數(shù)字化虛擬人在人體解剖學(xué)理實(shí)一體教學(xué)中的應(yīng)用

王 征，季 華，安國防，徐麟皓

(杭州醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 310053)

·教學(xué)研究與管理·

數(shù)字化虛擬人在人體解剖學(xué)理實(shí)一體教學(xué)中的應(yīng)用

王 征，季 華，安國防，徐麟皓

(杭州醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 310053)

目的探討數(shù)字化虛擬人在人體解剖學(xué)理實(shí)一體教學(xué)中的應(yīng)用。方法將2015級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)123名學(xué)生分成4個(gè)教改班，進(jìn)行“數(shù)字化虛擬人”人體解剖學(xué)教學(xué)。教改實(shí)施后，對教改班進(jìn)行問卷調(diào)查。結(jié)果學(xué)生普遍認(rèn)為教改有利于提高綜合學(xué)習(xí)能力，對教改的總體滿意度較高。結(jié)論數(shù)字化虛擬人在人體解剖學(xué)理實(shí)一體教學(xué)中的應(yīng)用有一定意義。

數(shù)字化虛擬人；理實(shí)一體化教學(xué)；人體解剖學(xué)教學(xué)

Abstract：[Objective]To investigate the application of digital virtual human in theory-practice integration for anthroponomy.[Method]123 students majoring clinical medicine in 2015 grade were assigned into four teaching reform classes. After the implementation of the reform, the students in teaching reform classes were progressed a questionnaire survey to collect feedback message. [Result] The result of questionnaire survey showed that students all considered that this teaching reform could improve the comprehensive learning abilities and highly approved this reform. [Conclusion] The application of digital virtual human in theory and practice integration for anthroponomyis making sense.

Keywords:digital virtual human; theory and practice integration; anthroponomy

目前，醫(yī)學(xué)類大專學(xué)校的解剖學(xué)教學(xué)存在“學(xué)制短、課時(shí)緊、教學(xué)資源少、學(xué)生起點(diǎn)低”的問題，學(xué)生在學(xué)習(xí)中往往會遇到“兩多兩難”的問題，即學(xué)習(xí)內(nèi)容多、形態(tài)描述多、知識記憶難、實(shí)踐掌握難。傳統(tǒng)的人體解剖學(xué)教學(xué)方法是依靠圖譜進(jìn)行理論教學(xué),依靠模型和標(biāo)本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),這種教學(xué)方法的缺陷在于缺少某個(gè)器官或結(jié)構(gòu)在人體中的準(zhǔn)確定位、三維測量數(shù)據(jù)和立體圖像，加之實(shí)際教學(xué)中理論課和實(shí)驗(yàn)課的分列，造成了教學(xué)進(jìn)程上的脫節(jié)，難以幫助學(xué)生形成具體系統(tǒng)的人體結(jié)構(gòu)概念，影響了教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)和教學(xué)質(zhì)量的提高。

數(shù)字化虛擬人是應(yīng)用數(shù)字圖像、圖形以及現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用人體解剖學(xué)和現(xiàn)代影像學(xué)方法， 獲取人體解剖結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)信息， 在計(jì)算機(jī)上建立的全數(shù)字化的人體真實(shí)結(jié)構(gòu)的三維模型[1]。 我們將數(shù)字化虛擬人應(yīng)用于人體解剖學(xué)理實(shí)一體化教學(xué)中，取得較好效果。

1 對象與方法

1.1 研究對象

在2015級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)243名學(xué)生中隨機(jī)選取4個(gè)自然班共123名學(xué)生組成4個(gè)教改班，每次授課以1個(gè)教改班為單位，即30人左右。

1.2 研究方法

選用閆文升主編，中國科學(xué)技術(shù)出版社出版，全國醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)?！笆濉币?guī)劃教材《人體解剖學(xué)與組織胚胎學(xué)》。教改班應(yīng)用3D數(shù)字化虛擬人——“中國數(shù)字人解剖系統(tǒng)”開展理實(shí)一體小班化教學(xué)。為了教改的順利實(shí)施，我們專門建立了數(shù)字化虛擬人實(shí)驗(yàn)室，打破了理論課和實(shí)驗(yàn)課的界限，充分利用“中國數(shù)字人解剖系統(tǒng)”結(jié)合課件、模型、標(biāo)本在實(shí)驗(yàn)室完成理實(shí)一體小班化教學(xué)?！爸袊鴶?shù)字人解剖系統(tǒng)”為單機(jī)版，由教師示教和學(xué)生操作相結(jié)合進(jìn)行教學(xué)。該系統(tǒng)的界面分為斷層顯示、三維顯示、目錄及結(jié)構(gòu)說明三大區(qū)域，可以便捷地行使層面選擇、縮放和平移、旋轉(zhuǎn)、透明度調(diào)節(jié)、隱藏和顯示、著色、文字標(biāo)注、邊界提取、圖像保存、預(yù)置位存儲、區(qū)域關(guān)聯(lián)、雙屏顯示、立體顯示等功能。

1.3 教改實(shí)施

1.3.1 課程設(shè)計(jì) 開展教學(xué)前，對相關(guān)教師進(jìn)行培訓(xùn)，以了解數(shù)字化虛擬人教學(xué)的背景和意義，熟悉“中國數(shù)字人解剖系統(tǒng)”的使用方法，明確教學(xué)的具體實(shí)施步驟等。教師依據(jù)教材內(nèi)容，結(jié)合“中國數(shù)字人解剖系統(tǒng)”的功能特點(diǎn)，修訂原有的教學(xué)大綱和課程教學(xué)計(jì)劃，設(shè)計(jì)教學(xué)方案、測驗(yàn)試卷和評估問卷。每次課前，將教學(xué)目的要求和預(yù)設(shè)問題告知學(xué)生，提出相應(yīng)的預(yù)習(xí)要求。

1.3.2 課堂教學(xué) (1)課堂講授。以“中國數(shù)字人解剖系統(tǒng)”為基礎(chǔ)，結(jié)合課件、模型及標(biāo)本等進(jìn)行講授；(2)基礎(chǔ)性練習(xí)。學(xué)生圍繞教學(xué)大綱和各章節(jié)教學(xué)目的要求，利用教材結(jié)合“中國數(shù)字人解剖系統(tǒng)”、模型和標(biāo)本等對各知識點(diǎn)逐一學(xué)習(xí)理解掌握；(3)應(yīng)用性練習(xí)。以小組為單位(6～8人/組)圍繞與臨床知識點(diǎn)及技能操作相關(guān)的預(yù)設(shè)問題進(jìn)行課堂討論。先進(jìn)行小組內(nèi)討論，然后由各小組闡述解題思路和答案，若各組間有不同意見可再次展開討論，并由教師針對討論中存在的問題進(jìn)行梳理和補(bǔ)充，最后由教師總結(jié)答案并歸納本次課程內(nèi)容的重點(diǎn)難點(diǎn)；(4)實(shí)訓(xùn)。就基礎(chǔ)性練習(xí)和應(yīng)用性練習(xí)涉及的知識點(diǎn)和技能操作通過“中國數(shù)字人解剖系統(tǒng)”進(jìn)行虛擬演練或在模型和標(biāo)本上進(jìn)行指示操作；(5)隨堂測驗(yàn)。利用“中國數(shù)字人解剖系統(tǒng)”對本次課程內(nèi)容進(jìn)行測試；(6)章節(jié)測驗(yàn)。某一章節(jié)的內(nèi)容結(jié)束后，可對該章節(jié)或結(jié)合其它章節(jié)進(jìn)行綜合測試。

1.4 教改效果評估

1.4.1 成績考核 將教改班的基礎(chǔ)性練習(xí)、應(yīng)用性練習(xí)、實(shí)訓(xùn)的表現(xiàn)情況與隨堂測驗(yàn)成績、章節(jié)測驗(yàn)成績、期末考核成績等進(jìn)行綜合處理，得出總評成績。

1.4.2 問卷調(diào)查 對教改班學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，分別從提高自主學(xué)習(xí)能力、提高學(xué)習(xí)興趣、促進(jìn)對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解、增強(qiáng)溝通與合作能力、促進(jìn)基礎(chǔ)與臨床的聯(lián)系等方面進(jìn)行評價(jià)。

2 初步成效

2.1 考核結(jié)果

教改班學(xué)生的期末考核平均成績?yōu)?80.50±12.04)分，其中不及格率為5.70%，高分率(85分以上)為46.34%；教改班學(xué)生的總評平均成績?yōu)?82.85±8.06)分，其中不及格率為0%，高分率(85分以上)為56.10%。

2.2 問卷調(diào)查結(jié)果

教改班學(xué)生學(xué)習(xí)積極性及主動性高，課前預(yù)習(xí)深入，課上專心聽講，認(rèn)真實(shí)踐，尤其在應(yīng)用性練習(xí)環(huán)節(jié)，組內(nèi)分析細(xì)致，組間討論熱烈，學(xué)生合作完成學(xué)習(xí)目標(biāo)，課堂氣氛活躍，課后能夠主動地及時(shí)復(fù)習(xí)總結(jié)。對教改班學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，結(jié)果顯示，各調(diào)查項(xiàng)目的認(rèn)同度(完全認(rèn)同與基本認(rèn)同累加)均超過80.0%，對本教改的總體滿意度為94.3%，結(jié)果詳見表1。

表1 2015級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)123名學(xué)生對教改效果的評價(jià)[N=123，N(%)]

3 體會與思考

3.1 數(shù)字化虛擬人在人體解剖學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢

數(shù)字化虛擬人體現(xiàn)出很多優(yōu)勢：(1)直觀生動地展示知識點(diǎn)：只要將光標(biāo)移至某個(gè)解剖結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)的詳盡說明便會顯示出來；(2)既能看到某個(gè)器官或結(jié)構(gòu)的橫斷面、矢狀面和冠狀面形態(tài)特點(diǎn)，又可以繞不同軸線旋轉(zhuǎn)以觀察立體結(jié)構(gòu)；(3)具有逼真的連續(xù)數(shù)字化圖像、鮮明的色彩及清晰的層次，并擁有與CT、MRI工作站相同的3D醫(yī)學(xué)影像重建技術(shù)；(4)可以進(jìn)行虛擬手術(shù)，手術(shù)可以反復(fù)進(jìn)行，不斷糾錯(cuò)，熟練操作[2-3]。

3.2 應(yīng)用數(shù)字化虛擬人的積極意義

數(shù)字化虛擬人的應(yīng)用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)方法“缺少準(zhǔn)確定位、三維測量數(shù)據(jù)和立體圖像”的缺陷，有利于教師更系統(tǒng)直觀地闡述各個(gè)知識點(diǎn)，幫助學(xué)生形成全面立體的人體結(jié)構(gòu)概念，從而在一定程度上解決“兩多兩難”的問題。將數(shù)字化虛擬人應(yīng)用于人體解剖學(xué)理實(shí)一體化教學(xué)有利于學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)和教師業(yè)務(wù)素質(zhì)的提高。自主學(xué)習(xí)能力是21世紀(jì)人類生存的基本能力[4]，溝通、合作能力和批判性思維能力已被定為全球醫(yī)學(xué)教育的基本要求[5]。上述能力均屬于綜合學(xué)習(xí)能力的重要組成部分，而強(qiáng)化綜合學(xué)習(xí)能力是培養(yǎng)新型醫(yī)學(xué)人才的迫切需要。在數(shù)字化虛擬人應(yīng)用的實(shí)施環(huán)節(jié)中，課前預(yù)習(xí)要求學(xué)生利用課余時(shí)間完成規(guī)定的內(nèi)容，這就要求學(xué)生根據(jù)自己的具體情況調(diào)節(jié)學(xué)習(xí)時(shí)間、安排學(xué)習(xí)內(nèi)容、摸索學(xué)習(xí)方法，從而鍛煉自主調(diào)控能力；各項(xiàng)練習(xí)和測驗(yàn)?zāi)艹浞终{(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性和創(chuàng)造性，尤其是應(yīng)用性練習(xí)環(huán)節(jié)可以加強(qiáng)師生互動、激發(fā)學(xué)習(xí)的競爭性、活躍課堂氛圍、培養(yǎng)溝通和協(xié)作能力。這些都有利于學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，符合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育“教會學(xué)生學(xué)習(xí)，使之成為一種終身受用的行為習(xí)慣”的理念。數(shù)字化虛擬人的靈活應(yīng)用和熟練掌握，對教師也是新的挑戰(zhàn)。為此，我們專門選拔了有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的教師參加了數(shù)字化虛擬人的相關(guān)培訓(xùn)；在每個(gè)章節(jié)的教學(xué)過程中，我們均安排了集體備課，教師互相交流溝通，共同制定和調(diào)整教學(xué)方案；在教學(xué)實(shí)踐中，教師觀察和指導(dǎo)學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)行為，并起到積極的引導(dǎo)作用，創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性；課后，教師及時(shí)收集信息、總結(jié)分析、不斷改進(jìn)，從而保證教學(xué)目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)。這些都有利于教師理論功底的夯實(shí)、實(shí)踐技能的打磨和學(xué)術(shù)水平的提升。

3.3 目前存在的問題和展望

數(shù)字化虛擬人是對傳統(tǒng)解剖學(xué)教學(xué)方法的豐富和補(bǔ)充，能夠幫助學(xué)生更好地識記實(shí)物標(biāo)本，形成系統(tǒng)、全面、立體的人體結(jié)構(gòu)概念，并將這些知識和技能用于后續(xù)課程的學(xué)習(xí)和臨床實(shí)踐。由于受到課程設(shè)置、教學(xué)時(shí)數(shù)和班級分配等影響，數(shù)字化虛擬人在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用目前尚處于試點(diǎn)實(shí)驗(yàn)階段，全面鋪開還需要各個(gè)部門的協(xié)調(diào)統(tǒng)籌。由于經(jīng)費(fèi)的限制，現(xiàn)有的“中國數(shù)字人解剖系統(tǒng)”為單機(jī)版，如能升級為網(wǎng)絡(luò)版將進(jìn)一步打破時(shí)間和空間的限制，擴(kuò)大受益范圍，提升教改成果。目前，新一代平臺交互式數(shù)字化解剖臺已經(jīng)在國外開始推廣，這項(xiàng)發(fā)明將數(shù)字化虛擬人技術(shù)推上了新的高度，也將是今后教改中教學(xué)設(shè)備引進(jìn)的主要方向。當(dāng)然，這些都需要得到相關(guān)部門和領(lǐng)導(dǎo)的大力支持。此外，我校已經(jīng)開始招收本科專業(yè)學(xué)生，如何利用本科專業(yè)小班化教學(xué)的優(yōu)勢，結(jié)合本科教學(xué)的內(nèi)容和特點(diǎn)，更好地發(fā)揮數(shù)字化虛擬人的作用，亦將是我們今后的研究方向。

[1]白娟, 邵水金, 劉紅菊. 數(shù)字化虛擬人體研究在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景[J].上海中醫(yī)藥雜志, 2005，39 (2): 3-5.

[2]方瓊.數(shù)字化虛擬人體在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)展[J]，安徽衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，Vol.7, No.1: 81-83.

[3]周多奇，錢振宇.數(shù)字化虛擬人體在運(yùn)動解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]，赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，Vol.28, No.6: 69-70.

[4]林格，程鴻勛，唐曾磊．自主學(xué)習(xí)[M]．北京：新世界出版社，2010：4-8．

[5]章雅青，李麗莎，吳平，等．醫(yī)學(xué)生批判能力的調(diào)查與分析[J]．上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)，2009，29(7)：869-872．

Theapplicationofdigitalvirtualhumanintheory-practiceintegrationforanthroponomy

WANGZheng,JIHua,ANGuofang,XULinhao

(Hangzhou Medical College, Hangzhou 310053,China)

G642.0

B

1672-0024(2016)05-0008-04

王 征(1978-)，男，浙江杭州人，碩士，講師。研究方向：人體形態(tài)學(xué)教學(xué)

浙江省醫(yī)學(xué)形態(tài)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)項(xiàng)目(浙教高教[2010]90號)；浙江省高等教育課堂教學(xué)改革研究項(xiàng)目(編號：kg2013632)；杭州醫(yī)學(xué)院教學(xué)改革項(xiàng)目(編號： 2013XJJG09)