人體虛擬解剖臺(tái)在高職影像技術(shù)專業(yè)人體斷層影像解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

胡 哲，張 靜，劉金曄 ，李志軍

（1.包頭醫(yī)學(xué)院職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014030；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010059）

人體斷層影像解剖學(xué)是影像技術(shù)專業(yè)基礎(chǔ)課與專業(yè)課間的重要橋梁課，是實(shí)踐性與應(yīng)用性均較強(qiáng)的學(xué)科，需在學(xué)習(xí)系統(tǒng)解剖學(xué)、局部解剖學(xué)課程的基礎(chǔ)上，根據(jù)影像診斷學(xué)和介入放射學(xué)等學(xué)科的需要，講授人體器官在水平、矢狀、冠狀等各斷面上器官、組織的形態(tài)、大小、位置及毗鄰的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)。我院之前的教學(xué)中，教師主要通過(guò)多媒體課件、人體標(biāo)本及塑料模型講授，學(xué)生反映難以理解，尤其對(duì)于需要空間想象的結(jié)構(gòu)及毗鄰關(guān)系理解與掌握更是費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

人體虛擬解剖臺(tái)是一套采用數(shù)字化三維重建技術(shù)虛擬人體結(jié)構(gòu)的解剖設(shè)備，是具有與真人同比例、解剖結(jié)構(gòu)完整、全息影像和高互動(dòng)性的虛擬訓(xùn)練操作平臺(tái)。該設(shè)備規(guī)格為：長(zhǎng)、寬、高分別為2米、0.4米、0.6米，圖像大小與人體相當(dāng)。該設(shè)備運(yùn)用成像技術(shù)如磁共振造影對(duì)尸體進(jìn)行全方位三維掃描，再通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件將掃描的信息還原成仿真三維人體圖像，實(shí)現(xiàn)從不同方位和層次對(duì)人體各系統(tǒng)、器官進(jìn)行切割和觀察[1]。

以我院引進(jìn)的人體虛擬解剖臺(tái)為例，該設(shè)備采用Anatomage多點(diǎn)觸控虛擬解剖系統(tǒng)，具有真實(shí)比例的高度仿真解剖結(jié)構(gòu)，操作者可任意旋轉(zhuǎn)、切割、放大、縮小局部結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行多方位觀察，能按層次顯示解剖結(jié)構(gòu)，也可任意添加與剔除鄰近器官，可很好地顯示器官的毗鄰關(guān)系。運(yùn)用三維解剖切片整合技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)任意角度人體斷層和解剖結(jié)構(gòu)的展示與學(xué)習(xí)，能夠滿足系統(tǒng)、局部和斷層3種解剖學(xué)教學(xué)要求，廣泛地應(yīng)用于人體解剖學(xué)相關(guān)的教學(xué)中。人體虛擬解剖臺(tái)的教學(xué)優(yōu)點(diǎn)：讓初學(xué)者在進(jìn)行人體標(biāo)本學(xué)習(xí)之前對(duì)人體器官系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和毗鄰關(guān)系有一個(gè)快速的了解熟悉過(guò)程，從而慢慢克服對(duì)福爾馬林浸泡的人體標(biāo)本的畏懼、抵觸心理，且能變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，提高學(xué)習(xí)效率；教師通過(guò)多點(diǎn)觸控虛擬解剖系統(tǒng)講解人體結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用高清數(shù)字投影設(shè)備供學(xué)生觀摩學(xué)習(xí)，在一定程度上減少了對(duì)人體標(biāo)本的依賴，解決了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外醫(yī)學(xué)院校人體標(biāo)本嚴(yán)重匱乏的難題[2-3]。另外，運(yùn)用人體虛擬解剖臺(tái)，可讓學(xué)生在看具體人體標(biāo)本時(shí)提高觀察效率，從而減少甲醛的接觸時(shí)間，保護(hù)廣大師生的身體健康。

本教研室嘗試將人體虛擬解剖臺(tái)應(yīng)用于高職醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)人體斷層影像解剖學(xué)教學(xué)中，探究其可行性和應(yīng)用效果，為今后廣泛推行以人體虛擬解剖臺(tái)為載體的人體斷層影像解剖學(xué)教學(xué)改革提供依據(jù)。

1 研究對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象

選取2015級(jí)高職影像技術(shù)1班（42人）作為對(duì)照組，在人體斷層影像解剖學(xué)教學(xué)中采用傳統(tǒng)教學(xué)方式；2016級(jí)高職影像技術(shù)1班（41人）作為實(shí)驗(yàn)組，在人體斷層影像解剖學(xué)教學(xué)中應(yīng)用人體虛擬解剖臺(tái)與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合的教學(xué)，總計(jì)83人，均為同年應(yīng)屆中考生。兩組學(xué)生年齡、性別構(gòu)成比、入學(xué)中考平均分比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

1.2 教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)組在授課前一周，利用微信平臺(tái)觀看教師應(yīng)用人體虛擬解剖臺(tái)與傳統(tǒng)教學(xué)方式相結(jié)合的教學(xué)形式，并請(qǐng)學(xué)生提出建議；然后教師根據(jù)課程要求，選取適合本節(jié)課內(nèi)容的人體虛擬解剖臺(tái)斷面標(biāo)本圖像與三維結(jié)構(gòu)，精心準(zhǔn)備教學(xué)PPT、相關(guān)教案及教學(xué)設(shè)計(jì)等，并結(jié)合授課內(nèi)容進(jìn)行測(cè)評(píng)，教學(xué)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)展開討論。教師根據(jù)學(xué)生在微信平臺(tái)上的學(xué)習(xí)反饋情況和提出的問(wèn)題，進(jìn)一步闡明本次課的教學(xué)目標(biāo)、重點(diǎn)和難點(diǎn)，并推送與重點(diǎn)、難點(diǎn)相關(guān)的斷面標(biāo)本圖片，然后教師進(jìn)行講解，學(xué)生在觀察標(biāo)本圖片后提出問(wèn)題，教師隨時(shí)答疑；最后教師總結(jié)并布置作業(yè)，要求學(xué)生課下復(fù)習(xí)并觀看相關(guān)的斷面標(biāo)本圖片，同時(shí)完成自測(cè)，進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)。

對(duì)照組采用傳統(tǒng)講解結(jié)合PPT的授課方法，即教師結(jié)合PPT講解、學(xué)生實(shí)驗(yàn)課觀察標(biāo)本、教師隨時(shí)答疑、布置作業(yè)、完成自測(cè)，最后進(jìn)行教學(xué)評(píng)價(jià)。

1.3 評(píng)價(jià)方法

采用過(guò)程性評(píng)價(jià)，包括實(shí)驗(yàn)報(bào)告、理論知識(shí)考試和標(biāo)本考試。

1.3.1 標(biāo)本考試 在人體斷層影像解剖學(xué)教學(xué)結(jié)束后，對(duì)學(xué)生進(jìn)行一次標(biāo)本考試，即指認(rèn)標(biāo)本結(jié)構(gòu)，學(xué)生通過(guò)抽簽方法確定考核內(nèi)容，共計(jì)10題，每題1分，總分10分。

1.3.2 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 人體斷層影像解剖學(xué)共8次實(shí)驗(yàn)課，每次實(shí)驗(yàn)課后布置實(shí)驗(yàn)報(bào)告，以畫圖題為主，教師進(jìn)行批改打分。每次實(shí)驗(yàn)報(bào)告以10分為滿分，最后取8次實(shí)驗(yàn)報(bào)告的平均分作為最終實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)。

1.3.3 理論知識(shí)考試 在學(xué)期末由學(xué)校教務(wù)科人員隨機(jī)從試題庫(kù)中抽取試題1套，學(xué)生以閉卷筆試的方式完成理論知識(shí)考試，卷面分值為100分?？荚嚭螅山處煾鶕?jù)標(biāo)準(zhǔn)答案進(jìn)行閱卷打分。

1.3.4 自主學(xué)習(xí)能力測(cè)評(píng) 課程結(jié)束后，采用Williamson自主學(xué)習(xí)量表（SRSSDL）[4]對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力進(jìn)行測(cè)評(píng)。此量表包括人際交流、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)行為及學(xué)習(xí)意識(shí)5個(gè)維度，每個(gè)維度包括12個(gè)條目，共計(jì)60個(gè)條目。每個(gè)條目采用1～5級(jí)評(píng)分，每個(gè)維度總分為60分，得分越高說(shuō)明自主學(xué)習(xí)能力越強(qiáng)。

1.3.5 問(wèn)卷調(diào)查 課程結(jié)束后對(duì)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，了解他們對(duì)本組教學(xué)法的評(píng)價(jià)。共發(fā)放問(wèn)卷41份，回收有效問(wèn)卷41份，有效問(wèn)卷回收率100%。

1.4 變量控制與實(shí)驗(yàn)材料

對(duì)照組與實(shí)驗(yàn)組均由同一教師授課，使用相同教材、課程標(biāo)準(zhǔn)和授課進(jìn)度表，授課后采用相同的試卷進(jìn)行閉卷考試[5]。實(shí)驗(yàn)組使用人體虛擬解剖臺(tái)（3.0版），兩組均使用人民衛(wèi)生出版社出版的衛(wèi)計(jì)委“十三五”規(guī)劃教材《人體斷層影像解剖學(xué)》，由王振宇、徐文堅(jiān)主編，教學(xué)大綱為我院醫(yī)學(xué)影像技術(shù)專業(yè)自編大綱。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)量資料采用t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組學(xué)生過(guò)程性評(píng)價(jià)成績(jī)比較

實(shí)驗(yàn)組標(biāo)本考試、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和理論知識(shí)考試成績(jī)均高于對(duì)照組（P＜0.05），見表 1。

表1 兩組學(xué)生過(guò)程性評(píng)價(jià)成績(jī)比較（±s，分）

表1 兩組學(xué)生過(guò)程性評(píng)價(jià)成績(jī)比較（±s，分）

組別對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組P理論知識(shí)考試7 2.8 0±7.6 5 8 4.7 6±7.3 6＜0.0 5標(biāo)本考試7.3 2±1.3 0 8.4 0±1.4 6＜0.0 5實(shí)驗(yàn)報(bào)告7.7 0±1.1 8 9.3 1±1.1 7＜0.0 5

2.2 問(wèn)卷調(diào)查

對(duì)實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，具體結(jié)果見表2。調(diào)查結(jié)果顯示，多數(shù)實(shí)驗(yàn)組學(xué)生本組教學(xué)法的評(píng)價(jià)較高。

表2 實(shí)驗(yàn)組問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果[n（%）]

2.3 兩組學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力得分比較

實(shí)驗(yàn)組自主學(xué)習(xí)能力各維度得分均較對(duì)照組高（P＜0.05），見表3。

表3 兩組學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力得分比較（±s，分）

表3 兩組學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力得分比較（±s，分）

組別對(duì)照組實(shí)驗(yàn)組P人際交流4 1.7 5±2.2 3 4 4.5 2±3.1 0＜0.0 5學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)4 0.5 6±3.9 7 4 5.1 8±2.7 5＜0.0 5學(xué)習(xí)意識(shí)4 1.8 4±2.5 3 4 6.1 9±2.5 1＜0.0 5學(xué)習(xí)行為4 0.3 8±2.9 7 4 4.8 3±2.1 9＜0.0 5學(xué)習(xí)策略4 1.9 7±3.0 1 4 5.3 6±2.6 6＜0.0 5

3 討論

表1～3結(jié)果表明，應(yīng)用人體虛擬解剖臺(tái)的教學(xué)效果明顯好于使用傳統(tǒng)教學(xué)法的教學(xué)效果。

3.1 人體虛擬解剖臺(tái)的優(yōu)勢(shì)

以PPT課件和人體標(biāo)本為主的傳統(tǒng)教學(xué)模式已無(wú)法跟上現(xiàn)代教育教學(xué)的發(fā)展。人體虛擬解剖臺(tái)基于正常人體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有與正常人相同的尺寸，色彩逼真且可以任意旋轉(zhuǎn)、切割，可隨意復(fù)原，能夠觀察各器官的三維結(jié)構(gòu)和附近其他器官與之的毗鄰關(guān)系；使用中基本無(wú)污染，學(xué)生樂(lè)于上手，可結(jié)合臨床知識(shí)，利于加深對(duì)知識(shí)的理解；克服了在傳統(tǒng)教學(xué)中圖譜、人體標(biāo)本、模型的不足（如圖譜往往是二維的，普遍缺乏立體感及整體感；人體標(biāo)本作為教學(xué)的良好輔助，實(shí)際應(yīng)用中往往為了觀察某個(gè)器官的形態(tài)，需對(duì)尸體不斷翻動(dòng)，操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力；再者在局部解剖結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)中需切除部分器官或結(jié)構(gòu)，觀察后卻無(wú)法復(fù)原，失去了再次觀察整體的機(jī)會(huì)）；在觀察過(guò)程中伴隨著人體標(biāo)本的甲醛氣味，對(duì)眼睛的刺激性較大，不利于觀察；還存在尸源緊缺等不利條件[6]?；谝陨显?，導(dǎo)致學(xué)生動(dòng)手操作機(jī)會(huì)減少，進(jìn)而使學(xué)生主動(dòng)觀察學(xué)習(xí)的積極性降低，學(xué)習(xí)效率下降。通過(guò)結(jié)合人體虛擬解剖臺(tái)進(jìn)行教學(xué)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，三維立體圖像可培養(yǎng)學(xué)生的空間立體感，把原本二維的形態(tài)學(xué)轉(zhuǎn)化為三維立體的整體印象[7]，可大大激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，提高學(xué)生的主動(dòng)性學(xué)習(xí)。

3.2 使用人體虛擬解剖臺(tái)應(yīng)注意的問(wèn)題

首先，儀器的應(yīng)用需與教學(xué)模式緊密結(jié)合，相得益彰，不應(yīng)為應(yīng)用而應(yīng)用。隨著教學(xué)技術(shù)與教學(xué)工具的不斷創(chuàng)新，各種應(yīng)用不斷涌現(xiàn)（如VR技術(shù)），但人體標(biāo)本始終不能被完全替代，因?yàn)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的最終目的是為臨床應(yīng)用服務(wù)，要在活體上進(jìn)行操作，現(xiàn)在虛擬圖像的某些方面還沒(méi)有達(dá)到人體標(biāo)本的效果。對(duì)器官的辨認(rèn)應(yīng)讓學(xué)生從人體標(biāo)本入手，方可最直接地觀察器官的形態(tài)結(jié)構(gòu)與毗鄰關(guān)系，然后利用人體虛擬解剖臺(tái)間接觀察，從而彌補(bǔ)其不足之處，進(jìn)而發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)和提高教學(xué)效果。其次，利用人體虛擬解剖臺(tái)教學(xué)時(shí)應(yīng)緊密與教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容相整合，授課中教師不能充當(dāng)儀器的操作者，否則易造成教學(xué)過(guò)程與內(nèi)容不銜接，甚至脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生抓不住教學(xué)重點(diǎn)。在教學(xué)中盡量做到“教什么演示什么”，通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪x取、恰到好處的展現(xiàn)，以發(fā)揮人體虛擬解剖臺(tái)應(yīng)有的最佳教學(xué)效果。再次，教師是課堂的主導(dǎo)者，儀器的應(yīng)用是輔助手段，不宜過(guò)多過(guò)長(zhǎng)，否則易導(dǎo)致學(xué)生注意力分散，反而降低教學(xué)效果。

4 展望

人體虛擬解剖臺(tái)還是一個(gè)較新且先進(jìn)的教學(xué)工具，在人體斷層影像解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用尚有一些問(wèn)題需研究解決，這對(duì)教師提出了更高的要求。首先要求教師除了掌握本學(xué)科的專業(yè)知識(shí)外，還應(yīng)具備一定的外語(yǔ)知識(shí)，才能對(duì)這些先進(jìn)儀器熟練應(yīng)用。我院引進(jìn)的人體虛擬解剖臺(tái)是美國(guó)原裝進(jìn)口，應(yīng)用界面全英文，對(duì)教師提出了外語(yǔ)要求，只有掌握相關(guān)外語(yǔ)知識(shí)才能更好地將傳統(tǒng)教學(xué)模式與新科學(xué)技術(shù)相結(jié)合[8]。此外，教師也要與時(shí)俱進(jìn)，轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，積極利用先進(jìn)教學(xué)手段來(lái)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)、優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，真正實(shí)現(xiàn)互動(dòng)教學(xué)，提高人體斷層影像解剖學(xué)的教學(xué)效果。