虛擬仿真平臺(tái)在人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)踐與探索

袁磊 苗瑩瑩 盧龍斗

摘 要：人體解剖學(xué)是醫(yī)學(xué)的主干課程，也是基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)中一門重要的形態(tài)學(xué)課程，所講知識(shí)點(diǎn)較為瑣碎、晦澀難懂。人體解剖學(xué)傳統(tǒng)的授課模式有很大的局限性，而基于虛擬仿真系統(tǒng)輔助人體解剖學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠極大調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，打破學(xué)生在以往實(shí)驗(yàn)中的時(shí)間與空間限制，同時(shí)能節(jié)約教學(xué)和實(shí)訓(xùn)成本，縮短培養(yǎng)周期，全面提高臨床醫(yī)學(xué)生的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐技能，取得顯著的教學(xué)成果。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真平臺(tái)；人體解剖學(xué)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

人體解剖學(xué)是研究正常人體形態(tài)及功能的科學(xué)，其主要任務(wù)是研究人體各主要器官的形態(tài)、位置、結(jié)構(gòu)和毗鄰關(guān)系，為學(xué)習(xí)其他基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)及臨床醫(yī)學(xué)課程奠定形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。但人體解剖學(xué)知識(shí)點(diǎn)多、枯燥抽象、難懂難記，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中時(shí)常陷入時(shí)間緊、任務(wù)重的困境，很難及時(shí)消化吸收，極大地影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。人體解剖學(xué)傳統(tǒng)授課模式存在較大局限性，教師需要建立一套能夠激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、幫助學(xué)生形成多維度臨床創(chuàng)新思維的教學(xué)體系。多點(diǎn)觸控虛擬解剖平臺(tái)是一種交互性強(qiáng)、可反復(fù)進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的平臺(tái)。課題組所在學(xué)校將多點(diǎn)觸控虛擬解剖平臺(tái)應(yīng)用于人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，減少了對(duì)尸體標(biāo)本的過度依賴，方便學(xué)生運(yùn)用解剖平臺(tái)隨時(shí)隨地翻轉(zhuǎn)課堂，進(jìn)行自主式、合作式、探究式的深度學(xué)習(xí)，極大提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)成績(jī)和臨床創(chuàng)新能力。

一、虛擬仿真平臺(tái)概述

（一）虛擬仿真平臺(tái)的特點(diǎn)

虛擬仿真平臺(tái)可以再現(xiàn)沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)全真場(chǎng)景，學(xué)生在場(chǎng)景中可以360度旋轉(zhuǎn)人體結(jié)構(gòu)，將各器官整體移出和重新組裝，隨時(shí)進(jìn)行人機(jī)交互，并通過平臺(tái)交互及時(shí)掌握課堂上講解的重難點(diǎn)知識(shí)，團(tuán)隊(duì)合作模擬手術(shù)實(shí)訓(xùn)過程，提高臨床實(shí)操水平，培養(yǎng)臨床思維意識(shí)。

（二）虛擬仿真平臺(tái)優(yōu)勢(shì)

教師可以根據(jù)不同專業(yè)、不同教學(xué)目的結(jié)合虛擬仿真平臺(tái)設(shè)置教學(xué)重難點(diǎn)、教學(xué)模式及教學(xué)方法。學(xué)生可以通過定制的虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)、實(shí)踐操作和測(cè)試，利用網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)演示，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程觀摩交流，展示手術(shù)操作過程，更好地理解手術(shù)的創(chuàng)新點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)。虛擬仿真平臺(tái)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以解決傳統(tǒng)教學(xué)和臨床培訓(xùn)中難以掌握和操作的問題，使學(xué)生早臨床、多臨床，為學(xué)生以后的工作奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，同時(shí)充分體現(xiàn)了以虛促實(shí)、虛實(shí)互補(bǔ)的先進(jìn)教學(xué)理念。虛擬仿真平臺(tái)可以為臨床規(guī)培生或?qū)嵙?xí)生提供手術(shù)模擬機(jī)會(huì)和個(gè)性化的手術(shù)方案。此外，虛擬仿真平臺(tái)能夠構(gòu)建逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)對(duì)象和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，為學(xué)生提供更多的實(shí)踐訓(xùn)練機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在開放、交互的虛擬環(huán)境中自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，從而有效提升學(xué)生的臨床實(shí)訓(xùn)水平。

二、虛擬仿真系統(tǒng)在人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）課前預(yù)習(xí)

首先，教師課前依據(jù)執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試大綱精選臨床熱點(diǎn)案例，通過中國(guó)大學(xué)慕課平臺(tái)發(fā)布學(xué)習(xí)資源和任務(wù)清單，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，讓學(xué)生分組查閱相關(guān)資料。其次，學(xué)生通過開放的虛擬仿真平臺(tái)預(yù)習(xí)器官的詳細(xì)結(jié)構(gòu)及功能，通過小組討論確定疾病相關(guān)的器官，并熟悉器官的位置、結(jié)構(gòu)及功能。最后，學(xué)生在中國(guó)大學(xué)慕課討論區(qū)反饋掌握情況，教師根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況確定課堂任務(wù)及授課方式。

（二）課中學(xué)習(xí)

教師利用智慧討論實(shí)驗(yàn)室讓學(xué)生開展翻轉(zhuǎn)課堂，每班分為4小組，小組成員通過標(biāo)本、模型、虛擬仿真系統(tǒng)相結(jié)合的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)討論。學(xué)生通過PPT、微課講授本組的教學(xué)任務(wù)。教師根據(jù)學(xué)生對(duì)課前學(xué)習(xí)任務(wù)的完成情況，梳理總結(jié)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行串講；引導(dǎo)學(xué)生分享病例分析結(jié)果，同時(shí)進(jìn)行隨堂測(cè)試。測(cè)試題包括識(shí)圖題和綜合分析題。其中，識(shí)圖題主要考查學(xué)生對(duì)本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容的理解，反饋學(xué)生在線學(xué)習(xí)成效；綜合分析題主要考查學(xué)生對(duì)醫(yī)學(xué)知識(shí)的融合程度，通過有針對(duì)性的課堂討論和講解，加深學(xué)生對(duì)多學(xué)科醫(yī)學(xué)知識(shí)的融合，培養(yǎng)學(xué)生的臨床醫(yī)學(xué)思維能力。教師記錄學(xué)生參與討論、測(cè)試以及分享知識(shí)點(diǎn)的得分情況，并向?qū)W生及時(shí)反饋。學(xué)生通過虛擬平臺(tái)進(jìn)行課堂實(shí)踐，可使用“剝離刀”工具手動(dòng)剝?nèi)ト我獠课坏娜我庑螤畹钠つw，裸露皮下組織結(jié)構(gòu)?！皠冸x刀”工具可以以最小的解剖結(jié)構(gòu)為單位逐個(gè)剝離解剖結(jié)構(gòu)組織，剝離過程可復(fù)原或再次剝離?！笆中g(shù)刀”工具可將真實(shí)病例中的器官組織剝離出來?！扒嬲归_”可以將選擇的任意一段人體組織以平面的方式展開。此外，學(xué)生可通過虛擬仿真系統(tǒng)觀察人體全身任意血管的血流運(yùn)動(dòng)情況，如觀察動(dòng)脈或靜脈血液在全身的運(yùn)行情況。學(xué)生還可以通過系統(tǒng)模擬人體漫游功能，預(yù)置常見的幾種空腔臟器漫游路徑，模擬腔鏡類手術(shù)視野。通過動(dòng)態(tài)逼真的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以反復(fù)預(yù)設(shè)、練習(xí)手術(shù)入路、模擬手術(shù)操作流程，早臨床、多臨床、反復(fù)臨床，為以后的見習(xí)實(shí)習(xí)、執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試、規(guī)培考試奠定堅(jiān)實(shí)的實(shí)訓(xùn)基礎(chǔ)。

教師可以運(yùn)用虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行隨堂測(cè)試。系統(tǒng)在考核模式下能設(shè)置多種不同的考核類型，考核工具能適應(yīng)教師的不同教學(xué)情境，靈活運(yùn)用于課堂，如在考核狀態(tài)下可設(shè)置界面功能強(qiáng)制隱藏，考核模式下注解功能自動(dòng)禁用等。虛擬仿真系統(tǒng)具有多維度、可視化和實(shí)時(shí)交互的評(píng)價(jià)體系，徹底打破了傳統(tǒng)教學(xué)中單一平面的評(píng)價(jià)模式。

（三）課后總結(jié)

教師針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)課后習(xí)題加以強(qiáng)化；針對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的優(yōu)秀環(huán)節(jié)加以鼓勵(lì)反饋，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)興趣；批改學(xué)生作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生加深對(duì)正確知識(shí)的理解；解答學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題，積極引導(dǎo)學(xué)生自主探索解決方案；反思教學(xué)過程并提出教學(xué)改進(jìn)措施。此外，教師通過問卷調(diào)查及思考拓展，向?qū)W生布置課后練習(xí)作業(yè)，讓學(xué)生通過查閱參考資料等方式總結(jié)本節(jié)課涉及的相關(guān)器官的熱點(diǎn)疾病，寫一篇4000字左右綜述，鍛煉學(xué)生的自學(xué)能力和科研能力。

（四）評(píng)價(jià)方式

每次實(shí)驗(yàn)課依據(jù)執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試大綱的相關(guān)要求，以形成性評(píng)價(jià)與終結(jié)性評(píng)價(jià)相結(jié)合的評(píng)價(jià)方式，記錄學(xué)生出勤、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)效果等，并結(jié)合學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察、查找結(jié)構(gòu)、小組報(bào)告、課后繪圖、虛擬仿真系統(tǒng)測(cè)試、衛(wèi)生值日等內(nèi)容進(jìn)行評(píng)分。第一，形成性評(píng)價(jià)40分，包括課前學(xué)生線上活躍度、查看資源次數(shù)及互動(dòng)情況，課中學(xué)生測(cè)試、課堂表現(xiàn)及成果展示，課后考核及線上作業(yè)完成情況。第二，終結(jié)性評(píng)價(jià)60分，包括期末理論成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和平時(shí)表現(xiàn)。其中，期末理論成績(jī)占60%（選擇題、名詞解釋、簡(jiǎn)答題、病例分析題）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)占20%（標(biāo)本圖片、繪圖）+平時(shí)表現(xiàn)占20%（考勤、繪圖報(bào)告、開放性作業(yè)）。實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束兩周內(nèi)對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)效果的滿意度調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括學(xué)生對(duì)虛擬仿真平臺(tái)的認(rèn)同感、課堂教學(xué)效果評(píng)價(jià)等。通過多元化的教學(xué)評(píng)價(jià)對(duì)下次授課內(nèi)容的重難點(diǎn)及教學(xué)手段進(jìn)行調(diào)整，從課前預(yù)習(xí)、課中交互操作、課后報(bào)告及測(cè)試等方面形成全員、全過程、全時(shí)效、全方位的教學(xué)評(píng)價(jià)體系，從而客觀公正地評(píng)價(jià)學(xué)生，更好發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

三、結(jié)語(yǔ)

人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)課有極強(qiáng)的實(shí)踐性，將虛擬仿真平臺(tái)與標(biāo)本、模型相結(jié)合，學(xué)生可以擺脫對(duì)標(biāo)本的過分依賴，能直觀、立體、交互、系統(tǒng)地進(jìn)行全方位的學(xué)習(xí)。同時(shí)，根據(jù)不同專業(yè)及不同學(xué)習(xí)目標(biāo)定制課堂內(nèi)容，利用虛擬仿真平臺(tái)進(jìn)行模擬及測(cè)試，極大提高了學(xué)生操作能力和臨床思維能力，多學(xué)科的課程融合也提升了教師的教學(xué)水平。

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責(zé)編：初 心