解剖學教學的科技改革

廖君 夏興 何倩 陳安 李新華

摘? 要 解剖學是一門古老的基礎(chǔ)醫(yī)學學科。隨著科學技術(shù)的進步與發(fā)展，需要將先進的教學理念與高科技教學手段相結(jié)合，完成解剖學教學的科技改革。

關(guān)鍵詞 多媒體;微課;3D打印;醫(yī)學影像技術(shù);三維計算機;數(shù)字人體模型;虛擬仿真;解剖學

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）06-0091-03

Science and Technology Revolution of Anatomy Teaching//LIAO

Jun， XIA Xing， HE Qian， CHEN An， LI Xinhua

Abstract Anatomy is an ancient basic medical subject. During the

progression and development of the scientific techniques， it is nece-ssary to combine advanced teaching ideas with high-tech teaching methods. And the technical reform of anatomy curriculum should be proceeded.

Key words multimedia; micro course; 3D printing model; medical imaging technology;three dimensional; digital body model; virtual reality; anatomy

1 前言

解剖學是一門古老的學科，是醫(yī)學專業(yè)發(fā)展的基石，是人類醫(yī)學研究拓展和深入的重要保障。課堂講授的傳統(tǒng)解剖教學模式，填鴨式講授下的學生被動接受，導致在知識內(nèi)容接納程度及應(yīng)用能力上存在不足。因此，解剖學教育工作者一直致力于教學改革和探索。科學技術(shù)飛速發(fā)展的今天，將先進的教學理念與高科技教學手段結(jié)合，能增強理論與實踐教學的廣度和深度，增加學習的趣味性，取得意想不到的教學效果。

2 解剖學教學技術(shù)的應(yīng)用與更新

多媒體及微課技術(shù)? 多媒體教學技術(shù)的應(yīng)用，最早出現(xiàn)在20世紀80年代，電子媒體如幻燈、投影、錄音與課堂教學結(jié)合。20世紀90年代，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學軟件能更好地將文字、圖片、聲音結(jié)合開展教學活動。

解剖學是一門研究正常人體形態(tài)結(jié)構(gòu)的科學，專業(yè)術(shù)語約占整個醫(yī)學術(shù)語的1/3，學習的主要任務(wù)就是辨結(jié)構(gòu)和記術(shù)語。傳統(tǒng)教學注重知識的灌輸，教學手段比較單調(diào)，學習過程中學生容易疲倦。解剖學多媒體課堂演示教學將結(jié)構(gòu)知識點以圖片形式展現(xiàn)，使形態(tài)結(jié)構(gòu)更為直觀，重點突出。但是，多媒體課堂演示的程序性和刻板性的缺點在長期實踐過程中體現(xiàn)出來[1]。

為增強多媒體教學的靈活性和互動性，教學軟件的設(shè)計開始重視訓練和考核學生的能力，強化課堂知識的掌握。為更好地實現(xiàn)教學反饋，教師通過交互平臺完成學生學習過程中的疑問解答，通過練習提交進行過程評價，實現(xiàn)教與學的結(jié)合。學生也可以通過多媒體CAI網(wǎng)絡(luò)教室進行個別化自主學習。針對美國德州、紐約州、密歇根州等各州醫(yī)學院校學生及教師的調(diào)查表明，97.5%的被調(diào)查者認為，在神經(jīng)解剖知識點學習過程中，多媒體計算機輔助教學效果優(yōu)于傳統(tǒng)教學[2]。解剖教學的多媒體應(yīng)用是目前常用的教學方法，已逐漸被師生廣泛接受，多媒體制作過程中根據(jù)教學大綱的要求設(shè)計教學內(nèi)容，文字精簡，圖片清晰，重點突出，詳略得當。

隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，微課教學開始流行。以流媒體的形式展示圍繞某知識點的教學模式被稱為微課。微課可以通過網(wǎng)絡(luò)傳播，是一種微型的教學視頻，針對某個知識點，時長設(shè)計一般為5～8分鐘。解剖學教學中的微課教學模式，對課堂中的重點、難點進行解析。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的進步，網(wǎng)絡(luò)上提供了豐富的教學資源，微課依靠網(wǎng)絡(luò)條件能更快地傳播共享信息。解剖學微課可以通過教師講述、多媒體演示等多種模式呈現(xiàn)，著重圍繞一個知識點講解。如微課講解肝內(nèi)外膽道，依據(jù)膽汁生成及排出通道，從形態(tài)結(jié)構(gòu)到功能及臨床病癥視頻展示、解析說明，使內(nèi)容深入淺出、通俗易懂。通過微課教學，將解剖學復雜的知識分解成重點突出的教學片段，支持課堂授課的知識強化及課后的個性化自主學習。

解剖學多媒體及微課教學符合醫(yī)學高等院校教育網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的趨勢，增強了學生的學習興趣，提高了教學質(zhì)量。

3D打印技術(shù)? 3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀80年代末，是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體。這一技術(shù)在醫(yī)療、建筑模型、汽車等各個領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。基于醫(yī)療檢測的人體3D掃描，按局部分割，再通過3D打印機進行打印，可獲得人體包括四肢、胸腔、腹腔、頭部、頸部等逼真的打印成品。2011年以來，3D打印的外科應(yīng)用在顱部、口腔頜面部和心胸專業(yè)中占比較大，而關(guān)注內(nèi)容主要包括軟件、打印技術(shù)、打印材料及時間、成本[3]。傳統(tǒng)的解剖尸體標本會因儲存方法不當導致器官變形，影響教學效果。目前，3D打印的解剖教學標本模型結(jié)構(gòu)清晰細致，制造過程中主要使用樹脂和塑料并加入色彩，模型的質(zhì)地和顏色與真實器官非常接近。3D打印技術(shù)制作的標本模型適用于解剖學實踐教學，實踐教具的來源及教學方法改革是解剖學教學工作者探索的重要內(nèi)容。

傳統(tǒng)實驗教學中使用的解剖模型粗糙失真，防腐劑浸泡標本容易變形，實踐操作時防腐劑的接觸直接危害教師和學生的健康，解剖標本制作和維護成本高，而且初學者容易產(chǎn)生畏懼心理，這些都是需解決的問題。根據(jù)系統(tǒng)解剖、局部解剖及斷層解剖實踐教學需要，對3D打印解剖學教具精度的增加、打印材料的改進提出更高的要求。局部解剖學重點突出解剖操作，3D打印解剖學教具如果能在材質(zhì)及細微解剖結(jié)構(gòu)上達到學生動手操作標準，有望逐漸取代傳統(tǒng)的解剖學教具。

醫(yī)學影像技術(shù)? 醫(yī)學影像學是通過影像技術(shù)方法為醫(yī)學服務(wù)的學科，包括放射、B超、彩超、CT、核磁共振等技術(shù)，廣泛用于臨床診斷。超聲影像是指通過高科技電子工程技術(shù)對超聲波發(fā)射、接收、轉(zhuǎn)換及分析、處理，對人體軟組織形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能狀態(tài)顯像。人體結(jié)構(gòu)的無創(chuàng)顯現(xiàn)可以通過以上技術(shù)來實現(xiàn)。在系統(tǒng)解剖學的基礎(chǔ)上，斷層解剖學及醫(yī)學影像學等同樣是醫(yī)學生學習的重要課程。超聲影像及放射技術(shù)因通過不同原理顯影人體各部位器官結(jié)構(gòu)，因此作為解剖輔助教學的有利工具，在學習過程中加入超聲影像及放射各器官圖片進行辨認。如在講授系統(tǒng)解剖學運動系統(tǒng)骺軟骨知識點時，可以將成年人與未成年人長骨X光圖片進行比較教學，講解骺軟骨位置及顯影特點。講授病理狀態(tài)下超聲影像及放射顯影的結(jié)構(gòu)變化，既能加深學生對所學基礎(chǔ)的掌握程度，又能拓展臨床知識，提高學習興趣。

在教學方法改革調(diào)查中，108名大學一年級醫(yī)學生嘗試接受甲狀腺知識點超聲影像教學，其中87.0%的學生反映學習過程簡單易懂，90.2%的學生評價教學方法有效[4]。放射及超聲影像技術(shù)可獲取大量數(shù)據(jù)，通過三維軟件技術(shù)重建三維圖像，為醫(yī)學教育及醫(yī)療診斷提供更先進的方法和手段[5]。

三維計算機數(shù)字人體模型與虛擬仿真技術(shù)? 三維可視化技術(shù)是利用二維切片圖像重建三維圖像模型并進行定性及定量分析的技術(shù)。通過CT及磁共振技術(shù)收集活體二維的連續(xù)、完整、細致的圖像數(shù)據(jù)，能重建更加真實的三維圖像模型[6]。

從課本上的插圖、解剖圖譜到課堂教學的手工畫、掛圖、幻燈片，解剖教學視圖可以幫助學生辨認和記憶結(jié)構(gòu)名稱。

二維圖片教學存在一定的不足，學生實驗課后反映即使解剖結(jié)構(gòu)在圖片上能準確辨識，而在實物標本或模型上仍然辨認困難，其主要原因是二維圖像與三維立體結(jié)構(gòu)間存在較大差異。二維圖片只展示一個切面，因此，在識別這類圖片時需先確定這張圖片所在人體空間結(jié)構(gòu)中的具體方位。這也是形態(tài)結(jié)構(gòu)學習過程中的難點。而三維圖像模型可直接展示立體空間構(gòu)造，直觀易懂。計算機人體模型經(jīng)歷了從20世紀60年代開始出現(xiàn)的程式化模型到80年代的體素模型及可變性邊界表述模型的進階。全世界各研究團隊通過收集解剖學信息數(shù)據(jù)制作三維模型，開發(fā)新型軟件。目前，醫(yī)學人體三維模型已經(jīng)應(yīng)用于解剖、生理、針灸等形態(tài)學教學。

虛擬仿真（VR，Virtual Reality）技術(shù)作為游戲開發(fā)軟件為大家所熟知，其實用于解剖學教學同樣是一種很好的教學手段。在解剖結(jié)構(gòu)及功能的呈現(xiàn)上，VR顯示出很大的優(yōu)勢[7]。人體各器官結(jié)構(gòu)毗鄰及空間相互關(guān)系非常復雜，是解剖學習的重點和難點。VR技術(shù)可以實現(xiàn)解讀人體復雜機構(gòu)的狀態(tài)，通過VR頭套式設(shè)備完成試聽體驗。目前，三維技術(shù)主要通過三維計算機模型實現(xiàn)，在空間結(jié)構(gòu)展示及直觀性感受上不及虛擬仿真眼鏡及耳機。三維計算機模型的另一個缺點是立體空間成像的深度無法達到。但也有研究者提出，VR演示時信息量過大，初學者短時間內(nèi)的學習成效不明顯[8]。對于初學者來說，他們更能接受通過文字及理論推理而來的新知識，VR則要求具有較高的視覺空間能力。因此，教學需結(jié)合使用三維計算機模型與虛擬仿真技術(shù)，而VR技術(shù)在解剖教學中的應(yīng)用應(yīng)針對不同學習對象，設(shè)置不同的學習內(nèi)容及難度，這也是對VR技術(shù)實際應(yīng)用的挑戰(zhàn)。

3 結(jié)語

時代在進步，科技在發(fā)展。解剖學教學不再僅僅是枯燥的理論基礎(chǔ)知識的講授。解剖學教學方法的改革突出實踐教學，而解剖學教學手段的改革緊跟科技前沿：結(jié)合多媒體及微課教學，使解剖學理論知識講述圖文并茂、重點突出;運用3D打印技術(shù)改良解剖學實驗教學教具，不斷改善實踐教學環(huán)境;醫(yī)學影像技術(shù)中超聲影像及放射技術(shù)輔助教學，結(jié)合臨床，增強學生學習興趣;通過科技重建可視三維立體人體模型，虛擬仿真技術(shù)將學生的解剖知識學習結(jié)合視、聽感受，使紙上談兵般的理論學習變成躍然眼前的真實體驗。解剖學教學改革旨在不斷提升教學質(zhì)量，為國家培養(yǎng)更多的優(yōu)秀醫(yī)療工作者。科學技術(shù)的進一步發(fā)展和應(yīng)用將打開解剖學教學改革的新篇章。■

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