虛擬仿真技術(shù)在人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用及存在的問(wèn)題*

李長(zhǎng)興 代冬芳 郭中獻(xiàn) 王 茹 盧 可 李建華△

（1 青海大學(xué)醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部人體解剖學(xué)教研室，西寧 810000；2 鄭州國(guó)希望教學(xué)用品有限公司，鄭州 450001）

人體解剖學(xué)是醫(yī)學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在傳統(tǒng)的解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生主要是通過(guò)教師授課，借助教學(xué)課件和人體模型、實(shí)物標(biāo)本的識(shí)別等達(dá)到學(xué)習(xí)目。在“互聯(lián)網(wǎng)+”的時(shí)代教育背景下，虛擬仿真技術(shù)通過(guò)構(gòu)建多種自主學(xué)習(xí)平臺(tái)，以數(shù)字化模型的精準(zhǔn)定位和反復(fù)練習(xí)為學(xué)習(xí)醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程和臨床醫(yī)學(xué)課程奠定基礎(chǔ)。當(dāng)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，可在很大程度上改善并彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)的不足。本文從人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的突出問(wèn)題、虛擬仿真技術(shù)優(yōu)勢(shì)和教學(xué)環(huán)境構(gòu)建以及不足等4個(gè)方面闡述虛擬仿真技術(shù)在人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用的意義，為人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供新的思路和參考。

1 人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問(wèn)題

1.1 教學(xué)方式單一

在傳統(tǒng)的解剖學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師通過(guò)教學(xué)課件進(jìn)行授課，將所掌握的解剖學(xué)知識(shí)傳授給學(xué)生，學(xué)生通過(guò)觀察大體標(biāo)本及實(shí)物模型對(duì)所學(xué)的知識(shí)加以鞏固。在這一過(guò)程中凸顯出以下不足：一是學(xué)生缺乏課前預(yù)習(xí)自覺(jué)性；二是對(duì)于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)欠缺；三是因?qū)W習(xí)場(chǎng)地限制和模型位置相對(duì)固定，學(xué)生想要觀察模型就要到指定的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)，這也在一定程度上影響學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和積極性。由此可見(jiàn)，傳統(tǒng)的解剖教學(xué)方式單一且存在局限性[1]。

1.2 教學(xué)實(shí)物模型緊缺且成本高

傳統(tǒng)的解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是利用實(shí)物模型進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過(guò)實(shí)物模型使學(xué)生能夠直觀理解所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容，可突破課堂上比較抽象的知識(shí)。但實(shí)物模型購(gòu)置成本較高，易損壞，影響了其在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

1.3 教學(xué)尸源緊缺

近幾年招生規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，學(xué)校軟硬件都難以在短時(shí)間內(nèi)全面提升。在尸體標(biāo)本資源有限前提下，使學(xué)生動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)減少，影響了醫(yī)學(xué)專業(yè)人才的培養(yǎng)。所以，尸源緊缺對(duì)于醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)也存在一定程度的限制。

2 虛擬仿真技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，借助虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)仿真、多媒體和人機(jī)交互等現(xiàn)代技術(shù)，通過(guò)構(gòu)建高仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和對(duì)象，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)資源的遠(yuǎn)程訪問(wèn)和高效共享[2]。因?yàn)閭鹘y(tǒng)教學(xué)方式所展現(xiàn)出來(lái)局限性，虛擬仿真技術(shù)很大程度上改變了傳統(tǒng)教學(xué)所表現(xiàn)出來(lái)的缺陷。其主要優(yōu)勢(shì)如下。

2.1 學(xué)生學(xué)會(huì)體驗(yàn)學(xué)習(xí)

虛擬仿真技術(shù)的引入，可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中塑造自由發(fā)揮的環(huán)境，使學(xué)生學(xué)會(huì)體驗(yàn)學(xué)習(xí)，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)會(huì)使用人體尸體進(jìn)行教學(xué)，使許多學(xué)生產(chǎn)生畏懼和厭惡心理，不愿動(dòng)手操作。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可消除學(xué)生因?yàn)槲粗鴮?duì)人體尸體產(chǎn)生的心理障礙，使其愿意學(xué)習(xí)并嘗試進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。構(gòu)建的虛擬環(huán)境其特有的優(yōu)越性，可以讓學(xué)生通過(guò)自主探索，認(rèn)識(shí)到問(wèn)題所在，進(jìn)而找到問(wèn)題所在的根本，從而分析問(wèn)題、解決問(wèn)題。

2.2 節(jié)約標(biāo)本資源

因?yàn)槿梭w教學(xué)實(shí)物模型、標(biāo)本資源緊缺且成本高，在一定程度上影響了醫(yī)學(xué)人才的培養(yǎng)。通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，可節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，學(xué)生還可以隨時(shí)登錄系統(tǒng)進(jìn)行練習(xí)，增加了實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì)，節(jié)約了教學(xué)資源[3]。同時(shí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)虛擬技術(shù)，可以將真實(shí)的景象進(jìn)行還原，建立人體三維數(shù)字模型；除了系統(tǒng)學(xué)習(xí)外，還可以進(jìn)行局部的解剖操作，在教學(xué)中為學(xué)生建立真實(shí)的學(xué)習(xí)情境；通過(guò)3D技術(shù)，讓學(xué)生的感受更加真實(shí)，更能直觀了解人體解剖結(jié)構(gòu)。

2.3 打破時(shí)空限制

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)具有內(nèi)容擴(kuò)展性、課程高效性、自主開(kāi)放性、師生交互性等特點(diǎn)，通過(guò)虛擬仿真技術(shù)打破了常規(guī)的時(shí)間和空間限制，學(xué)生可以隨時(shí)隨地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在虛擬環(huán)境中開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，也可在課余時(shí)間開(kāi)展模擬操練和強(qiáng)化復(fù)習(xí)所需資源，從而提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力以及對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)運(yùn)用能力，這有利于拓寬學(xué)生的知識(shí)面以及提升專業(yè)水平，從而提高教學(xué)質(zhì)量[4-6]。

3 人體解剖學(xué)中虛擬仿真教學(xué)環(huán)境的構(gòu)建

3.1 構(gòu)建完整圖庫(kù)資源和實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目

充分利用虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，構(gòu)建完整的圖庫(kù)資源，圖庫(kù)資源主要包括系統(tǒng)解剖學(xué)、局部解剖學(xué)、斷層解剖學(xué)、影像解剖學(xué)等教學(xué)模塊，圖片可根據(jù)其內(nèi)容和特征，可附簡(jiǎn)短的文字說(shuō)明。同時(shí)開(kāi)發(fā)或定制擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，能夠滿足學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)知識(shí)的需求，實(shí)現(xiàn)真正的解剖學(xué)的虛實(shí)結(jié)合[7，8]。

3.2 構(gòu)建人體解剖學(xué)網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)考試系統(tǒng)

通過(guò)各個(gè)章節(jié)建立題庫(kù)的方法，建立系統(tǒng)解剖學(xué)、局部解剖學(xué)、斷層解剖學(xué)等模塊。每個(gè)模塊試題均包括解剖標(biāo)本結(jié)構(gòu)的辨認(rèn)、選擇題、名詞解釋以及問(wèn)答題等題型。每道試題均有難易度標(biāo)識(shí)，時(shí)間限制，適合不同專業(yè)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和自我測(cè)試。

3.3 新增學(xué)生自主學(xué)習(xí)平臺(tái)

在虛擬平臺(tái)上補(bǔ)充教學(xué)資源及教學(xué)計(jì)劃，增加虛擬解剖課程相關(guān)的課件、視頻、圖片動(dòng)畫(huà)及音頻資料，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。針對(duì)各章節(jié)給出具體的教學(xué)計(jì)劃，包括學(xué)習(xí)內(nèi)容、資源、作業(yè)、測(cè)試及討論等幾部分。

3.4 設(shè)置專題討論和答疑區(qū)

通過(guò)建立與解剖學(xué)密切相關(guān)的臨床案例，讓學(xué)生利用已經(jīng)掌握的解剖學(xué)知識(shí)分析臨床上某些疾病的產(chǎn)生原因，將理論知識(shí)和臨床應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來(lái)，培養(yǎng)并提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。同時(shí)設(shè)置答疑區(qū)適時(shí)和學(xué)生交流溝通，針對(duì)學(xué)生提出的問(wèn)題給予及時(shí)解答和幫助。

4 虛擬仿真技術(shù)在人體解剖學(xué)中存在的問(wèn)題

我國(guó)對(duì)于虛擬仿真技術(shù)的研究起步較晚，發(fā)展至今也只是初步取得了一些成果，但目前此項(xiàng)技術(shù)的覆蓋面還不夠廣泛，在推廣應(yīng)用方面還有待提高[4]。目前高校在解剖學(xué)實(shí)踐教學(xué)上還存在以下問(wèn)題。

4.1 教學(xué)方式靈活性不足

教學(xué)方式靈活性不足，凸顯出來(lái)的主要問(wèn)題就是教學(xué)模式和內(nèi)容單一。大多數(shù)高校對(duì)于人體解剖學(xué)的教學(xué)方式固定，按照實(shí)驗(yàn)手冊(cè)一步一步完成教學(xué)。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，普遍是教師講解實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)示范，學(xué)生根據(jù)教師的示范和實(shí)驗(yàn)手冊(cè)進(jìn)行模仿，由于每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和理解能力的不同，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想。

4.2 教學(xué)不注重虛實(shí)結(jié)合

雖然虛擬仿真技術(shù)可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式下教學(xué)方式單一、模型成本昂貴、尸源緊缺等問(wèn)題，但是虛擬仿真環(huán)境只能無(wú)限接近真實(shí)地解剖實(shí)物標(biāo)本，仍無(wú)法取代標(biāo)本。另外虛擬仿真環(huán)境缺乏實(shí)物模型的真實(shí)感，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，仍需對(duì)相應(yīng)的標(biāo)本進(jìn)行觸摸觀察，進(jìn)而增強(qiáng)對(duì)解剖結(jié)構(gòu)的真實(shí)感。因此，盡管虛擬仿真技術(shù)極大地改善了人體解剖學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題，但仍需以人體解剖學(xué)實(shí)物標(biāo)本為主，同時(shí)輔以相關(guān)的虛擬仿真技術(shù)，以實(shí)為主，以虛為輔[9]。

4.3 實(shí)訓(xùn)設(shè)備投入不足

近年大多數(shù)高校在積極建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室，但是在項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)等經(jīng)費(fèi)投入相對(duì)較少，后期的軟件的更新、設(shè)備的維護(hù)等費(fèi)用較高，所以，對(duì)于人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，想通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)完全達(dá)到教學(xué)目是不可能的。

5 結(jié)語(yǔ)

醫(yī)學(xué)課程體系建設(shè)中融入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是新時(shí)代培養(yǎng)優(yōu)秀醫(yī)學(xué)人才的需要，是信息化與高等教育實(shí)踐教學(xué)深度融合的內(nèi)在要求。在新冠疫情期間，教育部倡導(dǎo)“停課不停學(xué)”，開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)是新時(shí)期下高校本科人才培養(yǎng)中的一個(gè)重要任務(wù)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)極大地改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，使教學(xué)內(nèi)容和手段更加豐富。虛擬仿真教學(xué)環(huán)境構(gòu)建完成后，可打破諸多客觀因素對(duì)人體解剖學(xué)教學(xué)的限制，優(yōu)化了教學(xué)方式，營(yíng)造了多樣化的教學(xué)環(huán)境，增強(qiáng)實(shí)踐與教學(xué)的互動(dòng)性，同時(shí)激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和創(chuàng)新思維的發(fā)展，全面提高醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)質(zhì)量。