“中國數(shù)字人”系統(tǒng)在人體解剖實驗教學中的應(yīng)用

潘榮斌 李青 胡麗霞 熊自敏 侯吉華

摘 要[目的]探究“中國數(shù)字人”系統(tǒng)在人體解剖學實驗教學中的應(yīng)用。[方法]：將中藥班69人隨機均分為標本模型學習組及“中國數(shù)字人”系統(tǒng)+標本模型學習組，采用隨堂測試及課后隨機問卷調(diào)查的形式進行效果評價。[結(jié)果] ：成績測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)實驗組平均成績?yōu)?6.44？.12，對照組成績?yōu)?7.71？.15，兩組間成績具有顯著差異（P<0.05），實驗組優(yōu)秀、良好及中等人數(shù)比例明顯高于對照組。[結(jié)論]：“中國數(shù)字人”系統(tǒng)對人體解剖學實驗教學效果具有積極的促進作用，采用數(shù)字人與模型相結(jié)合模式，且使用數(shù)字人課時數(shù)與模型室學習課時數(shù)比例，為1：1時，知識點理解和掌握更加有效。

關(guān)鍵詞 “中國數(shù)字人” 系統(tǒng)解剖學 實驗教學

中圖分類號：G420文獻標識碼：A

人體解剖學作為醫(yī)學生學習最為重要基礎(chǔ)課程之一，為其他基礎(chǔ)醫(yī)學和臨床醫(yī)學課程的學習，提供正常人體形態(tài)結(jié)構(gòu)和發(fā)生發(fā)育規(guī)律的基礎(chǔ)知識，以便更好地理解和分析人體的正常生理功能與病理變化，判斷器官與組織的正常與異常，從而對急病做出正確的診斷和治療。實驗教學作為解剖教學的重要組成部分，對模型及標本的要求尤為突出。模型及標本具有直觀性、具體性等眾多優(yōu)勢，但與此同時，其也有較大的局限性，如占空間大，需要大量存儲室存放;易損壞，同時損壞后受尸體限制，不易及時補充;空間限制嚴重，僅能在解剖實驗室進行觀察學習;器官間空間定位不易觀察等。如何取得高效、形象實驗教學效果的同時，解決標本、模型存在的局限性成為解剖實驗教學探索的方向。

2014年我校批準資助建設(shè)化債資金項目-中國數(shù)字人解剖系統(tǒng)項目建設(shè)。建設(shè)成立兩個中國數(shù)字人解剖實驗室，室內(nèi)包含152臺電子計算機、多媒體設(shè)備及數(shù)字人解剖系統(tǒng)軟件、數(shù)字人網(wǎng)絡(luò)顯微互動軟件。“中國數(shù)字人”系統(tǒng)的引入，為解決解剖實驗教學中標本、模型的限制提供了有利條件。

1中國數(shù)字人簡介

“中國數(shù)字人”解剖系統(tǒng)是由山東易創(chuàng)電子有限公司研發(fā)，選用重慶第三軍醫(yī)大學人體斷面解剖學課題組的數(shù)據(jù)（獲 2007 年國家科技進步二等獎），通過計算機技術(shù)和圖像處理技術(shù)，將人體斷面數(shù)據(jù)信息在計算機里整合重建成人體的三維立體結(jié)構(gòu)圖像，數(shù)量約為2800個，為醫(yī)學教學提供大量系統(tǒng)解剖學教學素材。數(shù)字人界面分為系統(tǒng)解剖學、斷層解剖學、局部解剖學、解剖學微課及自主學習五個模塊。在模塊界面內(nèi)，可形成三個展示區(qū)，分別為斷層顯示區(qū)域、三位顯示區(qū)及目錄結(jié)構(gòu)區(qū)，三者相互關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)聯(lián)動效果，三個區(qū)域中任意選擇任意解剖結(jié)構(gòu)，其他區(qū)域會動態(tài)調(diào)整，突出顯示。系統(tǒng)可直接用鼠標操作，選擇預(yù)觀測結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)三維人體平移、縮放：使用鼠標或軟云臺可以對三維人體任意平移、放大或縮小;三維人體任意角度旋轉(zhuǎn)：使用旋轉(zhuǎn)工具可以任意調(diào)整三維人體角度;透明度調(diào)節(jié)：可以調(diào)節(jié)外層結(jié)構(gòu)的透明度，以便觀察內(nèi)層結(jié)構(gòu);解剖結(jié)構(gòu)的隱藏和顯示：可以對任意解剖結(jié)構(gòu)進行隱藏，通過隱藏工具可以實現(xiàn)剝離效果;解剖結(jié)構(gòu)的著色：可以對任意解剖結(jié)構(gòu)進行染色，以便突出顯示;預(yù)置位存儲：支持三維人體狀態(tài)記憶，調(diào)用相應(yīng)預(yù)置位可以快速找回先前存儲過的三維人體狀態(tài)。放大縮小、任意角度旋轉(zhuǎn)、剝離、透明處理、單獨顯示、染色等多項操作。根據(jù)實際需要展示某器官構(gòu)造，可自行拆分組合，制備實驗教學課件。

2“中國數(shù)字人”在系統(tǒng)解剖學實驗教學中的應(yīng)用實踐

2.1實踐設(shè)計

以2016中藥1班（72人）與中藥2班（73人）作為實驗對象，1班實驗組、2班作為對照組，運動系統(tǒng)內(nèi)容作為學習內(nèi)容，在相同教學時間內(nèi)，實驗組在觀測標本模型學習2課時，后轉(zhuǎn)移至“數(shù)字人”虛擬仿真實驗室操作“數(shù)字人”解剖系統(tǒng)2課時;對照組一直在標本模型室觀察模型標本。布置相同教學任務(wù)：識別理論教學中運動系統(tǒng)各器官的名稱、結(jié)構(gòu)及特點。

2.2進行隨堂測試

應(yīng)用問卷星進行閉卷隨堂測試，檢測課程知識掌握效果。總成績?yōu)?00分，根據(jù)兩班級測試后測試后成績計算平均值。設(shè)定等級標準為≥90分為優(yōu)秀，80-90分為良好，70-79分為中等，60-69分為及格，<60分為不及格。

2.3課后進行問卷調(diào)查

設(shè)計調(diào)查問卷，對上系統(tǒng)解剖學實驗的學生進行“數(shù)字人”使用情況做初步調(diào)查（調(diào)查問卷見圖1），針對：（1）在實驗教學中，使用中國數(shù)字人系統(tǒng)占實驗總學時比例方面;（2）解剖實驗學習過程中，教學方式的認可度方面;（3）數(shù)字人系統(tǒng)運用教學，作用大小方面;（4）數(shù)字人應(yīng)用中適應(yīng)性問題等方面進行調(diào)查。

3結(jié)果

3.1隨堂測試成績

成績測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)實驗組平均成績?yōu)?6.44？.12，對照組成績?yōu)?7.71？.15，兩組間成績具有顯著差異（P<0.05），實驗組優(yōu)秀、良好及中等人數(shù)比例明顯高于對照組（表1）。

3.2問卷調(diào)查結(jié)果

在不同隨機發(fā)放調(diào)查問卷，發(fā)放問卷共145份，回收143份，有效答卷143份，經(jīng)統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，84.6%的學生使用過數(shù)字人，但學時各有差異，根據(jù)不同帶教老師，時間分配不一;在使用過數(shù)字人的同學中，有70.25%同學認為數(shù)字人實驗教學與標本模型教學并重，交叉學習解剖知識最有效的學習方式，較少同學愿意只看標本模型;有94.2%同學認為使用數(shù)字人對于解剖知識的理解是否有幫助很大，不僅有利于知識的理解，還能系統(tǒng)而整體的進行學習，在復(fù)習中亦有很好的效果;并有70%同學能夠較快的適應(yīng)數(shù)字人操作;對數(shù)字人課時數(shù)與模型室學習課時數(shù)比例，有93.3%的同學認為1：1學習更為有效。

4結(jié)論

“中國數(shù)字人”系統(tǒng)對人體解剖學實驗教學效果具有積極的促進作用，采用數(shù)字人與模型相結(jié)合模式，且使用數(shù)字人課時數(shù)與模型室學習課時數(shù)比例，為1：1時，知識點理解和掌握更加有效。

5討論

“數(shù)字人”系統(tǒng)以系統(tǒng)教學大綱要求，將人體分為運動系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)、脈管系統(tǒng)、感覺器、神經(jīng)系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)九大系統(tǒng)，且每個系統(tǒng)內(nèi)各器官展示的知識要點內(nèi)容完整，并加以標注。根據(jù)各器官功能特點，配置小動畫加以輔助，增強趣味性的同時，也讓所學知識點更易于理解和記憶。在解剖實驗中，器官所在位置、毗鄰關(guān)系及脈管神經(jīng)走行一直是學習的難點。“數(shù)字人”系統(tǒng)通過對目標位置周圍器官透明調(diào)節(jié)處理后，能有效的觀測目標器官的空間位置及毗鄰器官，借助剝離工具，加深對學習者對器官（特別是肌肉、神經(jīng)等）結(jié)構(gòu)層次關(guān)系。與此同時，在自主學習模塊中，設(shè)有解剖理論學習及解剖標本練習題庫（圖示四），可進行自測，加深對知識點的掌握。

通過對運動系統(tǒng)實驗教學隨堂測試后，可以看出“數(shù)字人”對于當前大學生解剖學習更具有吸引力。采用“數(shù)字人”+模型標本的學習方式，在使用標本模型學習時，直觀、具體的展現(xiàn)器官結(jié)構(gòu)，借助“數(shù)字人”鼠標點擊所需器官，拆分組合最小單元器官，形成特定系統(tǒng)展示，并出現(xiàn)相應(yīng)文字說明，補充標本模型的不足。此外，數(shù)字人的出現(xiàn)，解決了標本展示時氣味濃、占空間大、不易保存的問題，還可以發(fā)揮其不受空空間位置限制的優(yōu)勢，通過平臺共享，實現(xiàn)在校學生隨時、隨地的自行學習。

“數(shù)字人”資源豐富，在解剖學教學中的應(yīng)用仍需進一步挖掘，通過“數(shù)字人”解剖系統(tǒng)實驗教學方法的在不斷探索中趨于成熟，期望能推廣應(yīng)用至國內(nèi)外各大高校的系統(tǒng)解剖學實驗及理論教學中，且定會取得更加長遠而顯著的教學效果，而對于此種教學法是否對學生產(chǎn)生長期有利效應(yīng)，今后的教學活動會不斷的總結(jié)補充，以不斷完善該種教學法的應(yīng)用。

（通訊作者：侯吉華）

參考文獻

[1] 張慶金，陳金緒，李桂成，等.數(shù)字人解剖系統(tǒng)在人體解剖學實驗教學中的應(yīng)用體會[J]. 右江民族醫(yī)學院學報.2015，37（04）：649，658

[2] 黃翠微.“數(shù)字人”解剖系統(tǒng)在解剖學教學中的應(yīng)用[J].大眾科技，2016，18（206）：80-81.

[3] 傅舒，王洪志，張微，譚玉柱，張鵠.虛擬仿真技術(shù)在中醫(yī)學實驗教學中的實踐與探索[J].成都中醫(yī)藥大學學報：教育科學版，2013（04）：13-14.