數(shù)碼互動系統(tǒng)在人體解剖學教學中的應用

張海龍，閻文柱，姜東，房艷，劉素偉，左中夫，劉學，李文慧

(遼寧醫(yī)學院，遼寧 錦州 121002)

人體解剖學是按人體的器官系統(tǒng) (如運動系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、脈管系統(tǒng)、感覺器、神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)等)闡述正常人體器官形態(tài)結構、相關功能及其發(fā)生發(fā)展規(guī)律的科學，是基礎醫(yī)學中重要的支柱學科之一，是醫(yī)學生必須掌握的一門醫(yī)學基礎課，學習這門課程的目的就是要讓醫(yī)學生理解和掌握人體內(nèi)各大器官的正常形態(tài)結構、毗鄰關系、生長發(fā)育規(guī)律及其功能意義，為學習其他醫(yī)學課程奠定堅實的形態(tài)學基礎。［1］然而，人體解剖學的信息量大，解剖學的結構眾多，學習起來枯燥乏味，而且人體解剖學的課程一般都安排在大學一年級就開展，這樣，對于初入大學校園沒有任何醫(yī)學基礎的大學生來說，學習這么一門重要的醫(yī)學基礎課程往往會感覺力不從心。因此，尋找一個好的教學方法，對于人體解剖學的教學來說非常重要。

受網(wǎng)絡應用迅猛發(fā)展的影響，當代醫(yī)學生獲取信息的途徑增多，這必然會對傳統(tǒng)教學方法提出新的要求。筆者所在教研室結合解剖學實驗課的特點，探尋了一些新的教學方法和教學手段，并在2010年12月建立了“解剖數(shù)碼互動教學系統(tǒng)”。這個系統(tǒng)通過每個實驗臺上的數(shù)碼裝置，將古老的人體解剖學和前沿性的信息技術相結合，把醫(yī)學和計算機信息技術相結合，具有媒體融合性、交互智能性和信息擴張性等多種特征。［2］在實踐教學中，收到了非常好的教學效果。

一、解剖數(shù)碼互動教學系統(tǒng)的建立

遼寧醫(yī)學院解剖數(shù)碼互動系統(tǒng)購自山東易創(chuàng)公司。

1.安裝系統(tǒng)。該系統(tǒng)由圖像采集系統(tǒng)、管理和控制系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)以及集成輔助設備組成。解剖學實驗室內(nèi)的系統(tǒng)主要由圖像采集設備、教師和學生操作臺組成，各個實驗室之間則通過網(wǎng)線連接起來，可以實現(xiàn)多間教室同時進行的廣播教學。

2.工作原理。圖像采集設備采用一體化球型攝像機，音頻和視頻信號通過電纜傳送到教師操作臺、學生操作臺和投影儀。

教師操作臺由操作系統(tǒng)、搖桿鍵盤、顯示器、視頻分配器和切換器、信號處理器、音響系統(tǒng)組成，通過教師的操作來采集前端信號，實現(xiàn)對音、視頻信號的切換和控制，并通過信號處理器對圖像及聲音信號進行處理。

學生操作臺由學生手持遙控器、液晶電視、音頻放大器、有線麥克風組成，主要是控制自身的圖像采集設備，發(fā)送學生音頻信號，也可顯示教師操作臺顯示器所顯示的內(nèi)容。

3.各操作臺的功能。數(shù)碼解剖互動教學系統(tǒng)由學生操作系統(tǒng)、教師操作系統(tǒng)和師生互動系統(tǒng)構成。［3－4］

第一，學生操作系統(tǒng)具有的功能。一是同步學習:學生可以通過液晶電視顯示教師操作平臺顯示的所有教學內(nèi)容，進而進行同步教學。由于各個實驗室的操作系統(tǒng)都進行了網(wǎng)線聯(lián)網(wǎng)，因而還能夠同時進行網(wǎng)絡教學。二是圖像監(jiān)控:學生可以通過手持遙控器控制自身的攝像頭，進行解剖標本圖像的距離和角度的調(diào)整、拍照和錄像等。還可以利用手持攝像機探尋解剖過程中一些微小結構，比如，顱底內(nèi)面觀的各個孔、前庭蝸器等，還可以觀察一些肉眼無法達到的隱蔽的解剖學結構。三是預置攝像頭位置:比如，有些解剖學標本的結構在某一個角度和距離才能看得最為清晰，此時學生可以通過預置攝像頭功能將其設置在該位置并儲存于遙控器內(nèi)，下次在觀察時只需調(diào)出預置的數(shù)字鍵即可，方便快捷，免去每次都要重新調(diào)焦的麻煩。而且此種預置可以預置多個位置，便于多標本的同時預置。四是即時提問:學生可以通過遙控器上的呼叫鍵及有線麥克風實現(xiàn)與教師間的即時提問，實現(xiàn)教學互動。五是網(wǎng)絡考試:利用系統(tǒng)自帶或教師加載的題庫進行同步考試，此時學生利用遙控器上的按鍵就可完成答題，實現(xiàn)解剖學網(wǎng)絡化電子考試，系統(tǒng)自動評分。

第二，教師操作系統(tǒng)具有的功能。一是監(jiān)控圖像:教師可以在自己的顯示器上監(jiān)視所有學生端的解剖標本圖像，并能控制所有學生端攝像頭的距離角度調(diào)整、預置攝像頭位置、拍攝、回放等操作。二是處理圖像:可以對拍攝到的解剖標本圖像進行后期圖像處理，進而達到教學目的的圖像要求。三是支持絕大多數(shù)醫(yī)學圖像的輸入輸出:支持符合DICOM3.0國際標準醫(yī)學圖像數(shù)據(jù) (CT、MRI、DR、DSA)的輸入、分析、示教和輸出，如虛擬人軟件，為解剖畫面與醫(yī)學圖像的結合對比提供先進的教學方法。四是錄制圖像:教師可以根據(jù)教學需求錄制任意解剖標本圖像或回放錄制好的圖像，并制作高質(zhì)量的解剖教學DVD或VCD光盤。

第三，師生互動系統(tǒng)具有的功能。利用建好的網(wǎng)絡實現(xiàn)多教室、多系統(tǒng)、多平臺同步教學;利用投影儀或液晶電視進行大屏幕轉播教學;利用系統(tǒng)自帶或教師加載的題庫進行學生同步網(wǎng)絡化電子考試;利用麥克風和遙控器進行互動教學和輔導;可以利用網(wǎng)絡進行教學視頻的同步放映或手術操作的現(xiàn)場直播。

二、傳統(tǒng)解剖學教學方法的劣勢和不足

1.教師教學方面存在的劣勢和不足。一是教師難以全面而及時地指導學生上解剖實驗課。上解剖實驗課的時候，教師在長1.8米，寬0.8米的不銹鋼解剖臺上操作，操作部位范圍最大不超過0.1平方米。對一些典型的結構，細微的結構 (如顱骨底面的內(nèi)面觀的孔裂等結構)，不能及時地面向全體學生展示。而學生們都圍著老師來觀察，這樣不僅影響了課堂嚴肅的氛圍，還降低了課堂的教學質(zhì)量。二是教師工作量大，工作環(huán)境惡劣。由于解剖學涉及大量的標本結構，很多都是細微結構，老師授課不得不分組進行講解，很多都是重復的講解，為此耗費了大量的人力和時間，再加上福爾馬林的刺鼻氣味，老師的上課難度可想而知。三是解剖過程無記錄，給日后的回顧及錯誤的糾正帶來困難。而且很多經(jīng)典的結構不能得到及時有效的影像學保存，造成了教學資源的極大浪費。

2.學生學習方面存在的劣勢和不足。在傳統(tǒng)教學模式下，只是老師的“一言堂”，一方面老師講得口干舌燥，另一方面學生聽得云里霧里，教與學之間缺少互動環(huán)節(jié)，使得學生只是被動的學習，因而學生的學習主動性下降。俗話說得好“興趣是最好的老師”，沒有興趣的學習往往使得學生的學習積極性下降。在沒有現(xiàn)代化設備的傳統(tǒng)教學模式下，很多細微的解剖結構只適合一個或幾個學生才能看見，而即使是30個人的小班授課也很難實現(xiàn)面向全體學生的教學效果。往往是示教時里三層外三層，結果大部分學生還是一頭霧水，不知所云。教師在課間指導學生過程中，經(jīng)常會遇到很多學生詢問同一問題的情況，使真正解決的問題數(shù)量非常有限，浪費了很多的時間和精力。［5］

三、數(shù)碼互動教學系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢

1.提高學習興趣。數(shù)碼互動教學系統(tǒng)利用文字、圖像、動畫、視頻和多媒體網(wǎng)絡將傳統(tǒng)枯燥繁雜的解剖學知識多角度呈現(xiàn)出來，使其形象生動、一目了然地展現(xiàn)在學生面前，增強了學生的感性認識。學生還可以主動地根據(jù)需要重復播放之前的教學資源，使同學更好地溫故知新，掌握教學知識點。

2.教學相長，師生互動。老師只需通過教師操作系統(tǒng)就能觀察并控制所有解剖臺的攝像圖面，及時地指導學生解剖操作中存在的錯誤;同時學生通過學生操作系統(tǒng)的一體化攝像機和有線麥克風等即時發(fā)問，使得問題在第一時間得到解決，并且?guī)熒g可以直接進行相關問題的探討。在減輕教師工作強度的同時，大大提高學生的學習效率，使得師生間的交流更加輕松、高效。

3.經(jīng)典定格，“昨日重現(xiàn)”。利用所有的攝像頭可以對整個教學過程進行全程錄制，如果有完美經(jīng)典的結構標本，可以隨時進行攝錄，以便日后教學的需要。

4.網(wǎng)絡共享。由于各個實驗室除了有一套獨立的數(shù)碼互動系統(tǒng)之外，還配備了網(wǎng)絡連接功能，每一個解剖實驗室的教師都可以實現(xiàn)跨實驗室的音、視頻共享，以及跨實驗室的圖像采集設備的選擇和控制，達到教師和全體學生在教學過程中的互動。［6］

四、數(shù)碼互動教學系統(tǒng)帶來的經(jīng)濟及社會效益

當前中國醫(yī)學教學中的尸體來源少之又少，而且價格昂貴，為此學校每年投入了大量的資金用于尸體的購買，因此高效的利用尸體才能最大限度的節(jié)約成本，本系統(tǒng)的多實驗臺同步視頻直播的方式就可解決這個問題，為此減少了對過多尸體的破壞。

由于解剖學是一門形態(tài)學，涉及大量的標本結構，很多都是細微結構，老師授課不得不分組進行講解，而且由于學生的角度不同，接收學習效果也不盡相同，為此耗費了大量的人力和時間，現(xiàn)在可以利用360度智能高速球型攝像機對標本進行全方位的展示，并且通過多臺大屏幕電視展示給同學，同時手持式攝像機還可深入到一些結構內(nèi)部看到一些結構的“死角”，同時還可進行視頻的錄像以備其他班級利用。為此可以節(jié)省大量的教學時間和教學資源，同時提高了教學效率和效果。

在此系統(tǒng)下培養(yǎng)出來的學生，必將對解剖學的學習更加感興趣，了解的更加徹底清晰，打下堅實的解剖學基礎，為將來的臨床課程學習帶來方便，由此培養(yǎng)出來的醫(yī)學生也必將為社會帶來更大的貢獻。與傳統(tǒng)的教學方法相比，“解剖數(shù)碼互動教學系統(tǒng)”在解剖學教學中的應用具有顯著的教學優(yōu)勢。它形象生動，科技含量高，可以開拓學生的視野、鍛煉學生的思維、極大地激發(fā)學生學習解剖學的興趣和熱情。同時，它還可以進行師生互動和教學相長，極大地提高了教學效率，既減輕了教師的授課強度，也提高了學生的學習效果。此外，即時錄制、視頻回放及網(wǎng)絡共享等功能都是傳統(tǒng)教學手段不可匹敵的特點。以上特點都是對傳統(tǒng)解剖學教學的一種創(chuàng)新。

同時，“解剖數(shù)碼互動系統(tǒng)”在解剖教學中還是一個嶄新的課題，還有許多問題需要完善和解決，這也對教師提出了更高的要求。教師除了要掌握本學科的專業(yè)知識以外，還必須有一定的電腦、互聯(lián)網(wǎng)及數(shù)碼互動系統(tǒng)的操作技術，這樣才能更好地將傳統(tǒng)的教學方法與現(xiàn)代科學技術有機的結合起來。此外，教師應該轉變教學觀念，充分利用數(shù)碼互動系統(tǒng)進行教學設計，優(yōu)化教學過程，做到真正意義上的教學互動，激發(fā)學生的學習積極性，提高形態(tài)學教學效果［2］。

［1］席煥久.人體解剖學［M］.北京:人民衛(wèi)生出版社，2007.1.

［2］杜趙康，王勇，楊開明，等.“解剖數(shù)碼互動系統(tǒng)”在實驗教學中的應用與展望［J］.四川解剖學雜志，2009，17(2):77～78.

［3］王金平，齊安東.數(shù)碼互動在解剖學教學中的作用［J］.醫(yī)藥教育，2006，16(7):111 ～112.

［4］許家軍，楊向群，龔杰，等.基于解剖數(shù)碼互動系統(tǒng)的教學改革與實踐體會［J］.解剖學研究，2011，33(5):385～387.

［5］陳立東.淺談數(shù)碼互動系統(tǒng)在局部解剖學教學中的應用［J］.衛(wèi)生職業(yè)教育，2010，28(23):53 ～54.

［6］姜華東，任國良.數(shù)碼互動系統(tǒng)在人體解剖實驗室的應用［J］.中國臨床解剖學雜志，2007，25(3):131.