虛擬現實技術在臨床醫學本科解剖學教學中的應用和思考

包婉瑩，陳曉燁，李宛凌，董博思，田亞麗，3*

（1.四川大學華西臨床醫學院，四川 成都 610041；2.四川大學華西醫院，四川 成都 610041；3.四川大學華西護理學院，四川 成都 610041）

解剖學是幫助醫學生對人體正常空間結構建立正確認知的基礎學科，牢固掌握解剖學知識可使后續臨床知識的學習事半功倍[1]。然而，解剖學知識覆蓋面廣、需要記憶的內容煩冗復雜、實驗操作難度大，增加了學生的學習難度[2]。傳統教學方式為理論課上教師灌輸式教學和實驗課上多人一組進行操作相結合。理論課上學生難以通過圖片和文字對不同結構的大小、毗鄰、走行等形成認識，實驗課上由于同組成員眾多且不能反復解剖尸體而無法達到助力學習的目的。

四川大學于2016年將虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術運用于解剖學教學，彌補了人體標本和可供解剖的尸體不足造成的無法給學生提供足夠學習機會的遺憾。虛擬現實技術可模擬人體，全方位立體展示皮膚、肌肉、骨骼等結構，學生可分離各結構并仔細觀察。該技術打破了傳統教學模式，學生有更多時間自主觀察學習，極大提升了學習興趣。本文以采取虛擬現實技術與傳統教學方法的解剖學課程為例，探討虛擬現實技術應用于醫學本科解剖學教學的效果。

1 對象與方法

1.1 對象

選取四川大學華西臨床醫學院2019級臨床醫學五年制72名學習解剖學課程的學生為研究對象。采用傳統教學方法的36名學生為對照組，年齡18～22歲，平均（19.7±2.2）歲；其中男性15人，女性21人。采用VR技術與傳統教學方法相結合的36名學生為實驗組，年齡18～22歲，平均（19.9±2.0）歲；其中男性17人，女性19人。兩組一般資料比較差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。

所有學生均簽署知情同意書，無因故缺席教學和考核者。

1.2 教學方法

1.2.1 對照組（1）理論教學：解剖學的難點在于將抽象的理論知識轉換成立體的解剖結構。授課教師將知識點按四肢、胸部、腹部、頭部等區域進行劃分，分版塊講解。充分利用圖片、標本、模型等教學用具，培養學生觀察能力和空間想象力，同時用文字對知識點進行總結。對于理解難度較大的空間結構關系，比如腹腔干動脈分支情況，要求學生畫出動脈流向并及時糾正，培養學生主動學習能力，通過師生交流提高課堂教學效率。

（2）實踐教學：每節課開課時由授課教師播放尸體解剖教學視頻，接著小組分工合作進行解剖。12名學生為一組，輪流解剖一具尸體，同組學生解剖時，其他學生對照課本辨別解剖結構。小組解剖過程中，教師針對具體情況進行指導。

1.2.2 實驗組（1）理論教學：教師先通過圖片、文字對解剖結構進行講解，使學生形成初步印象，之后再引導學生使用VR技術全方位觀察血管、肌肉、骨骼、器官等結構。觀察結束后學生畫出解剖結構、教師糾正的方式促使學生主動學習，提高了課堂教學效率。

（2）實踐教學：實驗課安排在理論課之后。教師引導學生先通過虛擬現實技術拆解要解剖的部位，對該解剖結構的大小、形狀、空間關系以及解剖方式有更明確的認識，接著分組按傳統方法對尸體進行解剖，教師進行指導。授課結束后學生可運用VR技術反復對立體結構進行觀察、學習，加深記憶。

1.3 觀察指標

1.3.1 期末成績 兩組授課結束后統一進行期末理論考試和實踐考核，考試內容包括總論、下肢、上肢、胸部、腹部、盆部和會陰、頸部、脊柱區、頭部、中樞神經系統10個章節，解剖學教學團隊按照解剖學教學大綱統一命題，由兩位教師進行評分并取平均值作為學生成績。理論考試成績占綜合成績的60%，題型包括名詞解釋、選擇和簡答題；實踐考核成績占綜合成績的40%，要求學生識別不同解剖結構的圖片，寫出結構名稱。

1.3.2 問卷調查 課程結束后，通過問卷調查的方式考查學生對教學效果的評價，包括學習興趣和主動性、自學能力、學習專注度、團隊合作能力、與教師的互動、對知識的掌握和利用、臨床思維能力等方面。

1.4 統計學方法

應用SPSS 22.0軟件對研究數據進行分析，計量資料以均數±標準差表示，用t檢驗進行差異性檢測；計數資料用率表示，用卡方檢驗進行差異性檢測。檢測水平α=0.05。

2 結果

2.1 兩組期末成績比較

實驗組實踐考核成績和綜合成績顯著高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）；理論考試成績略高于對照組，差異無統計學意義（P＞0.05），見表1。

表1 兩組期末成績比較（±s，分）

表1 兩組期末成績比較（±s，分）

t值實驗組（n=3 6）P值項目 對照組（n=3 6）8 0.6 4±7.9 4 7 8.5 3±8.5 4 7 9.7 9±6.3 6理論考試實踐考核綜合成績8 3.1 1±6.4 3 8 4.7 8±7.1 1 8 3.5 6±3.8 3 1.3 8 7 3.3 0 7 3.0 4 2 0.1 7 4 0.0 0 2 0.0 0 4

2.2 兩組教學效果評價比較

實驗組認為本組教學方法有助于提高學習興趣、學習主動性、自學能力，促進對知識的掌握和利用，提高發現和解決問題能力以及臨床思維能力，達到預期教學目標，與對照組比較差異有統計學意義（P＜0.05），見表2。

3 討論

3.1 VR技術應用于解剖學教學的優勢

3.1.1 立體化展示解剖結構，使抽象的知識具體化 高清的立體虛擬影像可直觀展示解剖結構，以骨骼為例，學生可細致觀察其切跡、關節突、結節等結構，有助于掌握骨關節的連接和運動方式、韌帶和肌肉在骨骼上的附著點及其作用等知識點。學生可從不同角度觀察立體虛擬影像，增強對解剖結構位置關系的理解。以上縱隔為例，該部分結構復雜，主要解剖結構包括胸腺、頭臂靜脈、上腔靜脈、主動脈弓及其三大分支、膈神經、迷走神經、喉返神經、氣管、食管、胸導管，僅看圖片難以形成清晰的記憶，而立體虛擬影像可有效解決抽象知識難以理解和記憶這一問題[3-4]。除此之外，VR技術還有助于學生理解各解剖結構如何共同發揮功能作用。學生可通過立體虛擬影像觀察完整的解剖結構，比如通過觀察全身血管分支和流向了解血液供給，通過觀察氣管、支氣管和肺泡的通路了解氣體交換路徑。

VR技術使抽象的知識具體化，且交互性強，幫助學生在思考中學習，理解掌握相關知識，將理論知識應用于實踐。

3.1.2 沉浸式教學，調動學生主觀能動性 VR技術借助設備和人體感知，提供更接近真實人體解剖結構的立體畫面，大幅度提升學生學習體驗感，有助于學生通過主動觀察進行學習，提高學生學習專注度，進而提高學習能力和學習效率[5]。同時，VR技術打破了學習的時間和空間限制，給學生更多學習機會。傳統教學模式下，由于課堂人數眾多而教具有限，學生觀察機會嚴重不足；利用VR技術教學，學生只需使用便攜式VR設備，便可獲得在解剖教室觀察標本、尸體的學習體驗。

3.1.3 教學資源可重復利用，節約教學成本 醫學院校學生眾多，標本和模型等教學用具損耗快，且實驗室尸體來源緊張，急需新的教學方式解決教學用具不足的問題[6]。除此之外，解剖尸體過程中，需要使用手術器械、消毒用品等，這也進一步增加了教學成本[7]。運用VR技術教學僅需使用虛擬現實眼鏡，提供了無損耗的實踐教學環境，極大地節省了教學資源。

3.2 VR技術應用于解剖學教學的不足

3.2.1 團隊協作和師生互動不足 傳統教學模式下學生與教師、同學的互動主要是課上提問以及操作中的溝通、配合，存在互動不足的問題。VR技術給學生提供了沉浸式學習的機會，學生通過觀察進行學習，與傳統教學方式相比沒有更多機會與同學、教師互動。教學團隊應積極探索適合的教學方法，利用互聯網打造數字化學習交流平臺[1]。

3.2.2 不可進行虛擬解剖 目前的VR技術還沒有解決“觸覺”問題，學生不能通過VR技術模擬尸體解剖操作，仍以觀察為主[8]。關于VR“手術刀”的研發將彌補這一不足，學生可通過VR技術把“身體”的某個部位“切開”，參與性更高。教師還可以利用VR技術模擬不同疾病的患者，學生可通過虛擬手術得到更多實踐機會，積累經驗。

4 結語

解剖學涉及知識面廣，難以理解記憶，需采用適合的教學方法引導學生牢固掌握相關知識。將VR技術運用于教學有效解決了傳統教學方法中學生對解剖結構理解不到位、學習主動性不高、教學資源匱乏等問題，提高了學習效率，培養了學生臨床思維能力，是一種全新、有效的教學方法。但目前的解剖學教學仍存在師生互動不足、VR技術尚不可模擬尸體解剖操作等問題，需加強解剖學教學模式探究以及VR技術應用研究，為學生提供更好的學習條件，培養更多優秀的醫學人才。