虛擬仿真平臺在人體解剖學實驗教學中的實踐與探索

袁磊 苗瑩瑩 盧龍斗

摘 要：人體解剖學是醫學的主干課程，也是基礎醫學中一門重要的形態學課程，所講知識點較為瑣碎、晦澀難懂。人體解剖學傳統的授課模式有很大的局限性，而基于虛擬仿真系統輔助人體解剖學的實驗教學能夠極大調動學生的學習積極性，充分發揮學生的主觀能動性，打破學生在以往實驗中的時間與空間限制，同時能節約教學和實訓成本，縮短培養周期，全面提高臨床醫學生的實訓實踐技能，取得顯著的教學成果。

關鍵詞：虛擬仿真平臺；人體解剖學；實驗教學

人體解剖學是研究正常人體形態及功能的科學，其主要任務是研究人體各主要器官的形態、位置、結構和毗鄰關系，為學習其他基礎醫學及臨床醫學課程奠定形態學基礎。但人體解剖學知識點多、枯燥抽象、難懂難記，學生在學習過程中時常陷入時間緊、任務重的困境，很難及時消化吸收，極大地影響了學生的學習成效。人體解剖學傳統授課模式存在較大局限性，教師需要建立一套能夠激發學生學習興趣、幫助學生形成多維度臨床創新思維的教學體系。多點觸控虛擬解剖平臺是一種交互性強、可反復進行實訓的平臺。課題組所在學校將多點觸控虛擬解剖平臺應用于人體解剖學實驗教學，減少了對尸體標本的過度依賴，方便學生運用解剖平臺隨時隨地翻轉課堂，進行自主式、合作式、探究式的深度學習，極大提高了學生的學習成績和臨床創新能力。

一、虛擬仿真平臺概述

（一）虛擬仿真平臺的特點

虛擬仿真平臺可以再現沉浸式虛擬現實全真場景，學生在場景中可以360度旋轉人體結構，將各器官整體移出和重新組裝，隨時進行人機交互，并通過平臺交互及時掌握課堂上講解的重難點知識，團隊合作模擬手術實訓過程，提高臨床實操水平，培養臨床思維意識。

（二）虛擬仿真平臺優勢

教師可以根據不同專業、不同教學目的結合虛擬仿真平臺設置教學重難點、教學模式及教學方法。學生可以通過定制的虛擬仿真平臺進行學習、實踐操作和測試，利用網絡化的系統演示，實現遠程觀摩交流，展示手術操作過程，更好地理解手術的創新點和關鍵點。虛擬仿真平臺利用虛擬現實技術可以解決傳統教學和臨床培訓中難以掌握和操作的問題，使學生早臨床、多臨床，為學生以后的工作奠定堅實基礎，同時充分體現了以虛促實、虛實互補的先進教學理念。虛擬仿真平臺可以為臨床規培生或實習生提供手術模擬機會和個性化的手術方案。此外，虛擬仿真平臺能夠構建逼真的實驗環境、實驗對象和實驗內容，為學生提供更多的實踐訓練機會，讓學生在開放、交互的虛擬環境中自主進行實驗操作，激發學生學習的主動性，從而有效提升學生的臨床實訓水平。

二、虛擬仿真系統在人體解剖學實驗教學中的應用

（一）課前預習

首先，教師課前依據執業醫師考試大綱精選臨床熱點案例，通過中國大學慕課平臺發布學習資源和任務清單，并對學生進行分組，讓學生分組查閱相關資料。其次，學生通過開放的虛擬仿真平臺預習器官的詳細結構及功能，通過小組討論確定疾病相關的器官，并熟悉器官的位置、結構及功能。最后，學生在中國大學慕課討論區反饋掌握情況，教師根據學生學習情況確定課堂任務及授課方式。

（二）課中學習

教師利用智慧討論實驗室讓學生開展翻轉課堂，每班分為4小組，小組成員通過標本、模型、虛擬仿真系統相結合的方式進行學習討論。學生通過PPT、微課講授本組的教學任務。教師根據學生對課前學習任務的完成情況，梳理總結知識點進行串講；引導學生分享病例分析結果，同時進行隨堂測試。測試題包括識圖題和綜合分析題。其中，識圖題主要考查學生對本節重點內容的理解，反饋學生在線學習成效；綜合分析題主要考查學生對醫學知識的融合程度，通過有針對性的課堂討論和講解，加深學生對多學科醫學知識的融合，培養學生的臨床醫學思維能力。教師記錄學生參與討論、測試以及分享知識點的得分情況，并向學生及時反饋。學生通過虛擬平臺進行課堂實踐，可使用“剝離刀”工具手動剝去任意部位的任意形狀的皮膚，裸露皮下組織結構。“剝離刀”工具可以以最小的解剖結構為單位逐個剝離解剖結構組織，剝離過程可復原或再次剝離。“手術刀”工具可將真實病例中的器官組織剝離出來?！扒嬲归_”可以將選擇的任意一段人體組織以平面的方式展開。此外，學生可通過虛擬仿真系統觀察人體全身任意血管的血流運動情況，如觀察動脈或靜脈血液在全身的運行情況。學生還可以通過系統模擬人體漫游功能，預置常見的幾種空腔臟器漫游路徑，模擬腔鏡類手術視野。通過動態逼真的虛擬仿真實驗平臺，學生可以反復預設、練習手術入路、模擬手術操作流程，早臨床、多臨床、反復臨床，為以后的見習實習、執業醫師考試、規培考試奠定堅實的實訓基礎。

教師可以運用虛擬仿真系統進行隨堂測試。系統在考核模式下能設置多種不同的考核類型，考核工具能適應教師的不同教學情境，靈活運用于課堂，如在考核狀態下可設置界面功能強制隱藏，考核模式下注解功能自動禁用等。虛擬仿真系統具有多維度、可視化和實時交互的評價體系，徹底打破了傳統教學中單一平面的評價模式。

（三）課后總結

教師針對學生學習知識的薄弱環節，設計課后習題加以強化；針對學生學習的優秀環節加以鼓勵反饋，激發學生自主學習興趣；批改學生作業，引導學生加深對正確知識的理解；解答學生在學習中遇到的問題，積極引導學生自主探索解決方案；反思教學過程并提出教學改進措施。此外，教師通過問卷調查及思考拓展，向學生布置課后練習作業，讓學生通過查閱參考資料等方式總結本節課涉及的相關器官的熱點疾病，寫一篇4000字左右綜述，鍛煉學生的自學能力和科研能力。

（四）評價方式

每次實驗課依據執業醫師考試大綱的相關要求，以形成性評價與終結性評價相結合的評價方式，記錄學生出勤、實驗態度、實驗效果等，并結合學生實驗觀察、查找結構、小組報告、課后繪圖、虛擬仿真系統測試、衛生值日等內容進行評分。第一，形成性評價40分，包括課前學生線上活躍度、查看資源次數及互動情況，課中學生測試、課堂表現及成果展示，課后考核及線上作業完成情況。第二，終結性評價60分，包括期末理論成績、實驗成績和平時表現。其中，期末理論成績占60%（選擇題、名詞解釋、簡答題、病例分析題）+實驗成績占20%（標本圖片、繪圖）+平時表現占20%（考勤、繪圖報告、開放性作業）。實驗課程結束兩周內對學生進行教學效果的滿意度調查，調查內容包括學生對虛擬仿真平臺的認同感、課堂教學效果評價等。通過多元化的教學評價對下次授課內容的重難點及教學手段進行調整，從課前預習、課中交互操作、課后報告及測試等方面形成全員、全過程、全時效、全方位的教學評價體系，從而客觀公正地評價學生，更好發揮學生的主觀能動性。

三、結語

人體解剖學實驗課有極強的實踐性，將虛擬仿真平臺與標本、模型相結合，學生可以擺脫對標本的過分依賴，能直觀、立體、交互、系統地進行全方位的學習。同時，根據不同專業及不同學習目標定制課堂內容，利用虛擬仿真平臺進行模擬及測試，極大提高了學生操作能力和臨床思維能力，多學科的課程融合也提升了教師的教學水平。

參考文獻：

[1]陳曉，曹烈虎，蘇佳燦.人體3D解剖軟件在解剖學教學中的應用和體會[J].中國醫學教育技術，2017（2）.

[2]張爭輝.SECTRA 3D實時重建虛擬仿真技術在耳鼻咽喉科解剖教學中的應用分析[J].中國農村衛生，2019（14）.

[3]田宗瀅，劉幸卉，朱卓然，等.思維導圖＋“數字人”混合教育模式在系統解剖學實驗教學中的應用研究[J].現代醫藥衛生，2020（21）.

[4]劉雪芹，趙云鶴，張忠，等.3D數字解剖學系統在局部解剖學實驗教學中的應用[J].解剖學雜志，2018（2）.

[5]魏小于，肖莉，聶政.解剖學虛擬仿真教學平臺的構建和應用[J].基礎醫學教育，2019（3）.

[6]許元騰，林昶，方哲明，等.利用虛擬仿真技術開展側顱底教學改革探討[J].中國醫學教育技術，2011（5）.

[7]陳丹，劉小菊，張美芝.淺析虛擬仿真技術在人體解剖實驗教學中的應用[J].解剖學研究，2018（3）.

[8]唐小標.淺談Unity3D虛擬仿真在人體解剖教學中的應用[J].產業與科技論壇，2021（17）.

責編：初 心