淺談在醫(yī)學形態(tài)學實驗課中進行電腦繪圖的教學

邱懷娜 朱郇憫

1 廣州醫(yī)科大學病原生物學教研室，廣東省廣州市 511436； 2 廣州醫(yī)科大學病原生物與免疫學實驗中心

醫(yī)學形態(tài)學是重要的醫(yī)學基礎課程，包含以組織胚胎學、病理學、解剖學為主幾個科目，某些課程體系還囊括有醫(yī)學寄生蟲學、醫(yī)學微生物學等科目。作為理論和實踐性都相當強的醫(yī)學課程，實驗課也是和理論相并重的教學手段。而醫(yī)學形態(tài)學實驗課最大的共同點是，需要對學習對象的外部形態(tài)、內觀結構，及其狀態(tài)變化等有關鍵深刻的比較區(qū)分。所以在這些科目的理論課上，不僅需要有大量的醫(yī)學插圖輔以教學，同時在實驗課上，也會加入大量要求學生自己動手繪制鏡下觀察圖的內容，但目前這種繪圖形式基本停留在傳統(tǒng)的手繪階段。

在當下生活工作已離不開互聯網和電腦信息的時代，醫(yī)學專業(yè)也毫無例外地被這些工具滲透著。單從多媒體領域而言，從課本插圖，科研論文機制圖，到學術會議成果展示以及現今上課十分提倡應用的微課，從二維，三維靜幀圖片，到動態(tài)視頻，動畫，都離不開電腦的使用，電腦和互聯網在這方面已經把我們從工業(yè)化體系中解放了出來，形成了自身的優(yōu)勢和領域。與此同時，既有醫(yī)學專業(yè)，又懂得結合電腦應用，制作相關成品的工作人員，在這個時代也變得相當有需求。如果我們從基本的二維繪圖開始，通過結合醫(yī)學專業(yè)實驗課的需要，引入電腦繪圖這種形式，這不僅能讓學生鞏固所學，也能讓他們掌握多一門適應這個時代發(fā)展的技能，對他們日后的發(fā)展無疑是一個很好的提升，同時也能為醫(yī)學教育、臨床、科研、學術會議等產業(yè)提供具備這方面技能的專業(yè)能手，為這方面的工作需求打下基礎。

1 醫(yī)學形態(tài)學繪圖的意義

傳統(tǒng)的醫(yī)學繪圖包括線條圖、素描、彩色鉛筆、水彩、丙烯顏料等，至今一直存在，目的意義都是為了調動學生的主動學習性，也因為基于這樣的本質，繪圖一直是醫(yī)學形態(tài)學實驗課上不可缺少的教學形式[1-2]。

1.1 提升學習能力 1946年，美國學者埃德加·戴爾(Edgar Dale)提出了“學習金字塔”(Cone of Learning)的理論，之后美國緬因州國家訓練實驗室也做了相同的實驗，并發(fā)布了《學習金字塔》報告，稱人的學習分為“被動學習”和“主動學習”兩個層次。被動學習一般是指聽講、閱讀等學習行為，特征為輸入式；主動學習則以實踐為主，包括重新組織再演練，比如討論和教授，能將原來被動學習的內容留存，特征為輸出式[3]。

繪圖作為經過自己觀察，總結，提煉再重新表達的一種實踐形式，通過這樣的過程可以讓學生較只是讀圖有更深入的理解認識，對他們的學習能力有更好的提升作用，也有利于鞏固理論知識，提高他們對專業(yè)知識的理解，是對理論課的重要補充。

1.2 培養(yǎng)學生綜合能力 在能力培養(yǎng)方面，繪畫需要有觀察力，手眼協(xié)調能力，造型能力，還有創(chuàng)造力。作為從事科學專業(yè)的理工科生，思考離不開觀察力，動手做實驗離不開手眼協(xié)調能力，提煉和總結的其中一種表現形式是造型能力，要設計科研課題，處理和解決科研中的困難，更加少不了的自然是創(chuàng)造力[4-5]。

另外，醫(yī)學形態(tài)學的實驗繪圖主要用于客觀記錄實驗的觀察對象，繪圖需要尊重客觀存在性，講求對象的實際比例、位置、大小及數量，評價基準主要是對實驗對象的特點特征進行如實描繪和規(guī)范記錄，在這過程中也考驗了學生對待自然科學的嚴謹態(tài)度[6]。因此，雖然繪圖看似更像屬于藝術的領域，但如果懂得把藝術中的科學性合理運用到科學實踐中，是一種可以互相促進和補充的素質體現，這從達·芬奇以來就一直是很提倡和鼓勵的人才發(fā)展方式。

2 讓學生掌握電腦繪圖的意義

引入電腦繪圖的形式，并非是為了取代傳統(tǒng)的繪圖形式，而是為了更好地適合時代的發(fā)展需要。結合電腦繪圖的優(yōu)勢，我們不僅能讓學生更有效率地完成實踐內容，還能為他們以后更適應互聯網時代的發(fā)展增加能謀求生存的技能。

2.1 電腦繪圖在醫(yī)學形態(tài)學的應用優(yōu)勢 首先，所有繪圖軟件都有一個層的功能，這功能可以讓繪圖者把一些復雜的繪圖對象拆分成不同的層來進行繪制，比如美國Johns Hopkins 醫(yī)學院，神經與醫(yī)學藝術應用教研室的Ian Suk[7]教授就通過PHOTOSHOP的層功能，分開繪畫人體局部的骨頭、肌肉、神經。當這些圖層同時顯示時，它是一張復雜的局部解剖圖，但當這些圖層單獨顯示時，它就只是這個局部的單獨的骨頭，肌肉，或者神經。這樣，既可以達到以解剖的思維教授學生，也能同時展示復雜的局部及整體。另外對于像腫瘤這種要表現不同時期形態(tài)變化的相關器官，利用層的功能，可以在不重復繪畫器官的同時，只畫出不同時期的腫瘤形態(tài)。這些在傳統(tǒng)繪畫中，都是只能通過重復繪制多幅圖片才能達到的效果。另外關于醫(yī)學形態(tài)學方面的電腦繪圖論文，在國外還有Frank M.Corl講解如何教授用電腦軟件繪畫解剖學、神經學方面的報道[8]。

其次，繪圖軟件里面的工具有網格，有標尺，包括顏色在內，都有國際統(tǒng)一的數字標注，這些都是傳統(tǒng)繪圖工具所無法給予的。在這些工具的利用下，可以做出更符合比例要求，更統(tǒng)一規(guī)范的圖，因此也更切合醫(yī)學繪圖嚴謹、精準的要求。同時對重復批量的圖像形式，電腦繪圖也有相關功能可以有效提高繪圖的效率。

最后，無論社會發(fā)展如何，醫(yī)學課本、參考書的插圖、論文的部分解說圖、論文會議的展板等宣傳資料，曾經用在課堂的掛圖，現在新興的多媒體教學手段，對醫(yī)學繪圖都有很大的需求，這些東西為了更符合經濟效益和工作效率需要，所用到的技術手段都離不開現代的電腦繪圖技術。通過課堂教授電腦繪圖技術，同時結合基礎醫(yī)學的理論知識，可以讓醫(yī)學院校的學生在掌握基礎醫(yī)學知識的同時，也掌握多一門基本切合時代發(fā)展趨勢的繪圖技能，為既有醫(yī)學專業(yè)知識，又通曉電腦繪圖軟件的市場需求提供了人才勞動力。

2.2 更切合當下時代的教學模式 在互聯網交流已成為生活的一部分，電腦逐步取代一些傳統(tǒng)表達方式，比如書寫、攝影等的時代，日常的生活和工作方式也越來越離不開數字化工具的使用，也正是在這樣的發(fā)展背景下，2015年3月，李克強總理在政府工作報告中提出了“互聯網+”這一互聯網發(fā)展的新形態(tài)，“互聯網+教育”也成為其重要的應用領域之一。在這樣的社會發(fā)展背景下，我們老師不僅要引入以互聯網為基礎的授課方式，也應該讓學生有建設“互聯網+”的能力。

醫(yī)學作為一門由始至終不會被時代拋棄的學科，教學的途徑和方式還是依然需要與社會發(fā)展相并軌。除了引入多媒體的教學方式，自然也還會有數字化的實驗操作方式。在需要依賴儀器和實驗工具作為實驗手段的實驗課，已逐漸有虛擬實驗室的形式出現，但制作這些軟件和課程的技術手段大多數要么依賴專業(yè)老師課余自學，要么付費讓非專業(yè)人士制作。

而我們現在要考慮的是，應該培養(yǎng)這一領域，既有專業(yè)醫(yī)學知識，又懂使用電腦工具制作多媒體課程的人才。這方面的人才固然需要掌握更多軟件的使用及編程的知識，但在還沒有形成這方面的專業(yè)前，我們可以先從最簡單的2D繪圖嘗試做這樣的跨學科教學結合。

3 電腦繪圖引入實驗課堂的可行性分析

3.1 軟件的選擇 電腦繪圖軟件如今已是發(fā)展相當成熟的工具，只要掌握基本技能，再加點創(chuàng)意想象，就可以在各類繪圖產業(yè)謀得一席之位。常用的主流電腦繪圖軟件有ADOBA公司的PHOTOSHOP，ILLUSTRATOR，COREL公司的CORELDRAW。其中ILLUSTRATOR，CORELDRAW是用于繪制矢量圖的，PHOTOSHOP是繪制位圖的，但只要掌握其中一個，其他軟件，包括周邊不主流的皆可觸類旁通[9]。

主流的軟件基本是通過三種方式進行繪圖，一種通過布爾運算(可以把幾何圖形組合或者相切進行造型)，一種是通過貝茲曲線，還有一種是鼠繪，或者通過外置硬件——繪畫板繪制。除了最后一種方式，前面兩種都不需要繪畫基礎，而是注重圖像思維，讓沒有繪畫基礎的人都能通過學習掌握。

3.2 硬件的配備 隨著醫(yī)學實驗課堂的改革，數字切片、互動實驗室、虛擬實驗室的引入，在醫(yī)學形態(tài)學的實驗室利用電腦教學已經相當普遍，每桌一臺電腦及顯微鏡相當于基本配置，因此在電腦中安裝繪圖軟件也可以是順理成章的事。如果條件好的學校，甚至可以置上數碼繪圖板，讓學生可以有更完整的選擇方式選擇適合自己習慣的繪圖方法。

3.3 學生的素質條件 隨著電腦應用的普及，現在的學生都是在習慣使用電腦，互聯網生活也是他們生活無法離開的一部分。個人對電腦的基本應用軟件和辦公軟件的概念已不像從前那樣，需要專門的培訓教授才能掌握，而是隨手就能熟悉的生活工具。電腦繪圖軟件在使用上很多功能也和電腦辦公軟件有相當的互通性，甚至有些學生在早期的學習階段，如中小學階段已經有電腦繪圖課程的初步接觸，有機會在學校的組織下，自己能制作一些小課件參加相關的比賽，也或者有通過自學摸熟了PHOTOSHOP這類軟件的，很多繪圖軟件對于他們而言，門檻都不會太高，因此對于接受電腦繪圖軟件的學習，是可行的。

3.4 教學應用的方式 首先我們需要制訂教材。教材會以形態(tài)學實驗課中要求，選取部分要求進行作業(yè)的繪圖案例，結合如何使用軟件繪制的技巧編著教程，建立教學有據可依的重要工具。在編寫教材中，要注意巧妙融合兩個科目的撰寫設計，其次應用到教學上的方式可以有多種：(1)我們可以通過在實驗室，每臺已配置有數字顯微鏡的電腦上，加上外置繪圖板，讓學生直接通過繪圖板和相關繪圖軟件，進行繪制；(2)可以不需要繪圖板，通過布爾運算或者貝茲曲線的方式進行繪制；(3)還可以在專門的互動實驗室，配置電腦和繪畫板，通過課外選修課堂，讓感興趣的學生選擇掌握這一技能；(4)隨著現在網絡課程和慕課的普遍應用，老師也可以通過錄屏制作課程，發(fā)布在網上讓學生課后進行自學。

另外，我們還可以通過不定期舉辦一些醫(yī)學形態(tài)學方面的電腦繪圖大賽，這也將會是激勵學生多運用電腦繪圖和熟悉電腦繪圖技能的有效手段。

互聯網+的教育時代不應該只有慕課和微課，形態(tài)學醫(yī)學實驗課也不應只有數字切片和互動實驗室。醫(yī)學實驗課應是重點強調讓學生多動手的課程，而作為以繪圖為主要實踐手段的醫(yī)學形態(tài)學，則應該讓學生更好地運用數字工具和所學所實踐的內容進行接軌，讓他們能夠走在時代發(fā)展的前方，這不僅僅是適應社會發(fā)展的教學手段，更是培養(yǎng)他們可以切實利用數碼工具創(chuàng)建屬于他們的互聯網+時代的教學方式，這也是授人以魚不如授人以漁的教學方式。