數字化虛擬增強現實技術在人體解剖學教學中的應用

司銀楚 楊俊明 萬 鳳

（1 北京中醫藥大學解剖學教研室，2 北京奧醫科技有限公司，北京 100029）

人體解剖學是研究人體形態的重要基礎學科，是醫學類專業的基礎和重要的課程，涉及內容多且繁雜，教學周期卻短。由于人體解剖學知識點的抽象、微觀等特點，傳統條件下，在教學過程中講解難度大，即使應用了多媒體，也只是把文字和圖片內容從黑板轉移到了顯示器，并未解決教學難度和效果問題。利用數字化虛擬技術能將人體呈現三維立體結構圖像，在教學中有效地展示和講解醫學知識，便于學生理解和內化復雜的解剖學知識點[1-3]。基于人體解剖學教學的實際情況，本研究以“智慧醫教云平臺（奧醫慧學）”為教學輔助工具，探討數字化虛擬技術在人體解剖學教學中的應用，希望能夠對解剖教學研究活動帶來一定的參考價值。

1 對象和方法

1.1 技術資料

“智慧醫教云平臺”簡稱“奧醫慧學”，是由“管理端”、“教師端”、“學生端”3個應用端組成的系統化服務平臺。教師端的應用對象是教師，可利用三維立體的人體數據在線創建個性化3D課件、習題庫等資源，創建班級，每次發送學生的任務會形成學情數據；學生使用學生端在線認證學校加入老師創建的班級，建立與教師的實時通信鏈接，應用三維立體的增強現實技術（augmented reality，AR）教材資源學習，自帶與知識點一對一匹配的習題庫，能夠邊學邊測；管理端實現學情、教學成果、教學資源建設等多維度教學管理大數據智能統計。3個端的應用讓管、教、學、測形成完整教學閉環。

1.2 研究對象

以本校2019級卓越中醫班A、B班，這2個班級的正常人體解剖學課程為樣本，整個學期72學時。其中卓越中醫A班的解剖學課程使用奧醫慧學輔助教學，卓越中醫B班未使用奧醫慧學輔助教學。2個班級前期知識基礎、教材、課時、教學大綱和任課老師一致。

1.3 學生自學

卓越中醫A班學生通過奧醫慧學學生端輔助自學。使用的AR教材是完全同步自用教材的，利用AR的三維解剖資源學習，通過與知識點匹配習題庫自測自練，在線認證后加入老師創建的班級，在班級中接收和完成教師發送的學習任務，避免完全死記硬背的低效學習方法，提高認知能力及自學效率和效果。

1.4 教師教學

解剖學會有大量繁雜、抽象、微觀的知識，教學過程中口述講解難度大，學生理解也有難度。教師可根據教學情況，在線自主編輯“3D課件”并保存在平臺云端，課上利用奧醫慧學教師端的“3D課件”授課。課件中的3D模型資源可放大、縮小、旋轉、移動，各結構可透明和隱藏顯示，重要結構配有知識點標注和詳情解釋，部分結構含有醫學仿真動畫效果，知識點的英文翻譯功能，每個3D模型資源都可以再次編輯，教師自主增添知識點，插入圖片、動畫。在“3D課件”中編輯課前預習任務和課后測試任務，發送至班級的學生。

在教師端的班級功能中，可以查看學情數據，數據涉及學生的上網時間、學習時長、任務試題正確率，通過數據了解學生學習情況，調整教學方案。

2 結果

2.1 平時成績

卓越中醫班采用的是形成成績評價方式，平時成績占比30%，期末成績占比70%。平時成績以60個填圖在線測試來評價，而未將2班教師在奧醫慧學上發送的預習、測試任務成績算入平時成績。卓越中醫A班的平時成績為（83.7±4.49）分，B成績為（72.34±3.50）分，兩班成績統計比較差異有統計學意義（P<0.05）。

2.2 期末成績

卓越中醫A班期末成績（79.73±10.29）分，卓越中醫B班期末成績（76.13±7.44）分。經統計分析差異無統計學意義（P>0.05）。

2.3 成績比較

通過卓越中醫A班、卓越中醫B班的成績對比，可以得出：卓越中醫A班應用奧醫慧學授課和自學，平時成績和期末平均成績高于卓越中醫B班，由于平時成績以填圖在線測試來評價，2班成績比較差異有統計學意義，凸顯了奧醫慧學AR虛擬軟件的優勢。期末考試以記憶型題和理解性題為主，2個班成績差別沒有統計學意義。

3 討論

3.1 教學效果分析

本研究結果顯示，使用奧醫慧學的卓越中醫A班成績明顯提高，可見現代數字化虛擬技術與人體解剖學的結合和應用，可使解剖學教學獲得較高水平的教學效果。

數字化虛擬技術改變了解剖學教學以文字、圖片為主傳統的展示方式，三維模擬的人體解剖資源，使抽象、微觀、復雜的講解內容呈現立體、直觀、形象，減輕教師授課講解難度，提升知識傳播轉化能力[4]。同時讓學生加深對人體解剖學知識的印象和理解，通過AR教材的三維自學資源，自測自練，課上課下雙向提高學習效率和效果。奧醫慧學的數字化虛擬技術與互聯網技術的結合，可以智能統計大量學生學習行為和學習效果數據，在教師端可視化呈現，可以幫助教師制訂有效教學決策，提供個性化學習指導，也為精準推送個性化學習資源提供了決策依據。

3.2 對策與建議

基于上述的研究結果，奧醫慧學在人體解剖學教學中發揮著積極的作用。可以將奧醫慧學向本校解剖教師和多個班級推廣應用，通過“3D課件”創建，形成本校在線教學資源庫，實現網絡化在線課堂授課，不再受時間和空間的限制，靈活便捷。并將教師發送的學習任務完成情況和測試成績都納入平時成績，使數據更加客觀反映學習結果，讓課前、課中、課后用數據支持教學。數據驅動的教與學，是解剖學課程的深入推進與發展的方向與途徑。

信息化教學平臺是實現在線教學的基礎，數字教育資源是實現在線教學的重要保障[5]。目前各級院校對教育信息化的建設仍然存在認知盲區，多數院校只看重單一的線下數字教學工具的應用，而忽略線上教學信息化平臺建設的意義。2020年突如其來的疫情，為防止教育斷層，國家第一時間號召全國院校開展“停課不停學”，這是對近幾年來院校信息化教學建設成果的直接檢驗，但因數字化虛擬的解剖學教學產品形式多為PC端，缺少互聯網屬性，不能滿足線上教學需要，導致對線上解剖學教學資源需求強烈。疫情期間的3～6月份，奧醫慧學教學平臺服務了百所醫學院校，滿足了部分院校解剖學課程線上教學的需求，發揮了良好的教學作用和效果，但多數醫學院校缺少線上教學平臺和資源，教學效果不太理想。

提升解剖學教師信息化教學能力。信息化教學是現代教育發展的必然，而目前的現實情況是，教師信息化教學能力參差不齊，過去的經驗與應用水平等都影響著在線教學模式的選用與教學活動的開展，尤其疫情期間，在線教育的大規模實施，暴露的這一問題明顯，信息化教學能力高低將會直接影響教學質量和效果[6]。解剖學課程的解學周期短，教學任務重，老師們應主動了解信息化教學工具，合理借用教學輔助工具，解剖學教學團隊的教師也可相互協作，優勢互補，共同提升信息化教學能力。

筆者以本校使用奧醫慧學教學為例，研究和探討如何應用數字化虛擬技術的教學平臺輔助解剖學課上教學，如何通過線上引導和培養醫學生自學能力，以及如何完成教學行為和教學結果的數據反饋，實現新信息化教學模式下以數據驅動教與學，這3個方面做了初步嘗試，希望能為提高解剖學課程的教學效率和效果，提升學生認知能力和培養自學興趣，提供經驗借鑒和理論依據。