探討人體解剖學(xué)教學(xué)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用與效果評估

摘要：探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用與效果評估。研究采用案例分析法，以2021學(xué)年為對比，分析2022學(xué)年中實(shí)施虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)后，學(xué)生在人體解剖學(xué)學(xué)習(xí)中的滿意度、成績提升情況。研究結(jié)果顯示，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用對學(xué)生滿意度和成績的提升有顯著效果，學(xué)生對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的滿意度從75%提高到85%，提高了10個百分點(diǎn)，且差異顯著（P值為0.041）;虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用使學(xué)生的理論知識成績提高了40%，實(shí)際操作能力提高了25%，與傳統(tǒng)教學(xué)方法相比均達(dá)到顯著差異（P值分別為0.032和0.049）。

關(guān)鍵詞：人體解剖學(xué);虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù);應(yīng)用;效果評估

人體解剖學(xué)是醫(yī)學(xué)、生物學(xué)以及其他相關(guān)學(xué)科中的重要基礎(chǔ)課程，涉及復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)和器官系統(tǒng)，要求學(xué)生對其進(jìn)行深入理解。傳統(tǒng)的人體解剖學(xué)教學(xué)主要依靠解剖圖冊、模型和尸體實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行，然而這些傳統(tǒng)教學(xué)方法存在一些局限，如實(shí)驗(yàn)器材有限、尸體易腐敗、生理的損害以及教學(xué)過程中的空間和時間限制等。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的教育領(lǐng)域開始應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來提供全新的教學(xué)體驗(yàn)，在人體解剖學(xué)教學(xué)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以為學(xué)生提供更真實(shí)、生動的解剖圖像和體驗(yàn)，使他們能夠更好地了解人體結(jié)構(gòu)和器官系統(tǒng)的構(gòu)成［1］。本研究結(jié)合X學(xué)校人體解剖教學(xué)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的具體應(yīng)用情況，以2021學(xué)年為對比基數(shù)，分析2022學(xué)年中實(shí)施虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以后，學(xué)生在人體解剖學(xué)習(xí)中的滿意度、成績提升情況，從而評估虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的效果，為人體解剖教學(xué)中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有效應(yīng)用提供參考。

1虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

1.13D仿真人體模型構(gòu)建

通過計算機(jī)圖形學(xué)和三維建模技術(shù)，將人體解剖結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為精確的3D模型，為學(xué)生提供更為直觀、形象的解剖教學(xué)內(nèi)容。在人體解剖學(xué)教學(xué)中，教師可以通過3D仿真人體模型向?qū)W生展示各種器官、系統(tǒng)及其結(jié)構(gòu)，如循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉系統(tǒng)等，清晰地呈現(xiàn)人體結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，并進(jìn)行動態(tài)展示，使學(xué)生能夠觀察到器官的運(yùn)作原理，提高教學(xué)效果［2］。以X學(xué)校為例，在人體解剖學(xué)教學(xué)中，教師利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建了多個3D仿真人體模型，包括心臟、肺、大腦等重要器官，學(xué)生通過佩戴虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備進(jìn)入一個虛擬的解剖實(shí)驗(yàn)室，在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行解剖實(shí)驗(yàn)和觀察，并進(jìn)行互動操作，如旋轉(zhuǎn)、放大和縮小等，讓學(xué)生更加深入地了解人體結(jié)構(gòu)和器官系統(tǒng)的構(gòu)成，提高他們的學(xué)習(xí)興趣和理解能力。

1.2虛擬交互式學(xué)習(xí)

在虛擬交互式學(xué)習(xí)中，學(xué)生可以操作虛擬人體模型，進(jìn)行解剖學(xué)意義上的探索，例如在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，學(xué)生可以逐步展開人體器官、系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，深入了解各器官的結(jié)構(gòu)、功能及相互關(guān)系，虛擬交互式學(xué)習(xí)方式突破了傳統(tǒng)解剖學(xué)教學(xué)的局限，使學(xué)生能夠在安全、無創(chuàng)的情況下進(jìn)行實(shí)踐操作，提高了解剖學(xué)技能［3］。在實(shí)際應(yīng)用中，虛擬交互式學(xué)習(xí)還具有很強(qiáng)的定制性，教師可以根據(jù)學(xué)生的需求和進(jìn)度，調(diào)整虛擬環(huán)境中的教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)個性化教學(xué)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還可以為學(xué)生提供實(shí)時反饋，幫助他們及時糾正錯誤，提高學(xué)習(xí)效果。在技術(shù)依托方面，虛擬交互式學(xué)習(xí)構(gòu)建主要依賴于虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言（如VRML）、三維建模軟件以及頭戴顯示器等硬件設(shè)備，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)手段，讓人體解剖學(xué)的虛擬教學(xué)場景得以呈現(xiàn)，使得學(xué)生能夠沉浸在真實(shí)感強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)環(huán)境中。

1.3虛擬解剖實(shí)驗(yàn)室

虛擬解剖實(shí)驗(yàn)室是一種基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)建的解剖學(xué)教學(xué)工具，通過模擬真實(shí)解剖環(huán)境和人體結(jié)構(gòu)，能夠提供身臨其境的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，幫助學(xué)生更好地理解人體解剖學(xué)知識［4］。在具體應(yīng)用方面，虛擬解剖實(shí)驗(yàn)室可以結(jié)合具體的教學(xué)案例進(jìn)行應(yīng)用分析，例如在教學(xué)過程中，可以選擇一個特定的解剖結(jié)構(gòu)作為案例，如心臟，學(xué)生可以通過虛擬解剖實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入虛擬環(huán)境中的心臟解剖模型，觀察心臟的各個組成部分，比如心肌、心腔和血管等，同時還可以觀察心臟在不同功能狀態(tài)下的變化。虛擬解剖實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用不僅可以提供身臨其境的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，還可以幫助學(xué)生理解復(fù)雜的人體結(jié)構(gòu)和功能，增強(qiáng)記憶與理解，提高學(xué)習(xí)效果，還可以為學(xué)生提供一種安全、便捷的學(xué)習(xí)環(huán)境，避免了傳統(tǒng)解剖實(shí)驗(yàn)中對人體損傷的風(fēng)險，減輕了對尸體資源的依賴，提高了教學(xué)的可持續(xù)性。

2虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的效果評估

2.1學(xué)生滿意度情況

在人體解剖學(xué)教學(xué)中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以為學(xué)生提供更真實(shí)、生動的解剖圖像和體驗(yàn)，使他們能夠更好地了解人體結(jié)構(gòu)和器官系統(tǒng)的構(gòu)成，本研究以X學(xué)校為例，以2021學(xué)年為對比基數(shù)，分析2022學(xué)年中實(shí)施虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以后，學(xué)生在人體解剖學(xué)習(xí)中的滿意度情況，從而評估虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用的效果。從學(xué)生滿意度情況來看，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用得到了學(xué)生的好評，通過調(diào)查問卷和訪談的方式，本研究發(fā)現(xiàn)學(xué)生對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的滿意度達(dá)到了85%，相比傳統(tǒng)的教學(xué)方法有了顯著的提高，兩者相比P值為0.041，有著顯著的差異性，具體數(shù)據(jù)見表1。

通過對比可以看出，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用確實(shí)提高了學(xué)生的滿意度和成績，是一種有效的輔助教學(xué)手段。

2.2學(xué)習(xí)成績和實(shí)際操作能力提升情況

在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用于人體解剖學(xué)教學(xué)后，本研究對學(xué)生學(xué)習(xí)成績和實(shí)際操作能力的提升情況進(jìn)行了評估。評估采用了定向知識測試，測試內(nèi)容包括理論知識和實(shí)際操作兩部分，均采用百分制。

2.2.1理論知識成績提升情況

通過對2021學(xué)年和2022學(xué)年的理論知識成績進(jìn)行對比分析，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用后的理論知識成績有了顯著提升。具體數(shù)據(jù)見表2。

由表2可知，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用使學(xué)生的理論知識成績提高了40%，與2021學(xué)年相比，具有顯著差異（P值為0.032）。

2.2.2實(shí)際操作能力提升情況

在實(shí)際操作能力方面，通過對2021學(xué)年和2022學(xué)年的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用后的實(shí)際操作能力有了顯著提升。具體數(shù)據(jù)見表3。

由表3可知，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用使學(xué)生的實(shí)際操作能力提高了25%，與2021學(xué)年相比，具有顯著差異（P值為0.049）。通過對比分析，可以看到，在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的支持下，學(xué)生對理論知識的理解和實(shí)際操作能力的掌握都有了明顯的提高，這充分證明了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的優(yōu)越性。

3結(jié)論與建議

3.1結(jié)論

人體解剖學(xué)作為醫(yī)學(xué)和生物學(xué)等學(xué)科的重要基礎(chǔ)課程，其教學(xué)方法的改革一直是教育界關(guān)注的焦點(diǎn)，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的快速發(fā)展，將其應(yīng)用于人體解剖學(xué)教學(xué)成為一種新的趨勢。本研究以X學(xué)校為例，探討了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用及其效果評估，研究結(jié)果表明，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用顯著提高了學(xué)生的滿意度和學(xué)習(xí)成績，同時實(shí)際操作能力也得到了明顯提升。然而，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的廣泛應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，如設(shè)備成本、技術(shù)更新迅速等，未來，教育部門和學(xué)校應(yīng)進(jìn)一步關(guān)注虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究，探討其在我國醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的推廣策略，為培養(yǎng)更多優(yōu)秀醫(yī)學(xué)人才助力。

3.2建議

（1） 在推廣虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用方面，可以通過加大宣傳力度和教育引導(dǎo)，讓更多的教育機(jī)構(gòu)和學(xué)校認(rèn)識到虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的優(yōu)勢和潛力。通過組織相關(guān)的研討會和培訓(xùn)班，邀請專家學(xué)者和行業(yè)從業(yè)者分享虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的成功案例和經(jīng)驗(yàn)，以鼓勵更多的學(xué)校和教師嘗試應(yīng)用這一技術(shù)。

（2） 在加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的教師培訓(xùn)方面，可以提供專門的培訓(xùn)課程和資源，幫助教師掌握虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基本操作和應(yīng)用方法?？梢越熧Y培訓(xùn)平臺，提供教師交流和分享的機(jī)會，促進(jìn)教師之間的合作和學(xué)習(xí)，進(jìn)一步提高教師對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的理解和應(yīng)用能力［5］。

（3） 在深化虛擬交互式學(xué)習(xí)和虛擬解剖實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用方面，可以從內(nèi)容制作和資源開發(fā)兩方面入手。一方面，學(xué)?？梢怨膭罱處熀图夹g(shù)團(tuán)隊合作，開發(fā)更多具有針對性和實(shí)用性的虛擬現(xiàn)實(shí)解剖資源，滿足學(xué)生不同層次的學(xué)習(xí)要求和需求;另一方面，要重視虛擬交互式學(xué)習(xí)和虛擬解剖實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)設(shè)計，注重教學(xué)場景的還原和學(xué)習(xí)活動的引導(dǎo)，確保學(xué)生能夠在虛擬環(huán)境中進(jìn)行深入的體驗(yàn)和學(xué)習(xí)［6］。

（4） 在建立長期的評估機(jī)制方面，可以通過定期的問卷調(diào)查、學(xué)生學(xué)習(xí)成績的統(tǒng)計分析和實(shí)際操作能力的評估等方式，對虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用效果進(jìn)行全面評估，借助專業(yè)評估機(jī)構(gòu)的力量，進(jìn)行更為深入、系統(tǒng)的教學(xué)效果評估和研究，為教學(xué)改進(jìn)提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

［1］秦燕燕，郭剛，羅濱.虛擬仿真技術(shù)在高職人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2023，37（10）：105-108.

［2］劉冬播，石彥.教學(xué)創(chuàng)新視域下三維虛擬數(shù)字技術(shù)在人體解剖學(xué)運(yùn)動系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.牡丹江醫(yī)學(xué)院學(xué)報，2023，44（4）：158-161，175.

［3］李長興，代冬芳，郭中獻(xiàn)，等.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)用及存在的問題［J］.解剖學(xué)雜志，2023，46（2）：173-174.

［4］李芬，方安寧.淺談虛擬仿真技術(shù)在“人體解剖學(xué)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.科技風(fēng)，2023（10）：131-133.

［5］劉圓，任力杰，王洋，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在神經(jīng)系統(tǒng)解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究［J］.中國卒中雜志，2022，17（9）：1027-1030.

［6］熊天慶，吳洪海，梁景巖.虛擬仿真技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)人體解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用評價［J］.解剖學(xué)雜志，2022，45（4）：387-389.

基金項(xiàng)目：河南省職業(yè)教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目“‘崗課賽證’融合育人背景下高職院校青年教師教學(xué)能力提升研究”［（2024）05929］

作者簡介：李敏，女，河南信陽人，講師，碩士研究生，研究方向：人體解剖學(xué)、生理學(xué)。