三維虛擬人體技術(shù)在解剖學(xué)消化系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用

盧碧燕，許穗平，占小多

（東莞衛(wèi)生學(xué)校，廣東 東莞 523000）

三維虛擬人體技術(shù)是以人體CT/MRI斷層掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立數(shù)字化三維解剖模型，從而實(shí)現(xiàn)人體解剖學(xué)信息在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的交互顯示[1]。通過三維虛擬人體技術(shù)重建的人體三維立體結(jié)構(gòu)模型具有高度模擬真實(shí)性和交互性的特點(diǎn)，可以從多個(gè)層面立體地觀察各臟器的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其位置毗鄰。三維虛擬人體技術(shù)的應(yīng)用將為模擬手術(shù)導(dǎo)航、醫(yī)學(xué)解剖教學(xué)等提供極大的便利[2-4]。目前，國外已有多家機(jī)構(gòu)應(yīng)用三維虛擬人體技術(shù)開發(fā)了相關(guān)的應(yīng)用程序，例如華盛頓大學(xué)開發(fā)的數(shù)字解剖學(xué)系統(tǒng)[5]、斯坦福大學(xué)開發(fā)的虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)[6]、哈佛大學(xué)開發(fā)的全腦圖譜和漢堡大學(xué)開發(fā)的VOXEL-MAN系統(tǒng)[7]。而在國內(nèi)，第三軍醫(yī)大學(xué)應(yīng)用我國數(shù)字化可視人體數(shù)據(jù)建立了計(jì)算機(jī)輔助斷層影像解剖教學(xué)系統(tǒng)，并已應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像專業(yè)的輔助教學(xué)[8]。由此可見，三維虛擬人體技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)對(duì)醫(yī)學(xué)教育手段的變革產(chǎn)生了影響。本課題擬對(duì)三維虛擬人體技術(shù)在解剖學(xué)消化系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行探討，評(píng)估該教學(xué)方法的應(yīng)用效果，為解剖學(xué)教學(xué)改革提供參考，現(xiàn)介紹如下。

1 研究對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象

隨機(jī)抽取我校2013級(jí)三年制護(hù)理專業(yè)4個(gè)班的中專學(xué)生為研究對(duì)象。

1.2 研究方法

2013級(jí)護(hù)理專業(yè)學(xué)生以全市統(tǒng)一入學(xué)考試成績(jī)?yōu)榛鶞?zhǔn)隨機(jī)分班，各班學(xué)生的年齡、性別、入學(xué)成績(jī)比較，均無顯著性差異（P＞0.05）。從中抽取4個(gè)班分成實(shí)驗(yàn)組112人（采用三維虛擬人體技術(shù)輔助教學(xué)法）和對(duì)照組112人（采用傳統(tǒng)教學(xué)法），教材均采用人民衛(wèi)生出版社出版的《解剖學(xué)基礎(chǔ)》（第2版，王懷生主編），教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)時(shí)數(shù)均相同。

1.3 教學(xué)方法

1.3.1 傳統(tǒng)教學(xué)法 采用常規(guī)的授課方法，學(xué)生利用晚自習(xí)時(shí)間，提前集體預(yù)習(xí)解剖學(xué)消化系統(tǒng)章節(jié)內(nèi)容，授課教師認(rèn)真?zhèn)湔n，編寫教學(xué)方案。安排6個(gè)學(xué)時(shí)應(yīng)用多媒體課件結(jié)合圖譜、模型和標(biāo)本詳細(xì)講述人體消化系統(tǒng)的組成及各器官的位置、毗鄰、形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能；安排2個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行人體標(biāo)本模型觀察，并根據(jù)教學(xué)大綱的要求總結(jié)本章節(jié)的重難點(diǎn)內(nèi)容。

1.3.2 三維虛擬人體技術(shù)輔助教學(xué)法 授課教師課前認(rèn)真?zhèn)湔n，編寫教案。安排6個(gè)學(xué)時(shí)應(yīng)用多媒體課件和三維虛擬人體軟件引領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入虛擬人體，使其身臨其境、直觀形象地觀察和認(rèn)識(shí)消化系統(tǒng)各器官的位置、毗鄰、形態(tài)、結(jié)構(gòu)。授課過程中只需對(duì)重難點(diǎn)加以闡述，同時(shí)根據(jù)課程知識(shí)點(diǎn)引入相關(guān)臨床病例進(jìn)行分析討論，指導(dǎo)學(xué)生操作三維虛擬人體軟件并讓其自主探索，在此過程中提出問題讓學(xué)生分析問題和解決問題；安排2個(gè)學(xué)時(shí)進(jìn)行人體標(biāo)本模型觀察，期間教師進(jìn)行本章節(jié)內(nèi)容的總結(jié)和重難點(diǎn)內(nèi)容的歸納復(fù)習(xí)。

1.4 效果評(píng)定

教學(xué)效果采用理論、實(shí)踐考試和學(xué)生對(duì)課程的認(rèn)可度進(jìn)行評(píng)估。

1.5 問卷調(diào)查

對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組學(xué)生進(jìn)行教學(xué)模式的滿意度問卷調(diào)查，以無記名方式進(jìn)行。發(fā)放調(diào)查問卷224份，收回有效問卷224份，有效問卷回收率100%。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

數(shù)據(jù)采用SPSS17.0軟件包進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入和統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。組間計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)，以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 教學(xué)效果評(píng)價(jià)（見表1）

表1 兩組學(xué)生的理論、實(shí)踐考試成績(jī)及其對(duì)本課程的認(rèn)可程度[n（%），人]

2.1.1 理論考試成績(jī) 理論考試由100道客觀選擇題構(gòu)成，滿分100分。內(nèi)容主要考查學(xué)生對(duì)解剖學(xué)消化系統(tǒng)的組成、形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能等基本知識(shí)的理解和掌握情況。考試結(jié)果顯示，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的理論考試成績(jī)明顯高于對(duì)照組（P<0.05），而且獲得優(yōu)良評(píng)價(jià)（≥80分）的學(xué)生人數(shù)明顯更多（P＜0.05）。

2.1.2 實(shí)踐考試成績(jī) 實(shí)踐考試主要為人體標(biāo)本辨認(rèn)。考試結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的實(shí)踐考試成績(jī)高于對(duì)照組（P<0.05）。實(shí)驗(yàn)組80～100分的學(xué)生人數(shù)明顯多于對(duì)照組（P<0.05）。

2.2 問卷調(diào)查結(jié)果

在本章節(jié)教學(xué)結(jié)束后對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行問卷調(diào)查，結(jié)果見表2。在實(shí)驗(yàn)組學(xué)生中，75.9%認(rèn)為三維虛擬人體技術(shù)輔助教學(xué)有助于提高學(xué)習(xí)興趣，較對(duì)照組學(xué)生的滿意度高（P<0.05）；81.3%的實(shí)驗(yàn)組學(xué)生認(rèn)為三維虛擬人體技術(shù)輔助教學(xué)有助于理解和記憶知識(shí)；61.6%的實(shí)驗(yàn)組學(xué)生認(rèn)為三維虛擬人體技術(shù)輔助教學(xué)有助于理論與臨床實(shí)踐相聯(lián)系；93.8%的實(shí)驗(yàn)組學(xué)生希望今后繼續(xù)采用三維虛擬人體技術(shù)輔助教學(xué)。

3 討論

解剖學(xué)中消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和脈管系統(tǒng)具有組成臟器眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、位置深等特點(diǎn)，常常使學(xué)生理解和記憶起來較困難。目前大部分醫(yī)學(xué)院校采用的解剖學(xué)教學(xué)方式是以多媒體課件講授為主，輔以圖譜、模型和尸體標(biāo)本觀察的模式。多媒體課件和圖譜往往是二維圖像，難以直觀、立體地顯示人體器官的三維結(jié)構(gòu)及其位置、毗鄰關(guān)系，學(xué)生不易理解。塑料模型的失真性和尸體標(biāo)本的日漸匱乏不利于理論知識(shí)與臨床實(shí)踐相結(jié)合。上述種種因素導(dǎo)致了解剖學(xué)課堂枯燥乏味，學(xué)習(xí)氣氛沉悶，學(xué)生處于被動(dòng)接受的狀態(tài)，教學(xué)效果差。因此，革新現(xiàn)有的解剖學(xué)教學(xué)方式顯得非常重要。本課題以我校2013級(jí)護(hù)理專業(yè)中的4個(gè)班為試點(diǎn)，在解剖學(xué)消化系統(tǒng)教學(xué)中采用三維虛擬人體技術(shù)輔助教學(xué)，通過問卷調(diào)查和理論、實(shí)踐考核的方法對(duì)該教學(xué)方法的應(yīng)用效果進(jìn)行評(píng)估。

在三維虛擬人體技術(shù)輔助教學(xué)中，教師利用三維虛擬人體軟件系統(tǒng)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入虛擬人體，使其身臨其境地從三維角度觀察消化系統(tǒng)各器官的組成，應(yīng)用軟件的圖形分割功能對(duì)臟器進(jìn)行多角度切割，可從任意方向深入觀察其形態(tài)、結(jié)構(gòu)、位置、毗鄰，使用軟件的模擬內(nèi)窺鏡功能，可以動(dòng)態(tài)觀察三維虛擬人體軟件系統(tǒng)模擬的消化系統(tǒng)生理功能。在授課過程中，引入護(hù)理專業(yè)學(xué)生臨床操作時(shí)相關(guān)的解剖學(xué)知識(shí)點(diǎn)（如洗胃術(shù)、灌腸術(shù)等），指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用虛擬人體模擬實(shí)際操作。教學(xué)效果評(píng)價(jià)顯示，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生解剖學(xué)消化系統(tǒng)理論和實(shí)踐考試成績(jī)均高于對(duì)照組（P＜0.05）。問卷調(diào)查顯示，三維虛擬人體技術(shù)輔助教學(xué)能促進(jìn)學(xué)生對(duì)復(fù)雜臟器的三維立體結(jié)構(gòu)和位置、毗鄰關(guān)系的理解和掌握，激發(fā)學(xué)生對(duì)解剖學(xué)課程的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

表2 兩組學(xué)生對(duì)教學(xué)模式的滿意度比較[n（%），人]

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