基于數(shù)字人的“四結(jié)合”教學法對影像專業(yè)斷層解剖學教學改革的研究

李新愛 田慶新 付世杰 褚 杰

1.濟南護理職業(yè)學院解剖學教研室，山東濟南250102；2.山東中醫(yī)藥大學附屬醫(yī)院放射科，山東濟南 250011

斷層解剖學是用斷層方法研究人體在水平面、矢狀面、冠狀面等斷面上器官的位置、形態(tài)、毗鄰的科學，是隨著CT、MRI、B超等醫(yī)學影像技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一門新興學科。斷層解剖學是醫(yī)學影像專業(yè)重要的基礎課程，也是學習影像專業(yè)課的橋梁。

斷層解剖學斷面多，每個斷面的結(jié)構(gòu)復雜，相鄰斷面的結(jié)構(gòu)相似但又有差別，知識抽象難懂又枯燥。傳統(tǒng)的教學方法是教師利用多媒體課件、人體標本及塑料模型講授。高職學院影像專業(yè)文科生多，空間想象能力弱，對于需要空間想象的斷層解剖結(jié)構(gòu)及毗鄰關(guān)系難以理解，而且大量的解剖標本觀察也讓學生產(chǎn)生抵觸心理，因此運用傳統(tǒng)的教學模式學生學習起來難度大、記憶困難，考試成績低，影響了教學質(zhì)量和學生學習的積極性。

近幾年，在斷層解剖學教學中采用“數(shù)字化虛擬人”（以下簡稱“數(shù)字人”）的教學改革有一些成功的的案例[1-2]，為了解決斷層解剖學教學遇到的瓶頸問題，我校引進數(shù)字人軟件，針對學生特點，在斷層解剖學教學過程中我們總結(jié)應用了基于數(shù)字人的“四結(jié)合”教學法，提高了學生的學習興趣和解決臨床問題的能力，降低了學習難度，取得了優(yōu)秀的教學效果，現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018級醫(yī)學影像學專業(yè)1、2班各50名，為大一學生，在第二學期學習斷層解剖學。1班為實驗組，2班為對照組。其中實驗組男女比例為28∶22，平均年齡（19.2±1.3）歲，第一學期期末各科平均成績（75.45±3.18）分；對照組男女比例為30∶20，平均年齡（18.8±2.1）歲，第一學期期末各科平均成績（76.15±2.75）分。兩組學生的一般資料（性別、年齡、學習成績） 比較差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），具有可比性。實驗組與對照組的理論課、實驗課均由同一位老師完成，教學課時、教材、實驗室、考核方式和內(nèi)容均相同。

1.2 方法

實驗組采用基于數(shù)字人的“四結(jié)合”教學法授課，對照組采用傳統(tǒng)教學法授課。期末考試結(jié)束后根據(jù)理論考核、實踐技能考核和問卷調(diào)查評價教學效果。“四結(jié)合”教學法的內(nèi)容介紹如下。（1）翻轉(zhuǎn)課堂與問題引導（PBL）相結(jié)合。教師于上課前一周通過“雨課堂”將問題、課件和數(shù)字人微課視頻發(fā)給學生，讓學生查閱資料自學；實驗室內(nèi)讓學生觀看數(shù)字人斷層解剖學模塊；課堂上引導學生分析討論問題，教師隨時答疑，最后教師對知識點進行總結(jié)，布置課后復習題。（2）虛擬人體與實物標本相結(jié)合。教學中利用虛擬的數(shù)字人將講授的解剖結(jié)構(gòu)進行多角度旋轉(zhuǎn)、隨意縮放、逐層分離、透明化等操作，讓學生轉(zhuǎn)換視角、多方位進行觀察與學習[3-4]，同時在教學中仍結(jié)合傳統(tǒng)的尸體標本、解剖模型等實物教具進行教學。（3）斷面圖形與整體結(jié)構(gòu)相結(jié)合。采用數(shù)字人教學時通過拖動矢狀面、冠狀面、橫斷面三個方向的虛擬切面對人體進行切割顯示出相應的斷面圖像，在實驗室陳列了矢狀面、冠狀面和橫斷面的斷層人體標本，還設立了一具連續(xù)橫斷標本，擺放成一個人體的形狀，需要觀察時從中抽取幾片，觀察結(jié)束后再放回原處，幫助學生建立起“從整體到斷層，再由斷層返回整體”的思維模式[5]。（4）基礎與臨床結(jié)合。教學中將斷層解剖學基礎知識和影像臨床應用結(jié)合起來，在PBL教學時以典型的病例及相應CT 和核磁共振（MRI）圖像作為問題，讓學生對比斷層解剖結(jié)構(gòu)。授課過程中讓數(shù)字人圖片、斷層標本都與相同位置正常的CT、MRI影像對照學習。學完一個知識階段后，教師帶領學生到醫(yī)院放射科見習。

1.3 觀察指標

理論考核總成績包括平時成績、期中成績和期末成績。其中平時成績占20%，期中成績占20%，期末成績占60%；實踐技能考核總成績包括斷層標本辨認成績、CT、MRI影像辨認成績，各占50%；兩組學生考試內(nèi)容相同。問卷調(diào)查包括提高教師與學生的互動能力、知識獲得能力、臨床思維能力、學習興趣、學習效率和對學習效果滿意度等6個方面。

1.4 統(tǒng)計學方法

本研究數(shù)據(jù)應用SPSS18.0統(tǒng)計學軟件分析，計量資料以（）表示，組間比較采用t檢驗；計數(shù)資料以[n（%）]表示，采用χ2檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組學生理論考核成績比較

實驗組學生的平時成績、期中成績、期末成績、總成績均分別高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 兩組學生理論考核成績比較（，分）

表1 兩組學生理論考核成績比較（，分）

組別 平時成績 期中成績 期末成績 總成績實驗組（n=50） 17.86±1.05 18.38±0.83 55.26±3.68 87.76±5.76對照組（n=50） 15.12±0.96 14.04±1.15 48.80±5.85 76.25±4.29 t 13.618 21.646 6.609 11.332 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2 兩組學生實踐技能考核成績比較

實驗組學生的斷層標本辨認成績、CT、MRI影像辨認成績和總成績均分別高于對照組，兩組間差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組學生實踐技能考核成績比較（，分）

表2 兩組學生實踐技能考核成績比較（，分）

組別 斷層標本辨認成績實踐技能考核總成績實驗組（n=50） 42.85±2.15 40.60±3.23 82.83±5.15對照組（n=50） 35.91±2.95 35.13±3.14 70.85±5.89 t 19.014 12.142 15.312 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 CT、MRI影像辨認成績

表3 兩組學生問卷調(diào)查結(jié)果比較［n（%）］

2.3 兩組問卷調(diào)查結(jié)果比較

問卷調(diào)查結(jié)果顯示實驗組在提高教師與學生的互動能力、知識獲得能力、臨床思維能力、學習興趣、學習效率和對學習效果滿意度等方面均分別高于對照組，兩組間差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表3。

3 討論

傳統(tǒng)教學的灌輸式教育不利于提高學生的自主思考能力和對知識的理解，而且不利于基礎與臨床、理論與實踐之間的整合[6]。近年來，PBL 教學、翻轉(zhuǎn)課堂、數(shù)字人已經(jīng)逐漸成為教學改革的熱點內(nèi)容[7-9]。筆者通過對影像專業(yè)學生進行基于數(shù)字人的“四結(jié)合”教學法的教學改革，優(yōu)勢互補，為學生提供了理論與實踐、基礎知識和臨床應用相結(jié)合的機會。研究結(jié)果顯示基于數(shù)字人的“四結(jié)合”教學法能明顯提高影像專業(yè)斷層解剖學教學效果。

3.1 翻轉(zhuǎn)課堂與PBL相結(jié)合

PBL教學法是以問題為基礎，以學生為主體，以小組討論為形式，以教師為導向的啟發(fā)式教育[10]。翻轉(zhuǎn)課堂是把“教師講、學生聽”的傳統(tǒng)教學模式翻轉(zhuǎn)過來，將教師講授轉(zhuǎn)變?yōu)閷W生課前自主學習，課堂上師生討論學習內(nèi)容，從而徹底實現(xiàn)了傳統(tǒng)課堂教學模式的革新[11]。兩種方法都是以學生為主體的自主式和啟發(fā)式教學，將兩種教學方法結(jié)合，優(yōu)勢互補，最大限度地促進了師生交流，培養(yǎng)了學生的自主學習能力，相比學生被動聽課的傳統(tǒng)教學方式更能激發(fā)學習興趣，提高學習效果。

3.2 虛擬人體與實物標本相結(jié)合

數(shù)字人可以讓學生在“玩”中學，適合現(xiàn)在愛玩電子產(chǎn)品的學生，使學習過程主動性更高、互動性更多、趣味性更強[12]。雖然數(shù)字人可以有效提高學生對人體的三維印象，但終究是虛擬的，和真實標本存在差異，一些細微結(jié)構(gòu)無法完全展示[13]，無法完全替代肉眼觀察標本的真實體驗[14]，所以在教學中仍結(jié)合傳統(tǒng)的尸體標本、解剖模型等實物教具，讓“虛實”結(jié)合，互相彌補了教學中的不足。

3.3 斷面圖形與整體結(jié)構(gòu)相結(jié)合

人體解剖結(jié)構(gòu)是立體的，但傳統(tǒng)的斷層解剖授課是以二維平面圖片講解為主，不利于學生理解人體的立體層次。數(shù)字人能觀察某個器官的橫斷面、矢狀面和冠狀面的立體結(jié)構(gòu)，具有與CT、MRI 相同的3D 醫(yī)學影像重建，再配合連續(xù)橫斷塑形人體標本，彌補了傳統(tǒng)教學方法“缺少三維測量數(shù)據(jù)和立體圖像”的缺陷[15]，加深了學生對人體整體和三維斷面的理解。

3.4 基礎與臨床結(jié)合

斷層解剖學是影像專業(yè)的基礎課程。但醫(yī)學教育終歸是為臨床服務[16]，學生對臨床應用興趣高，以往的斷層解剖學實驗教學都是從解剖圖像到解剖標本，沒有體現(xiàn)實際的影像應用，因此缺乏實用性。教學過程中筆者將斷層解剖學基礎知識和影像應用結(jié)合起來，讓學生既切實有效地掌握了斷層解剖學知識又為后續(xù)的影像專業(yè)課學習打下基礎，對以后進入臨床閱片、疾病診斷也有較好地幫助[17]，實現(xiàn)了基礎與臨床完美結(jié)合的學習過程。

基于數(shù)字人的“四結(jié)合”教學法與傳統(tǒng)教學法比較，能明顯提高學生斷層解剖學的考試成績，提升學生學習能力和對學習效果的滿意度，是一種優(yōu)秀、可行的教學模式，值得推廣應用。