动脉血压的形成和稳定受心脏、血管和血量等三个方面因素的影响，这三方面的功能变化又是在神经体液因素的统一调节下完成的。传统动物实验和人体机能实验所测得的动脉血压变化，往往是各种因素相互作用的综合结果，因素之间无法分离，难以探索单因素的具体作用。本项目借助ESP (Electronic Standardized Patient，电子式标准化病人/功能数字人)实时运算仿真技术，通过(1)将动脉血压的调节抽象成机械模型，建立单因素冲击响应实验模型，帮助学生从物理学角度理解动脉血压的形成和影响因素; (2)建立血液循环的生理模型，模拟在体情况下单因素引发的整体血压调节反应，使学生从生理学角度认识动脉血压的调节机制 (3)引入临床案例，模拟常见疾病中动脉血压等指标的异常变化，引导学生分析血压异常的主要原因，并检测治疗效果。帮助学生深刻理解动脉血压形成的本质，掌握动脉血压调节的规律，了解临床常见疾病中导致血压异常的主要因素，培养他们应用基础医学知识分析临床问题的能力，实现“早临床，多临床”的教学目标。

1. 实验原理

影响动脉血压的诸因素具体可分成每搏输出量、心率、外周阻力、动脉弹性、循环血量与血管系统容积比等五个因素。本项目借助ESP内核，实现单因素分离，单独分析某一因素变化对动脉血压产生的影响 (图1)。

本项目依托ESP平台，其核心是人体功能运行真引擎，它以Systems Biology (系统生物学)为理论依据，是目前行业内唯一的“实时运算式仿真引擎”。经过15年进化、4代升级、反复与动物实验和临床资料比对现已成为高仿真度的“功能数字人”。 ESP能实时仿真人体运行，动态输出人体机能核心指标(生命体征)，运行结里与临床实验统计数据比对，十分钟符合率大于99%，四小时符合率大于95%。ESP平台已经申请并获得计算机著作权证书，并成为医学教学领域理论与实践、基础与临床的通用平台。

知识点:共6个

1.每搏输出量的作用:在其他因素不变的情况下，每搏输出量增加时，收缩压上升较舒张压明显，脉压加大每搏输出量减少时，主要使收缩压降低，脉压减小。2.心率的作用:在其他因素不变的情况下，心率加快时，舒张压升高较收缩压明显，脉压减小，心率减慢时舒张压降低较收缩压明显，脉压增大。
3.外周阻力的作用:在其他因素不变的情况下，外周阻力增加时，舒张压升高较收缩压明显，脉压减小，外周阻力减小时，舒张压降低比收缩压明显，脉压加大。
4.动脉弹性的作用:在其他因素不变的情况下，当主动脉和大动脉的弹性储器作用减弱时，脉压增大，当主动脉和大动脉的弹性储器作用增强时，脉压减小。5.循环血量和血管系统容积的比例: 在其他因素不变的情况下，血量与血管容积比值下降时，动脉血压降低
比值增加时，动脉血压升高。6.机体的动脉血压变化是各种因素相互作用的综合结果。病理情况下，机体的血压改变取决于起主要作用的因素。
(2) 核心要素仿真设计:
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1.采用的教学方法

(1)自由探索体验式教学(学习) 本项目将体验式学习理论与虚拟现实技术相结合，在提供虚拟实验场景的同时给予学生自由探索的空。“循环机械模型”中的运动幅度、运动频率、外周管阻力等参数和“循环生理模型”中的每搏输出量、心率、外周阻力等指标均设计为有刻度、可连续调节的滑块，学生可以反复尝试、主动探索，通过实时修改某一变量，观察对液压(或血压)的实时影响，找出规律 (图2)。

(2)任务驱动式教学“循环机械模型”、“循环生理模型”和“临床案例分析”等模块有明确的实验任务和考核要求，在明确的任务驱动下，引导学生完成具体的实验操作和观察
(3)O2O混合式教学本项目设计的“动脉血压调节的虚拟仿真实验教学”与人体压测定、观察运动对血压和心率的影响等实体实验教学相结合，并对接后期开展的动脉血压综合实验，形成线上线下混合式的实验教学体系。
(4)训练评价一体化 考核与评价贯穿于实验全过程。“循环机械模型”“循环生理模型”和“临床案例分析”等模块均设置了考核环节，“总结与评价”模块对实验内容进行总结，并分析学生操作数据，完成形成性评价。此外，系统将自动记录每位学生的访问信息、操作和考核的结果，便于教师对学生的学习情况进行实时了解(图3)。

2.教学方法的使用目的
(1)以学生为主体，实现“做中学” 本项目在“循环机械模型”和“循环生理模型”模块运用自由探索体验式教学，学生像做“游戏”一样地进行反复尝试，尽可能多地获取具体经验，，在体验学习乐趣的同时促进其对知识的建构。通过“做中学”，学生的主体地位、学习能力和学习兴趣都得到了加强。
(2)融汇贯通，引导学生自主学习 通过任务的驱动，使学生在“循环机械模型”和“循环生理模型”中，深入学习和理解动脉血压形成的本质，并应用所学知识对多个临床案例中相关疾病的病理生理机制及治疗原则进行有效演绎推理。促进学生对学习资源的积极主动应用，有利于培养学生知识结构的整体性、全面性和融通性，锻炼其综合分析和自主学习能力。
(3)虚实互补，提高教学效果 本项日是动脉血压实验教学体系的一部分，与实体实验的内容不重复，而是相互补充。本项目借助ESP内核，成功地实现了“单因素分离”。这种“单因素冲击响应”模式使探索单因素的具体作用成为可能，这是传统动物实验、人体机能实验无法替代的。另一方面，人体血压测定、观察运动对血压和心率的影响、动脉血压综合实验等实体实验使学生得到实践经验和锻炼。通过虚实结合，提高了实验教学的完整性和教学效果.
(4)形成性评价，精准指导学习过程 本项目的4个模块均设置了考核或评价环节，实现了教学和评价融合。教师通过分析学生操作数据和考核成绩，实时诊断学生实验中存在的问题，有针对性地对实验教学环节及节奏进行调控使实验达到预定的目标。

3.实施过程
项目实施包含预备阶段、操作阶段及实体实验三部分。根据每个阶段内容不同分别通过线上自主学习、探究式学任务驱动式学习、讨论式学习，实施教学过程。

(1)课前预习: 学生通过手机、电脑等观看操作引导视频，预习实验内容。
(2)虚拟仿真实验课: 学生以3-4人为小组进行实验。实验分为四个模块。
①“血液循环机械模型”模块:学生对“单腔机械模型”和“双腔机械模型”中活塞泵运动幅度、运动频率、外周管阻力、动脉管弹阻和液体容量等影响因素进行实时调节，通过反复尝试，观察、分析单因素对管内液体压力的影响，从物理学角度直观地认识血压形成的本质和影响因素，完成实验报告。
②“血液循环生理模型”模块:学生对每搏输出量、心率、外周阻力、动脉弹性阻力、循环血量与血管系统容积比等因素进行实时调节，从人体生理学角度理解在体条件下单因素作用引发的整体血压调节反应，并完成实验报告。
③“临床案例分析”模块:系统按小组随机分配临床案例。学生通过对患者症状、体征和临床监测指标等进行观察和分析，应用所学知识，找出案例中引起血压异常的主要因素，并对治疗效果进行检验，锻炼应用知识的能力:
④“总结与评价”模块:总结本实验需要掌握的知识点，并对学生操作的数据进行分析，完成形成性评价。系统将自动记录每位学生的访问信息、每次操作和考核的结果，生成评价报告，并进行错题解析。

4. 实施效果
(1)激发学生的学习兴趣
本实验项目给学生提供了逼真的虚拟仿真情境和自主探索的空间，使学生获得生动丰富的操作体验，激发了学生的学习兴趣，提高了学生对实验的积极性、主动性，同时，也有助于形成深刻图像记忆，提升实验教学效果。
(2)加深对所学知识的理解
传统动物实验和人体机能实验所测得的动脉血压变化往往是各种因素相互作用的综合结果，因素之间无法分离，准以探索单因素的具体作用。本项目借助ESP实时运算仿真技术，实现单因素分离，有助于学生深刻理解动脉血压的调节机制和影响因素
(3)提高知识的运用能力
本项目引入临床常见的、与血压变化密切相关的心源性休克、失血性休克和过敏性休克等危急重案例，模拟疾病过程中动脉血压等指标的变化，引导学生分析血压异常的主要原因，并检验治疗效果，培养学生对知识的运用能力，有助于实现“早临床，多临床”的教学目标。

无。