创新教学功能。以分子生物学实验模块为例，平台不仅提供常规PCR仪、电泳系统等设备，还配备了实时荧光定量PCR仪、蛋白纯化系统等科研级设备，使学生能够开展前沿性实验。同时，将实验内容分为五个渐进模块：机能学实验基本技能训练、器官系统机能综合性实验、人体机能实验、泛在学习的虚拟实验以及以问题为中心的实验设计讨论，确保学生的能力逐步提升。开放平台的运行机制也进行了创新，实行预约制和项目准入制，学生可以根据自己的研究兴趣和时间安排灵活使用实验资源。平台运行两年来，年均开放时数达到3 280小时，较传统实验室增加65%；学生自主预约使用率达到85%，形成了良好的自主研究氛围。

2.2 开展全程科研式实战训练，实现从理论到实践的有效转化

课程全面推行项目式学习模式^［10-11］，贯穿课前、课中与课后全过程。课前阶段——知识构建与问题发现：教师通过线上平台发布任务单，提供实验手册、虚拟仿真与文献等资源；学生以小组形式开展自主学习，通过查阅文献、讨论交流，初步提出科学问题。以“失血性休克抢救不当致肺水肿的实验观察”实验为例，学生需要提前学习血流动力学、微循环理论等相关知识，并通过虚拟平台熟悉家兔颈部手术操作流程。

课中阶段——方案优化与实战操作：各小组在课堂上汇报实验方案，接受教师指导与同伴互评（组内及组间），在研讨中不断完善形成可行方案后进入实战操作。在这一环节，教师特别注重引导学生思考实验设计的科学性与可行性，以及军事医学应用价值。例如，在开展“药物半衰期及分布容积的测定”实验时，教师会引导学生讨论不同战场环境下药物剂量调整的策略意义。

课后阶段——成果凝练与科研闭环：学生在教师的指导下开展实验、分析数据，通过科研组会定期汇报进展，最终撰写研究论文，完成从“做实验”到“出成果”的完整科研闭环。这一过程重点培养学生主动探索和解决复杂实际问题的能力。课程要求学生按照SCI期刊格式撰写论文，包括引言、方法、结果、讨论等完整部分，培养学生的学术交流能力。

经过三个学期的实践，学生完成的科研项目中，有12项转化为正式发表的学术论文，8项申请了国家专利，充分证明了全程科研式训练的有效性。

3 打造“虚拟仿真—模拟演练—实景强训”进阶式实战训练体系，由“单一技能”转向“进阶实战”

3.1 建成XR虚拟仿真训练平台，突破训练条件限制

针对高危、高成本实验操作难以在传统实验中开展的问题，本研究建成融合虚拟现实（Virtual Reality，VR）、增强现实（Augmented Reality，AR）、混合现实（MR）及CAVE裸眼3D等技术的XR沉浸式虚拟仿真训练平台，涵盖虚拟现实技术（VR）群体实训区、增强现实（AR）实训区、VR单人沉浸训练室及CAVE裸眼3D沉浸式交互教室等多类功能区域。这一平台使学生可无风险反复进行高危、高成本操作和战术配合，既保障教学安全，又有效克服传统实验在场地、物资和周期上的限制，实现复杂技术训练的高效化和普及化^［12］。平台采用渐进式难度设计，从基础技能训练逐步过渡到复杂情况处置。以动脉插管实验为例，初级版本提供详细的操作指引和纠错提示，中级版本减少提示增加随机情况，高级版本模拟战场环境下的紧急救护场景，要求学生在大压力环境下完成操作。这种设计使学生的技能训练更加贴近实战需求。

3.2 建成高仿真战救情境案例库，提升实战应对能力

案例库建设作为实战化训练的核心，本研究以军事医学需求为导向，开发构建了涵盖47门虚拟课程的高仿真战救情境案例库与数字化形态学资源库，形成“平台—资源—案例”一体化训练体系。案例库特别融入了军事医学元素，如爆炸伤、枪伤、核生化损伤等战伤类型，使学生早期接触战场救护场景^［13］。以“失血性休克抢救不当致肺水肿的实验观察”为例，案例设计三层训练目标：操作技能层（家兔颈部手术技术）、知识整合层（休克与肺水肿的病理生理机制）以及临床决策层（战场环境下的优先处置原则）。

案例实施过程分为三个环节：课前虚拟演练、课中实操决策和课后拓展提升。课前，学生通过虚拟平台反复演练家兔颈部手术；课中，学生借助AR学习发病机制，同步进行休克模型复制与抢救实操，并结合虚拟标准化病人开展问诊训练^［14］。课后，学生需完成案例反思报告，重点分析在资源受限的战场环境下如何优化救治方案。

4 创建“数据驱动—过程导向—素养融入”的智慧评价新体系，由“重分数”转向“重能力”

4.1 AI赋能：实现从“模糊评价”到“精准画像”的转变

引入人工智能（Artificial Intelligence，AI）医学堂与知识图谱系统，全程自动追踪记录学生课前、课中、课后的学习行为数据（如操作轨迹、知识点击率、思维路径），并基于数据智能靶向推送学习资源。知识图谱将典型战创伤案例转化为可视化知识网络^［15］，实现对学生在知识串联与综合应用能力方面的精准评估，为教师提供直观的学情判断依据。

AI系统通过对学生学习过程的多维数据采集与深度分析，实现了对学生能力的精准评估^［16］。系统采集数据包括：学习行为数据（视频观看时长、知识点点击频率）、操作过程数据（虚拟实验操作轨迹、实际操作规范性）以及交互行为数据（讨论区发言质量、小组协作表现）。通过对这些数据的综合分析，系统构建了个性化学习档案，不仅能精准定位学生的知识薄弱点与能力短板，还能预测学生的学习困难，提前干预，形成持续优化的“评价—反馈—改进”教学闭环。这一创新解决了传统实验教学中存在的“重结果记录、轻过程监督，重总结撰写、轻分析改进”的问题，使教师能够基于客观数据而非主观印象进行教学决策。例如，系统通过分析学生在虚拟实验中的操作轨迹，可以判断出学生在器械使用或手术流程上的薄弱环节，并自动推荐针对性地训练模块。

4.2 权重重构：实现从“重分数”到“重能力”的转变

重构评价体系，建立形成性与终结性评价全覆盖的新机制^［2，17］。评价体系重新分配了各项能力的权重，突出对过程表现、创新能力和职业素养的考核。形成性评价（50%）：操作技能（DOPS，10%）量化评估关键操作（如气管插管、动脉插管），同步考查动物伦理规范执行。团队与反思能力（Mini-EEX，10%）重点评估在资源受限环境下贯彻“生命优先”原则的伦理决策与团队担当。科研能力（80%）中分为文献综述（40%）与实验设计（40%），强调学术规范、逻辑整合及军事临床应用价值，引导学生从战场需求出发提出并设计解决方案。终结性评价（50%）：由方案实施与研究论文（40%）、实验报告及考核（60%）构成，全面考查学生的知识整合、技术操作与科研表达能力，最终形成“过程+成果”的完整教学评价闭环。

5 构建“教材—案例库—思政教法”融合的实验课程思政资源库，在实践教学中塑造军医使命担当

系统编写军事导向型系列教材，建成含150个战案例教学资源库，配套开发“课程思政25法”。通过主编全国课程思政案例库，将“敬畏生命、崇尚科学、忠于使命”的职业精神贯穿教学全过程。在教学实施中，将思政教育深度融入实验各环节^［7，18］。在“酚磺酞半衰期及分布容积的测定”实验中，教师灵活运用“思政25法”，鼓励学生自主分享实验心得、尝试膀胱插管等创新操作，推动多学科知识融合。学生进一步将胃溃疡等知识转化为图文、视频科普作品，并在全国比赛中获奖。通过“我与实验动物的故事”征文，强化对生命伦理的认知，真正将“敬畏生命、使命担当”内化于心。课程同步推行“角色轮值—责任体验”机制，在动物实验与虚拟战救中设置组长、医师、麻醉师等岗位，让每位学生承担指挥决策与关键操作等职责。

6 成效及推广

6.1 学生实验技能与质量显著提升

学生实验操作效率与综合能力显著提高：平均实验耗时缩短17%，一次性操作成功率提升44%。学生通过参加大学本科生精湛实验技能大赛等实践活动，气管插管、动静脉穿刺等战场核心操作的熟练度大幅提升，动物实验死亡率降低50%，过程性课堂评分提高30%。

学生深度思考与主动探究能力显著增强：实验报告中增设“军事医学应用价值探析”模块，引导学生将基础实验与战场实际相结合。例如，在药代动力学实验中，学生不仅完成半衰期等参数测定，更能主动提出“研发短半衰期蛇毒解毒药以快速恢复士兵战斗力”的创新设想。在此过程中，学生积极与教师深入交流，充分展现将基础知识与军事使命相融合的探究能力。

学生科研创新能力显著提升，以赛促学成效突出：近三年学生累计获全国、军队及省部级奖项140人次，获奖率达34.6%，其中包括全国基础医学创新研究大赛金奖14项、银奖16项。在西部高校实验技能赛中刷新手术操作纪录。课程推动下，学生早期科研参与率提升45%，围绕军事医学需求发表SCI及核心期刊论文12篇，成功申请多项国家专利，逐步形成“理论—训练—成果”的全链条培养模式^［19］。

6.2 课程建设获高度认可

课程获学生与专家广泛认可：学生评教成绩位列全校基础课程前三，课程综合评价获最高A等；其考核方案获评校级改革优秀案例并获国家作品登记。课程先后被认定为省级课程思政示范课程与教学团队、省级线上线下混合式一流课程、军队级精品课程及国家级虚拟仿真一流课程，并获校、军两级教学成果奖。

教研能力显著增强：近五年，团队围绕本科生科研信息化、课程思政建设与评价改革等方向，体系化推进教学研究，累计发表教学论文15篇，获批教改课题36项（涵盖教育部课题6项、军队课题2项、省部课题6项及学会等多级别项目22项），并荣获教育部虚仿创新联盟优秀课题奖。

教师以赛促教成效显著：团队在全国各类高水平教学竞赛中屡创佳绩，涵盖全国发明展览会“一带一路”暨金砖国家技能发展与技术创新大赛金奖、全国机能学实验技能大赛一等奖、二等奖、全国人体机能实验教学设计比赛一等奖、全国课程思政案例一等奖、二等奖、全国仿真创新应用大赛一等奖等重要奖项，充分展现教学团队扎实的专业功底与持续创新能力。

教学成果获多层次认可：课程构建的自主学习新模式先后荣获大学教学成果二等奖、军队教学成果三等奖。在此基础上，我们将该成功范式迁移至八年制基础医学专业“高阶实验技术”课程，并推动其获评校级、空军级、军队级三级精品课程，实现了教学理念与模式的跨课程、跨层次有效推广与认证。

6.3 教学改革研究经验获权威推广

基于“三重转变”模式构建与实践的经验已在多个层面获得实质性推广。校内与区域层面：建成省科技资源开放共享平台，为省内高校提供虚拟仿真实验教学资源支持，强化跨校协作和资源共享。军内应用与认可：累计接待来自军队和地方的67家单位、共652人次来校开展实地研学与交流。相关建设成果入选全军优秀典型案例，已成为多所军队院校开展实战化医学训练的重要参考。全国性行业影响：牵头制定教育部《基础医学虚拟仿真实验教学专家共识》，为全国虚拟仿真实验教学提供专业规范。作为虚拟仿真教学创新联盟基础医学专委会依托单位，连续4年主办国家级继续教育项目，并承办“全国仿真创新应用大赛”“全国大学生创新大赛”等权威赛事。教学团队也应邀在全国性师资培训及多所兄弟院校进行经验分享，有效推广了教学改革模式。媒体与公众关注：2023年9月，XR沉浸式教学馆在央视《新闻联播》亮相，教学改革实践获国家主流媒体正面报道。

7 改革中的问题审视与改进策略

在取得显著成效的同时，我们也识别出“三重转变”模式在教学改革过程中面临的四个核心挑战，并制定相应的改进路径。

7.1 技术应用：从“场景模拟”到“智能决策”的强化

当前，XR与AI技术的应用多停留在操作模拟与行为记录层面。虚拟战救场景的动态响应逻辑较为固定，伤情变化未能完全依据学员处置措施实时演变，限制了其在复杂战场应变能力培养上的潜力。AI分析也多依赖于操作轨迹、点击率等表层数据，对学员实验设计逻辑、问题解决策略等深层认知过程的诊断能力不足。改进策略有①提升情景智能：引入动态病例生成系统，使虚拟伤员的生命体征能根据学员操作、战场环境变化乃至突发干扰因素实时连续演变，增强训练的对抗性和不确定性。②强化认知分析：利用学习分析技术，对学员在虚拟实验中的决策路径、方案论证文本进行多模态分析，构建“认知画像”，从而推送更具针对性的思维训练任务。

7.2 评价体系：从“数据采集”到“精准反馈”的优化

现有智慧评价体系对“团队协作”“伦理决策”等复杂素养的评估，仍有部分依赖教师主观判断，AI模型的评估信度有待持续验证。此外，系统反馈多停留在指出“薄弱点”，对“如何改进”的具体路径指引不够清晰，影响了反馈的实效性。改进策略为①量化评价标准：进一步细化DOPS、Mini-EEX等工具在具体战救情境下的行为指标，减少主观偏差。同时，开发AI对开放性文本的自然语言处理能力，提升其对高阶思维的评价水平。②闭环反馈机制：推动系统从“诊断问题”向“开具处方”升级，自动关联并推送相关的纠正性操作演示、理论微课及典型案例，支持教师为学生定制个性化的“能力提升路径图”。

7.3 师资队伍：跨学科教学能力的协同提升

教师在向“学习引导者、项目设计者”转型过程中，其自身知识结构在面对跨学科的综合性军事医学项目时，可能制约对学生的深度引导。改进策略有①构建教研共同体：建立“校内跨学科+校际跨领域”的虚拟教研室，定期组织基础医学、临床与军事学背景的教师联合备课，共享案例与资源。②完善激励保障：将教师在课程设计、技术融合等方面的创新成果，实质性纳入职称评定与绩效体系，激发其持续创新的内生动力。

7.4 教学资源：动态更新与协同开发机制的完善

本改革所构建的案例库、虚拟课程等教学资源，需随军事医学技术与卫勤保障理念的发展而持续迭代。目前，资源的动态更新机制不够健全，部分内容的更新速度滞后于实际需求。同时，尽管已在推广层面取得成效，但更深层次的、可持续的校际资源共享与协作开发机制仍有待建立，以最大化优质资源的效益。

8 结语

本研究构建的“三重转变”模式，其成功关键在于系统性地回应了军事医学人才培养的特殊需求，并通过技术与教育的深度融合，破解了传统实验教学的瓶颈。该模式不仅显著提升了学生的综合能力，其“虚实结合、战训一体、评育互促”的核心理念，对于各类高等学校的实验教学改革均具有一定的参考价值。

同时，我们也清醒地认识到改革在技术应用深度、评价体系科学性、师资能力转型和资源持续更新等方面存在的不足。未来，团队将聚焦于这些问题，持续优化AI在过程性评价中的深度应用，深化虚拟仿真平台的智能交互水平，加强师资队伍的跨学科教研共同体建设，并拓展跨院校的虚拟仿真教学联盟，通过构建更加完善的“评价—反馈—改进”闭环和资源共建共享机制，进一步推动优质教学资源的共享与模式的深化，持续提升军事医学基础实验教学的育人效能。

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基金资助

空军军医大学基础医学院教学研究重点课题(2025-JCJXKT-ZD-02)

空军军医大学教学研究课题(2024ZX02)

中国病理生理学会医学教育研究重点课题(BSKEJ24001)