基于“數(shù)字人系統(tǒng)”三段序貫式教學模式在人體解剖學實驗教學中的設計與探索

郭燕君 沈忠飛 侯杰 葉先才 王志堅

摘 要：實驗教學是人體解剖學課程的重要環(huán)節(jié)，該文對解剖實驗教學模式進行“創(chuàng)新”，建立以數(shù)字人解剖系統(tǒng)為基礎，形成“理論課-討論互動課-情景再現(xiàn)課”階段性序貫式三段序貫式新的教學模式。

關鍵詞：數(shù)字人系統(tǒng) 教學模式 人體解剖學 實驗教學

中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（b）-0155-02

1 研究背景

人體解剖學是屬于形態(tài)學的范疇，它是研究正常人體器官的位置，形態(tài)，結(jié)構(gòu)和功能的學科。解剖學實驗課是醫(yī)學專業(yè)學生正確理解，掌握基本醫(yī)學知識的一個重要途徑和主要方法，同時實驗教學也是自然科學的一個重要組成部分。人體解剖學包括系統(tǒng)解剖學和局部解剖學，期中系統(tǒng)解剖學主要是將人體按九大系統(tǒng)分類來講授，系解實驗課可以直觀的讓學生接受人體標本，給學生主觀上和視覺上的沖擊認識，使學生的理論基礎知識容易理解和記憶。人體解剖學是醫(yī)學課程中一門非常重要的基礎課，學科的性質(zhì)決定了系統(tǒng)解剖學試驗中需要用到大量的標本和模型。但是，隨著科學技術的迅猛發(fā)展，計算機輔助教學是全球教學改革的一個方向，它可以改變傳統(tǒng)的醫(yī)學教育觀念，提高醫(yī)學的教學效果。數(shù)字醫(yī)學和虛擬仿真技術的應用已經(jīng)變成當代醫(yī)學實踐教育改革的熱點，也給醫(yī)學教育改革提供了一個機遇。

2 研究現(xiàn)狀

數(shù)字人解剖系統(tǒng)是通過三維重建技術將大量的人體標本斷面掃描信息重建為人體的三維立體圖像。現(xiàn)代醫(yī)學教育與計算機的整合是時代發(fā)展的必然。自從數(shù)字人解剖學系統(tǒng)出現(xiàn)以來，他已經(jīng)被廣泛應用到臨床外科領域和教育領域，數(shù)字人解剖學系統(tǒng)可以讓學生在課堂之外在電腦上自由操作三維數(shù)字人，可以從任意角度方向隨意拉伸和旋轉(zhuǎn)，具有傳統(tǒng)解剖學不可比擬的優(yōu)點。

三維虛擬數(shù)字人系統(tǒng)圖像逼真，即使是向神經(jīng)血管等細微的解剖結(jié)構(gòu)都能通過數(shù)字人系統(tǒng)清晰顯示出來，為一學生的解剖學學習和專業(yè)研究人員的研究提供了新的教學模式三維數(shù)字化虛擬人體系統(tǒng)具有擴展性，可以及時更新系統(tǒng)內(nèi)容，與其它學科交互應用，是對醫(yī)學教學模式的創(chuàng)新。數(shù)字人解剖系統(tǒng)的出現(xiàn)，將對未來人體解剖學的教學乃至整個醫(yī)學教育領域產(chǎn)生跨時代的影響。

3 研究意義

構(gòu)建基于“數(shù)字人解剖系統(tǒng)”的三段序貫式教學模式在人體解剖學實驗教學新模式，不但能適應當前高等醫(yī)學教育實踐改革的要求，緩解尸源不足、標本供應緊張問題，避免接觸有毒有害物質(zhì)。而且增加了學生自主學習能力和自主思維能力、動手操作、能力的鍛煉，通過加強與臨床的聯(lián)系，激發(fā)學生學習的積極性和主動性為后續(xù)相關醫(yī)學課程和臨床工作打下堅實基礎。

4 教學方法改革

該院2015級臨床醫(yī)學專業(yè)中選取2個自然班，《系統(tǒng)解剖學》實驗課中開展，對照組學生采用傳統(tǒng)實驗課教學方法，由任課教師對實驗課前實驗員準備好的解剖學標本進行逐一講解，講解完成之后由學生自行學習和辨認標本。實驗組學生采用“課堂理論課→互動討論課→情景再現(xiàn)課”三個層次組成，形成逐漸遞進的序貫式分階段教學方法。具體方法如下以下幾點。

（1）課堂理論課，回顧由專業(yè)教師講解的理論知識，對所學的基本概念、知識點等進行總結(jié)，使學生對每次課的理論知識有一個完整的概念。

（2）互動討論課，由任課教師在實驗課教室內(nèi)進行授課，授課過程中采用多媒體進行本節(jié)課的所學內(nèi)容的整體概括，然后通過數(shù)字化虛擬人解剖系統(tǒng)以及教學相關視頻學習相關內(nèi)容，隨后討論該節(jié)課所學的知識，使得學生獲得初步的感性認識。

（3）情景再現(xiàn)課，以5～7個人為一個小組，1名學生負責組織工作。學生以小組為單位進行分配角色，一個小組中一個人是病人，其他人都是醫(yī)生的角色，按照教學視頻以及教師授課內(nèi)容所示，醫(yī)生給患者做體格檢查，并在帶教老師的幫助下，學生模擬醫(yī)生對患者進行查體，邊查體邊敘述相關的解剖學知識（如：心臟的體表投影、闌尾炎的體表投影等相關知識點）等。

教師根據(jù)實驗課課堂狀態(tài)、學生參與程度、相關知識掌握情況、問題回答正確率以及期末成績等做出相關評價，并以問卷形式觀察學生對兩種教學法的接受程度、是否感興趣、對相關知識點的理解及掌握情況等。

5 數(shù)字人系統(tǒng)在教學中的作用和優(yōu)點

數(shù)字人技術具有重要的科學意義與廣闊的市場前景[1]。三維虛擬數(shù)字人解剖系統(tǒng)可以安裝到學校的校園網(wǎng)上，學生在課余時間可以自學，也可以在解剖課堂中作為輔助教學系統(tǒng)來應用。在一定的條件下，可以緩解當今中國解剖標本普片比較欠缺的實驗環(huán)境，大量節(jié)約標本的用量。

（1）大量節(jié)約標本不足，標本供應的問題。傳統(tǒng)的人體解剖學實驗教學常常是實驗教輔人員制作標本提供學生觀察使用。傳統(tǒng)的教學模式需要消耗實驗員大量的時間和精力，而近年來，隨著醫(yī)學院校招生的擴大，標本相對的不足，從而出現(xiàn)了實驗課標本供不應求的問題，尤其是局部解剖學實驗過程，原來4～5個學生可以解剖一具尸體，到如今一個班30名學生共同解剖一具尸體[2]，這就導致了部分學生動手機會減少。數(shù)字人解剖系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源于真實人體，其位置形態(tài)與真實人體一致，包括9大系統(tǒng)，2 300多個解剖結(jié)構(gòu)的三維形態(tài)，按照系統(tǒng)解剖學或局部解剖學教材編訂的樹形目錄展示人體各解剖結(jié)構(gòu)，解剖結(jié)構(gòu)可以任意組合，多方位觀察和解剖，操作界面友好，實現(xiàn)局部分離，層次分離，透明化。實驗教學過程中，學生可以由淺入深的按層次解剖自由學習。由于該系統(tǒng)使用的不是傳統(tǒng)的尸體標本及模型，因而不受尸體來源和制作標本的限制。

（2）不受傳統(tǒng)的實驗地點和實驗時間的限制，可以讓學生和教師避免接觸有毒的福爾馬林溶液和高濃度甲醛。為了防止腐爛，尸體灌注過程中都是用福爾馬林溶液灌注，但是經(jīng)過福爾馬林溶液和高濃度甲醛灌注的尸體在解剖操作過程中會發(fā)出強烈的刺激的味道，長期接觸，會致癌，嚴重影響學生和教師的身體健康。使用數(shù)字人系統(tǒng)后，可以避免接觸刺激的有毒的福爾馬林溶液和高濃度甲醛，學生和老師通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)解剖學實驗教學的所有教學目標。

（3）數(shù)字人解剖系統(tǒng)可以不斷地升級重新使用。避免了在教學過沖中教學標本的使用損耗率非常大。使用數(shù)字人系統(tǒng)進行實驗教學不存在消耗尸體標本的問題，而且數(shù)字人系統(tǒng)可以隨著相關技術的成熟而不斷地升級換代，可以預見，未來的數(shù)字人虛擬操作過程將無限地接近真實的人體解剖操作過程，類似的技術將越來越廣泛地應用于臨床醫(yī)學的各行各業(yè)。

6 結(jié)語

針對該院人體解剖學實驗教學的問題和矛盾，對解剖學實踐教學模式進行全面、系統(tǒng)的研究和改革。通過基于“數(shù)字人系統(tǒng)”三段序貫式教學模式的改革研究為學生提供了理論與實踐相結(jié)合的機會，解決醫(yī)學教學中理論與實踐應用脫節(jié)的現(xiàn)象，促進醫(yī)學教育改革。

參考文獻

[1] 劉洋，郭偉.數(shù)字醫(yī)學技術在肝膽外科的臨床應用[J].中華肝臟外科手術學電子雜志，2013，2（4）：213，215.

[2] 秦向征，李光照，李良昌，等.局部解剖學教學所面臨的問題及解決方法[J].解剖科學進展，2010，16（1）：95-96.