人体胚胎发生过程中,神经系统中的大脑发育,很抽象、也很复杂、但同时也最具想象空间。我们的实验采用线上虚拟仿真实验与线下小组讨论相结合的方式进行。在线上,学生通过平台进行自主学习和虚拟仿真实验操作,以大脑胚胎的发育为主线,从最简单神经管开始,逐步展现大脑胚胎的发育过程(外形观与内部观);进而通过案例互动把基础胚胎知识与临床疾病相联系,在基础医学与临床医学的学科融合中实现知识目标和能力目标。在线下,学生分组讨论,教师在课堂参与学生的汇报展示与现场问答;在头脑风暴与讨论总结中激发科研思维、培育创新意识、实现素养目标。

必要性和实用性:

人体胚胎发生过程中,各个器官系统的分化进程很快,尤其是神经系统中的大脑发育,很抽象、也很复杂、但同时也最具想象空间。通过人大脑的发育过程虚拟仿真实验教学的实施,可以使学生把抽象的过程具象化,能在虚拟仿真中掌握发生发育过程中的变化过程,还可以基于胚胎学知识拓展到畸形发生的原理、结合临床案例的预防和治疗,激发学生的创新思维和临床意识。

教学设计的合理性

以大脑胚胎的发育为主线,从最简单神经管开始,逐步展现大脑胚胎的发育过程(外形观与内部观);进而通过案例互动把基础胚胎知识与临床疾病相联系,在基础医学与临床医学的学科融合中实现知识目标和能力目标。

实验系统的先进性

基于网络,在虚拟现实环境下,结合医学图像处理技术从内部和外部相结合的模式重建大脑的发育过程,同时通过案例互动将胚胎发育过程中畸形产生的原理与临床防治相结合,相比较传统教学,学生可反复训练,能够描绘大脑发育过程的时空变化并能够用相应的胚胎学知识理解临床诊治的原则。

采用线上虚拟仿真实验与线下小组讨论相结合的方式进行。在线上,学生通过我们的平台进行自主学习和虚拟仿真实验操作;在线下,学生分组讨论,教师在课堂参与学生的汇报展示与现场问答;在头脑风暴与讨论总结中激发科研思维、培育创新意识、实现素养目标。

复旦大学上海医学院作为优秀医学家的摇篮,一直有着追求卓越的传统和改善人民健康的使命;“为人群服务、为强国奋斗”是上医人的担当。

知识目标

通过大脑发育的虚拟仿真实验,学生能够从内部和外部两个维度描绘大脑的发育过程;结合临床案例模块,学生能够解读畸形发生的原理和临床预防、诊断及治疗的连接点。

能力目标

学生能够通过课程中发育的关键节点学习,将胚胎学知识点与科研进展相结合,进而通过小组讨论与展示,拓展科研思维;学生能够通过畸形产生原理与临床病例的相关性,将基础医学与临床医学两个学科相融合,明晰临床常见病的预防与治疗。

素养目标

通过基础医学与临床医学的跨学科融合,学生能够用学科交叉的理念学会学习;线上虚拟仿真实验结合线下小组讨论课,能够激发学生对发育相关学科点的兴趣度、增强创新意识,在讨论和汇报中锻炼团队合作精神;将胚胎学知识与人民群众息息相关的健康状况契合关联,坚定学生的“大健康”理念和“为人群服务”的医者担当。

发育过程

分为两个模块:1、外形变化,以不同发育阶段的人脑图片为模板,利用建模技术进行构建,展现人脑外部形态的三维解剖结构,实现立体、全方位、多角度观察。2、内部变化,我们做了两个发育的关键点的建模,呈现内部的脑室变化与区域分割,展现人脑内部形态的

发育变化,同样能实现立体、全方位、多角度观察。总之,这两个模块我们利用3D建模技术,从内部和外部发育过程两个维度,创建了逼真的虚拟大脑胚胎模型;开发了模拟实验功能,使学生可以在虚拟环境中进行实验操作。

案例互动

平台设置案例互动模块,目前以神经系统发育系统中常见的神经管畸形为临床案例,提供疾病模型、视频和知识点供学习。以脊柱裂为例,用户可点击模型,沉浸式感受脊柱膨出的原理及过程;观看视频和学习知识点时,到达进度节点即有问题出现,能对学生的学习进度和程度有即时反馈。

发育过程(外形与内部)

评价体系:形成性评价与体验反馈向集合

该实验作为学科形成性评价的一部分,本身评定过程也为形成性:线上虚拟仿真实验完成度占40%(下图展示某学生使用实验平台情况)、线上测试成绩占20%、线下小组讨论占40%(其中包括组内互评、组间互评与教师评分)。

通过在线调查和讨论反馈:学生们认为这个虚拟实验具有很强的互动性和创新性,能够很好地帮助他们描绘和应用大脑发育知识

学生发展

以此课程为基础,以本科生为主体,教师带队参加专业学会的模型设计大赛,经过学生现场汇报与展示,荣获二等奖。

教师发展

作为教学创新成果的一部分内容,课程负责人获得第二届全国教师教学创新大赛部属高校正高组二等奖、上海赛特等奖。