數(shù)字化技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

任銀祥 王德貴 宋焱峰 景玉宏 劉向文 張朗 洪建平 尹潔

隨著信息科學(xué)的迅速發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代，數(shù)字化技術(shù)也已深入到了不同的領(lǐng)域。隨之，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中也大量的運(yùn)用了數(shù)字化技術(shù)，而數(shù)字化技術(shù)在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育中的廣泛應(yīng)用，也大大地改變了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的面貌。

人體解剖學(xué)作為一門重要的醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)課程，在整個(gè)醫(yī)學(xué)教育過程中的凸顯其重要性。為了進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量，拓展教學(xué)思路，將人類文明的新成果運(yùn)用到人體解剖學(xué)教學(xué)過程中，我們正在逐步將數(shù)字化技術(shù)引入到教學(xué)中來，以期能使解剖學(xué)的教學(xué)模式變得更加科學(xué)化、精確化、合理化。

1 將數(shù)字化虛擬人體應(yīng)用于解剖學(xué)教學(xué)中

1.1 數(shù)字化虛擬人體的研究為虛擬解剖學(xué)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)和技術(shù)支撐 自美國率先開展“可視人計(jì)劃”(Visible Human Project，VHP)以來，1994年11月美國國家醫(yī)學(xué)圖書館就宣布男性VHP解剖數(shù)據(jù)集開發(fā)成功[1]，之后依托這個(gè)數(shù)據(jù)集為平臺(tái)，國際上開發(fā)了大量相關(guān)的應(yīng)用軟件。在國內(nèi)，自2001年的香山科學(xué)會(huì)議第174次學(xué)術(shù)討論會(huì)提出我國數(shù)字化虛擬人體研究的規(guī)劃和建議后，“數(shù)字化虛擬人體若干關(guān)鍵技術(shù)”和“數(shù)字化虛擬人體模型構(gòu)建及海量儲(chǔ)存”列入國家高技術(shù)研究發(fā)展“863”計(jì)劃項(xiàng)目。經(jīng)過多所院校和研究部門的共同努力，于2003年2月提交了虛擬中國人女性一號(hào)（VCH-F1）的數(shù)據(jù)集[2]。這些數(shù)字化虛擬人體將人體生物學(xué)信息數(shù)字化與可視化，使計(jì)算機(jī)的定量分析計(jì)算和精確模擬成為可能，也為數(shù)字化技術(shù)和人體解剖學(xué)的滲透融合提供了基礎(chǔ)。

1.2 傳統(tǒng)人體解剖學(xué)教學(xué)實(shí)踐中存在的問題 首先，傳統(tǒng)的人體解剖學(xué)教學(xué)方法是以課堂教學(xué)為主，結(jié)合掛圖、模型、標(biāo)本、人體等輔助教學(xué)工具進(jìn)行教學(xué)，再配合尸體解剖來加深學(xué)生對(duì)課堂內(nèi)容的理解。學(xué)生對(duì)尸體進(jìn)行的解剖操作是人體解剖學(xué)教學(xué)必不可少的環(huán)節(jié)，而近年來全國各大醫(yī)學(xué)院校都不同程度地存在教學(xué)尸體緊缺的現(xiàn)象，尸源不足導(dǎo)致用于學(xué)生解剖操作的尸體和教學(xué)示教標(biāo)本缺乏嚴(yán)重影響了教學(xué)質(zhì)量的提高。

其次，傳統(tǒng)解剖學(xué)教學(xué)中用到的尸體和標(biāo)本一般是經(jīng)過具有揮發(fā)性和致癌性的甲醛處理過的，這種尸體標(biāo)本不但帶有刺鼻的氣味，而且教師和學(xué)生在進(jìn)行解剖操作過程中如果長時(shí)間吸入甲醛更會(huì)對(duì)健康造成不良影響，這些因素都不同程度地影響了學(xué)生學(xué)習(xí)解剖學(xué)的積極性。在解剖學(xué)實(shí)踐教學(xué)過程中經(jīng)常會(huì)有學(xué)生受不了甲醛刺鼻的氣味而不仔細(xì)解剖和觀察尸體標(biāo)本，甚至在老師進(jìn)行標(biāo)本示教時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地站在一邊，這些都嚴(yán)重影響了解剖學(xué)教學(xué)質(zhì)量的提高。

再次，由于缺乏對(duì)人體結(jié)構(gòu)的整體認(rèn)識(shí)，導(dǎo)致在操作中盲目切割，破壞標(biāo)本現(xiàn)象嚴(yán)重，也導(dǎo)致不可再生資源嚴(yán)重浪費(fèi)，如果能通過數(shù)字資源使學(xué)生對(duì)解剖結(jié)構(gòu)有個(gè)整體認(rèn)識(shí)將使這一現(xiàn)象大大緩解。

1.3 將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于解剖學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì) 數(shù)字化虛擬人體數(shù)據(jù)集提供了完整、連續(xù)、精細(xì)的人體二維解剖圖像，并可建立三維可視化模型和構(gòu)建虛擬人體解剖模型。使用這種模型，學(xué)生不但可以從任意角度、任何剖面觀察人體結(jié)構(gòu)，還可以在三維空間對(duì)要觀察的結(jié)構(gòu)進(jìn)行放大、旋轉(zhuǎn)和平移等操作，通過仔細(xì)地觀察清楚地了解人體內(nèi)各器官組織的空間關(guān)系，并對(duì)人體的各結(jié)構(gòu)能夠在腦海中形成一個(gè)整體的影像。這樣，通過數(shù)字技術(shù)讓學(xué)生先對(duì)人體結(jié)構(gòu)有了基本認(rèn)識(shí)后再去探究真實(shí)的人體會(huì)大大提高學(xué)習(xí)效率，減少資源浪費(fèi)。

數(shù)字化虛擬人體的產(chǎn)生不但能使學(xué)生更直觀更清晰地看到所要觀察的結(jié)構(gòu)，還可以緩解目前解剖學(xué)教學(xué)中尸體標(biāo)本緊缺以及標(biāo)本不可重復(fù)使用等缺陷，能夠降低教學(xué)成本，提高教學(xué)質(zhì)量，彌補(bǔ)教學(xué)資源和條件的不足。同時(shí)還提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增加學(xué)習(xí)的積極性。

2 建立和開放數(shù)字化教學(xué)資源平臺(tái)

教育部2007年發(fā)布了教高[2007]1號(hào)《教育部財(cái)政部關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見》和教高[2007]2號(hào)《教育部關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》兩個(gè)文件，明確提出要加強(qiáng)課程優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)資源建設(shè)，并把多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，廣泛采用多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，改變高校人才培養(yǎng)模式，不斷推進(jìn)教學(xué)資源的共建共享，逐步實(shí)現(xiàn)教學(xué)及管理的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化[3]。為了響應(yīng)教育部的號(hào)召，進(jìn)一步深化教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量，通過校園網(wǎng)建立了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)，將數(shù)字化教學(xué)資源上傳至網(wǎng)絡(luò)共享，取得了比較好的效果和反響。

2.1 數(shù)字化圖像資源在課內(nèi)外教學(xué)中的應(yīng)用 數(shù)字化圖像資源可以提供大量互動(dòng)性學(xué)習(xí)素材，通過教學(xué)配套數(shù)據(jù)庫和相應(yīng)的軟件，可以提供互動(dòng)式案例教學(xué)，讓學(xué)生了解一些相關(guān)的臨床內(nèi)容，進(jìn)行交互式學(xué)習(xí)。另外，高年級(jí)的學(xué)生在學(xué)習(xí)臨床課的過程中如果遇到不熟悉的內(nèi)容或者已經(jīng)淡忘的相關(guān)知識(shí)，還可以通過平臺(tái)對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行重溫復(fù)習(xí)。

2.2 將實(shí)驗(yàn)室原有的珍貴標(biāo)本數(shù)字化處理后共享 實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)本陳列室擁有一些珍貴的教學(xué)標(biāo)本，受陳列室開放時(shí)間和容量限制，平時(shí)學(xué)生沒有更多的時(shí)間來仔細(xì)觀察，我們將實(shí)驗(yàn)室的這些珍貴標(biāo)本也制作成圖片上傳共享，供同學(xué)們隨時(shí)瀏覽。實(shí)驗(yàn)室所用的教學(xué)課件、教學(xué)錄像等資源，我們也共享到平臺(tái)，這樣可以讓學(xué)生隨時(shí)隨處都能夠進(jìn)行學(xué)習(xí)，不但可以節(jié)約課堂時(shí)間，還增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的自主性和積極性。

隨著近年來各大院校招生規(guī)模不斷擴(kuò)大，教學(xué)改革不斷深化，教學(xué)工作中越來越注重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和創(chuàng)新能力，所以傳統(tǒng)的課堂教學(xué)時(shí)數(shù)相對(duì)有所減少，且傳統(tǒng)的教學(xué)模式極易養(yǎng)成學(xué)生消極依賴?yán)蠋煂W(xué)習(xí)的氛圍，效率比較低下，實(shí)驗(yàn)效果更是差強(qiáng)人意。與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，數(shù)字化教學(xué)資源平臺(tái)的建立可以讓學(xué)生自由地通過上網(wǎng)獲取學(xué)習(xí)資源，這不但有利于學(xué)生自學(xué)能力的培養(yǎng)，也非常有利于進(jìn)行自我測(cè)驗(yàn)和復(fù)習(xí)課堂講授過的知識(shí)；數(shù)字圖像都附有詳實(shí)的文字說明，學(xué)生很容易看懂且可以對(duì)照?qǐng)D片與說明加深理解和記憶；數(shù)字技術(shù)同時(shí)整合了圖像、動(dòng)畫、音頻、視頻及文字內(nèi)容等多種教學(xué)素材，多樣化的表現(xiàn)形式更能夠刺激學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，學(xué)生可自主安排學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)地點(diǎn)、學(xué)習(xí)內(nèi)容及進(jìn)度來進(jìn)行自學(xué)，而不需要考慮當(dāng)天是否有老師授課，如果有需要還可以自由下載相關(guān)學(xué)習(xí)內(nèi)容或直接向老師和同學(xué)請(qǐng)教[4]。

通過初步問卷調(diào)查，有超過90%的同學(xué)認(rèn)為數(shù)字化教學(xué)資源平臺(tái)的建立對(duì)自己的學(xué)習(xí)有幫助，超過82%的同學(xué)表示對(duì)通過這種方式進(jìn)行學(xué)習(xí)感興趣或比較感興趣。當(dāng)然，由于數(shù)字化圖像數(shù)據(jù)庫建立比較復(fù)雜，教學(xué)資源數(shù)量有限，所包含的信息量并不能完全滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，所以數(shù)字化教學(xué)雖然很受學(xué)生歡迎，但并不能完全取代傳統(tǒng)的教學(xué)模式，只能作為傳統(tǒng)教學(xué)模式的補(bǔ)充和拓展。

總之，將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于人體解剖學(xué)的教學(xué)，使之與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相輔相成，發(fā)揮各自的特點(diǎn)，不但可以增加學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和積極性，豐富教學(xué)資源，提高教學(xué)質(zhì)量，也是我們培養(yǎng)具有國際競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新型人才的需要。

[1]Spitzer VM,Whit lock DG.The visible Human dataset:the anatomical platform for human simulation[J].Anat Rec,1998,253(2):49-57.

[2]ZHONG Shi-zhen,YUAN Lin,TANG Lei,et al.Research report of experimental database establishment of digitized virtual Chinese No.1 female[J].J First Mil,Med Univ,2003(3):196-203.

[3]馬合木提·買買提明，劉海，王濤.淺談開發(fā)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的理論依據(jù)和教學(xué)模式[J].中國高等醫(yī)學(xué)教育，2012,2:73-74.

[4]Piemme TE.Computer-assisted learning and evaluation in medicine[J].JAMA,2007,260(5):367-372.