国内教育信息化与医学教育创新建设，历经多年政策深耕与稳步推进，逐步构建起现代化育人发展新格局。2012年，教育部印发《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》，首次把虚拟实训软件应用满意度、专业覆盖面，以及虚拟仿真实训教学软件与新兴产业的对接情况，作为评判职业教育实践教学水平的重要依据。2013年，国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作正式启动。2018年，教育部发布专项通知，明确要以“高质量实验教学助推高等教育教学质量变轨超车，助力高等教育强国建设”。2020年，国务院办公厅出台指导意见，倡导多学科交叉融通，以新医科引领医学教育创新。一系列政策落地，让技术赋能医学教育，从可选的创新举措，转变为行业发展的必然选择。

　　心脏属于人体结构最复杂、功能最精密的器官，其立体构造、组织间的邻接状态及随时间而变的生理现象都对医学生所要掌握的空间认知、实际技能做较高要求。围绕教学安全前提下的心脏外科学习与训练设计，医学界一直在寻求最佳实践方案，有关探索至今未有根本性结论。虚拟现实和3D打印两种技术结合后能给出完整准确的答案，前者使虚拟手术可被反复演练、可交互操作，后者以实物形式还原影像所指的解剖内容，二者配合正好互补，可为心脏外科建立“虚实并用、手脑同施”的新模式。

　　将虚拟现实同3D打印加以结合，对心脏外科教学来说是一项重大革新，所用技术正好能对应各种操作难题，实施起来能达到1+1＞2的良好状态，具有明显赋能效果。

　　虚拟现实：以“看图”为起点而至“入境”。虚拟现实技术所依据的基本理念是“沉浸”及“交互”。用头戴式显示物或交互式手柄来辅助学习时，三维的计算机虚拟世界就成为教学材料，心脏的各个部分可以按任意方向加以观察，其内部构造（如瓣膜、乳头肌、腱索）亦可被清楚地辨识。这里所提的学习方法不是单纯“被动看图”，而是“主动探索”，对空间想象的要求因而较易满足。有关心脏的搏动、血流等现象可以借助虚拟现实予以再现，解剖的静态事实便“活化”了，结构—功能的对应关系也较易理解。若作手术模拟训练，所用环境没有真实风险——可以切、缝、接，亦可得到即时反馈。上述“做中学”的思路把技能训练从“只看”转为“动手”，从“一次过”转为“可反复”。

　　3D打印：从“虚拟”到“实体”。若说虚拟现实是创造“可视而不可触”的数字环境的工具，那么3D打印就善于把数字内容变成“既可看又可摸”的物理实体。根据患者所做CT或MRI的资料，3D打印可以按比例准确地再现心脏解剖（包括正常构造、一般病变或复杂状况：冠心病、心肌病、瓣膜病及先天性异常）。教学中允许利用实体模型做各种动作试验——切、缝、插器械——由此得到近真的触觉和操作结果。所称的“具身认知”对解剖知识、对操作习惯来说都是极有帮助的学习方式。而且3D模型本身可依病人情况量体定制，有利于做个性化的术前准备与模拟——医生能提前演练手术、改进步骤、增加成功机会。虚实结合：由“各自适用”变为“互相增益”。虚拟现实与3D打印不是彼此取代的关系，而是互补关系。

　　虚实技术形成互补协同的应用关系。虚拟现实有其“无限”的长处：可反复使用、可变换任意角度、可模拟各种情况；3D打印以“真实”见长——所见即触感、所量即尺度、所观即空间关系。教学上宜先用虚拟手段来分析影像、了解解剖构造，再把所学内容应用于3D模型的实践操作，由此将“看影像”引向“识解剖”，最后达到“断病变”的目标。按“虚拟预习—实体练习—虚拟复盘”这样的闭环思路训练，数字资源便不会失去灵活与普及的价值，实物操作亦不被简化为无意义动作，所以能真正做到“虚实兼顾、手脑同练”。

　　把虚拟现实及3D打印用于心脏外科教学，不是单纯地“采用新方法”，而是要促进教学由“教师主导的知识灌输”到“学生主动地获得能力”的转变，具有广泛的应用价值和现实意义。

　　三维可视化与具身认知。传统影像教学所用的主要是二维CT或MRI类图像，要靠思维把三维结构补全，认知负担重、学习起步难。若采用虚拟现实方法，二维影像就可变成三维立体物象，观察心脏时可自由地转动、切割、放大，从各面来分析其构造。3D打印技术又使虚拟构造获得实体形式，此时学生能实际接触、摆弄物体而无须单纯想象解剖形态。所称的“虚拟观察+实体操作”正好是具身认知理论所肯定的方式——认知不只由脑完成，而是身体和周围世界共同作用的结果。

　　沉浸式手术模拟与风险可控训练。用虚拟现实来构造接近实际的虚拟手术室，对整套手术（由术前至术后）做完整性演示或模拟。学生可多次于无危险状态下练习复杂手术动作，获得经验而无医疗上的损失。系统对各种可能的术中变故（如出血多、心律异常、解剖不典型）都加以模拟，用以训练应变及判断的临床能力。这种“按安全标准试风险”的方式是常规教学所不能达到的。应以个性化思路看待学习及数据评估。用虚拟现实做教学时，能即时收集有关学生行为的数据（包括手术时间、操作质量、失误数、所作决定等），得到可视化的成长线索或能力分析。对教师来说，这类数据是发现学生弱点的工具，可用来设计恰当的教学方案；对学生而言，它有助于认清现状、判断优劣，达到主动、有效学习的目的。按数据逻辑来评估，把原来不甚清楚的“感觉”变作确定的“事实”，便找到了改进教学的客观基础。

　　个性化学习与数据驱动评估。虚拟现实平台可以实时记录学生的操作数据——手术时间、操作精度、错误次数、决策路径等，形成可视化的学习轨迹和能力画像。教师可以基于这些数据精准识别学生的薄弱环节，提供针对性的指导；学生也可以清晰地看到自己的进步和不足，实现自主、高效的个性化学习。这种数据驱动的评估方式，将原本模糊的“感觉”转化为精确的“数据”，使教学改进有了客观依据。

　　远程协作与资源共享。应把远程协作及资源共享纳入考虑范围。利用虚拟现实手段，各处的教师、学员可同时进入一个虚拟环境做教学、作说明或讨论。专家可以借助远程方式教人操作虚拟手术，给出即刻的提示与意见。所称的“跨越时空”式教学是解决优质教育资源分布困难的一种可行办法——对基层、对边远地区来说，用虚拟现实来学习就有可能得到同等级医学院所提供的全部或大部分教学内容。

　　将虚拟现实及3D打印用于心脏外科教学，不是单纯地购买设备与安装软件，而是要采取有效路径，从教学内容、实施技术、教师素质、考核方式等方面开展的一项综合性的系统工程。

　　教学资源库建设：夯实内容基础。教学资源对教学模式创新来说是“原材料”。应按一定体系整理所见的典型心血管病例影像（CT、MRI、超声类材料），着手建立高质量、统一格式的教学病例档案。以这些病例为背景设计贴近现实的心脏解剖虚拟模型，将正常和异常、简单或复杂情况都包括进去。同时借助3D打印把虚拟模型转化为实物，使“虚拟—实体”之间有确定的对应关系（即教学资源的一一匹配）。另外，可考虑用视频说明操作、以图文解释手术、用讨论形式归纳病例，形成多种类、多角度的教学资源组合。

　　虚拟手术模拟器开发：构建训练平台。虚拟手术模拟器是有关技术的落脚点。所设计的模拟器须把实际手术各阶段都完整地呈现出来：从术前安排到切口处理、组织剥开、血管缝合、胸壁关闭诸项步骤都要包括在内。应允许多角度观察、对解剖做剖面分析或标记、进行量度计算，同时尽量接近现实设备的手感效果。但更重要的还是要有实时反馈及评估机制——即对操作中所犯的错误（如用力不当、走偏路线）立刻指出，在做完全部动作后给出完整评价（优劣所在、如何进步），由此完成“训练—反馈—改进”这一循环过程。

　　个性化模型制作：对接临床实际。把实际的病人影像拿来分析，用其做虚拟心脏或3D打印模型，对开展个体化教学及手术设计都有很大帮助。所用的模型适合做有关单个病例的术前准备、手术思路设计乃至术中引导。医学生能借助模型提前练习手术技巧，体会各种解剖异常对方法选择的意义，逐步形成“按人定策”的思考习惯。文中所提“由临床而教、依临床而学”的方式，正好是课堂知识同医疗实践结合的一种可行形式。

　　教师培训与团队建设：要重视人的因素。纵然技术已很发达，终究需要教师加以运用。所以应把临床医师、影像学人、教育技术员与工程师都纳入教学团队，以“临床提出问题—技术作答—教学检验”为思路建立协作关系。同时不能忽视对教师作整体、分阶段的培训，要让他们能自如地使用教学手段、组织病例、分析有关数据，进而完成由“单向讲授”到“促进学习”的思维与行为上的转变。

　　分阶段推进与迭代优化：要保证行稳致远。对教学模式所作的改革不能太急躁，应依照“试点—评估—优化—推广”思路逐步加以落实。开始时只做有限范围的试点，把技术及教学两方面都试一试；再按试点结果改进平台设计或教学方法，适当增大试点规模；第三阶段要完成可靠、能推广的教学形式与评估方法，按计划将之用于更广区域；最后利用多中心方法研究各种情况，考察教学模式是否普遍适用、其效果能否长期维持。

　　虚拟现实与3D打印技术融入心脏外科教学，展现出良好的应用效果与发展潜力。而混合现实（MR）、人工智能、数字孪生等新兴技术，则为心脏外科教学革新提供了更强的驱动力。

　　从技术趋势看，有关虚拟现实的设备已开始追求高分辨率、低延迟及轻便舒适的状态；3D打印本身也在由“静态模型”过渡到“动态模型”乃至“能用的模型”——目前已有搏动或收缩类的3D心脏模型被用来作训练，对实际生理现象有较高再现度。混合现实把虚拟和现实结合得更紧密些，对医生来说是把信息放在真实世界中加以利用的方式，教学因而具有“所见即所知”的沉浸感。所提到的各项技术进展正好可以促成心脏外科上更真实、更完整、更有效的训练形式。

　　从教育理念看，虚拟现实及3D打印所代表的革新不只应理解为教学方法的改进，而且要视为教育思想的转换——即由“教占主导”转到“学是中心”，由“统一标准”转到“因人而异”地培育，由“给知识”转到“助能力”形成。这种思路恰好符合新医科发展本身的需要：要造就医学上知识完备、操作熟练、人格健全（有良好人文修养）的各种类型人才。

　　从社会价值看，虚拟现实及3D打印所涉技术如能推广运用，就可以把医学院教学中的一些资源差距予以缓解，使各地的医学生都有机会得到较好训练、接受心脏外科类教育。由此而来的医学教育改进、人才分布的合理化乃至对健康中国目标的实际贡献，都应被看作具有战略意义的事情。

　　虚拟现实和3D打印两种技术的价值应该被理解为对医学教育基本目标的一种促进——即造就仁心仁术的医生。要推动这类技术的使用，就必须把学生放在中心位置，使技术成为教学的助力、成长的资源、医学进步的推动力。从国务院办公厅《关于加快医学教育创新发展的指导意见》的角度看，应“着力把救死扶伤的道术、有爱之心的仁术、学理清楚的学术、能力确凿的技术、方式合理的艺术都纳入教育，以之培育医德良好、医术高明的人民健康管理者”。这才是医学教育改革最本质、最持定的价值方向。

　　虚拟现实、3D打印等新技术正使心脏外科教学获得全新发展机会。所称“不可见”的心脏现在可以被“看见”，“难触摸”的手术也变成“可把握”的事。按虚拟—现实、观察—操作、模仿—创造的思路来设计教学，技术带动的革新便能促成医学教育中许多以前难以实现的进步。就长远而言，要不断推进技术的合理运用，努力使教学内容趋于完备，把技术所助之益带给广大学子，用这样的方式为中国健康事业造就大批优秀的、高水平的心脏外科医生。

　　（作者：南华大学衡阳医学院附属第一医院梁任技，雷正文）