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人体解剖学教学中数字人系统的应用效果分析

2020-06-22 215 上传者：管理员

摘要：传统人体解剖学教学存在各种缺点，为了提高人体解剖学的教学效果，增加师生互动、提升学生学习主动性，我校引入了数字人系统进行教学改革，取得了较好的效果。文章从三维立体、建模容易，界面操作、直观性强，图像清晰、任意翻转，节约资源、提升效果，节能环保、不受限制5个方面阐述了数字人系统的教学优点，同时从信息量过大、不容易抓住重点，不能完全替代人体标本，内容不够完善、仿真度受影响3个方面阐述了数字人系统教学的劣势，从而得出应将传统教学与数字人系统教学相结合的方式，取长补短，提高教学效果。

关键词：
人体解剖学
教学
教学改革
教学软件
数字人系统
数字化教学
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在医学教育中，基础医学是奠基石，而人体解剖学是基础医学中最重要的主干学科之一。人体解剖学很大程度上影响了后续基础医学课程和临床医学课程的学习。人体解剖学内容繁杂且相对枯燥，教学场地多局限在实验室内，环境中存在福尔马林等因素，使得许多学生学习兴趣不高。在传统教学中，教师往往通过教材、黑板、粉笔、挂图、模型标本、课件投影、视频等教具实现教学目标，花费大量的时间和精力，但教学效果不甚理想。另外，随着我国高校招生规模的扩大，标本需求量不断增加，人体标本资源也愈发紧张。如何充分利用现有教育资源与技术，提高人体解剖学的教学水平，一直是医学教育工作者所面临的课题。近年来，数字人系统应用于人体解剖学的实验教学，取得了良好的效果[1,2,3,4,5,6]。以下以运动系统为例，谈谈笔者在解剖学教学中应用数字人解剖系统的一些体会。

1、数字人系统在人体解剖学实验教学中的优势

1.1三维立体，建模容易

我校引进的高级综合数字人系统，隶属于医学虚拟仿真实验教学中心，可以轻松实现模拟器官、组织、系统，在细节部分与真实人体构造接近。系统分为多个版块，在选定版块后，可快速实现模型构建，并三维立体观看。在观看和学习中，可以实现三维中任意角度、任意层面的观察，并可通过结构的增减，选定结构的隐藏、隐藏其他、透明、透明其他等功能，实现目标解剖结构的任意组合。这样更容易实现三维立体结构的构建及解剖的层次感，并可轻松分辨目标结构的毗邻关系。在学生自主学习的基础上，教师也可以依据教学大纲的侧重点对解剖结构进行示教讲解，提高人体解剖学教学的效果[7,8]。

1.2界面操作，直观性强

学生通过数字人系统，在课前预习时即可从立体角度对人体结构实现细致观察，提前了解课本上相对较为抽象的理论内容。在课堂教学中，以个人学习或者小组讨论学习的形式进行，可直观观察巩固所学理论内容。任课教师可通过提出问题总结问题的形式进行引导，不仅活跃课堂气氛，更可提高课堂教学效果[9]。如在运动系统的教学中，学生可直观观察骨骼、肌肉、骨连接结构关系，理解肌肉、肌腱、骨连接在骨骼运动过程中的作用，教师可选择或制作动画模型，生动形象地说明运动系统动作实现的解剖原理。同时，学生也可清楚地观察运动系统目标结构的血管、神经、淋巴等毗邻关系，为临床课程的应用解剖、运动系统手术入路的掌握架起桥梁。

1.3图像清晰，任意翻转

数字人解剖系统图像逼真，结构层次清晰，即使是运动系统中的周围神经复杂结构也可清晰显示，其图像可从多个方向、任意角度翻转，随意切割、拉伸、隐藏，实现断层解剖的功能，能让学生更加深刻理解CT、MR等影像学解剖的特点，这些都是传统的图片教学、尸体标本教学所达不到的[10]。

1.4节约资源，提高效果

在传统的运动系统解剖教学中，需要提供给学生骨骼标本、尸体标本、模型等教学工具，这些教具的使用不可或缺。但是在教学实践中模型教具使用率高、耗损大、破坏多，需要不断地补充。人体标本不仅需要稳定的尸体来源，还需要工作人员花费大量的精力、时间制作教学标本。同时，由于运动系统的解剖教学涉及的专业班级最为广泛，在教学中也较难实现学生人人能够充分观察标本模型的教学目标。而在运动系统解剖教学中引入数字人系统后能够重复使用，可减少标本的耗损，节约资源，更大程度的提高教学效果[11]。

1.5节能环保，不受限制

传统的解剖教学中所需要使用的标本在结构固定及保存中需要使用大量的福尔马林和注胶，其可防止正常人体解剖结构的损坏及尸体腐败变质。而福尔马林挥发性强、气味刺鼻，不仅让初接触的学生产生抵触情绪，降低学习兴趣，更是极大影响长期任课教师的健康。基于此，减少福尔马林接触也成为解剖学教学改革的重要方向。数字人系统的应用可较大程度地减少福尔马林的接触。数字人系统可以模拟人体标本，展示正常人体的解剖结构。教师可通过系统实现尸体标本所呈现的教学信息，学生也可在良好的环境中实现解剖知识的获取。另外，尸体必须保存在解剖实验室的尸槽中，学生的学习必须在实验室中进行，不仅不利于学生自主学习能力的培养，而且在每一次解剖实践中所使用的尸体都不能重复利用，耗损很大，且污染环境。而数字人的使用在普通电脑室即可实现解剖学的实验教学，学生可随时学习，重复学习，不受场地和资源的限制[12]。

2、数字人系统在人体解剖学实验教学中存在的不足

2.1信息量过大，不容易抓住重点

数字人系统包涵的解剖学内容多，学生单位时间内接触的信息量巨大，对于知识点的把握，常常不容易抓住重点，单位时间内有效输入率下降，一定程度上影响学习效果。另外，对于计算机操作不熟练的学生或是接受能力较差的学生，更会显得负荷过重，短时间内难以适应这样的教学方式。

2.2不能完全替代人体标本

数字人系统模拟人体结构，但与真实的人体标本仍存在着较大的差别。数字人系统的学习也不能让学生体验真实的实验操作场景，无法培养学生临床操作技能。医学是实践性较强的学科，服务对象是人。对于医学生而言，培养其实际操作能力及在操作中发现问题解决问题的能力尤其重要。

2.3内容不够完善，仿真度受影响

数字人系统的内容尚不够完善，个别结构存在着一定的误差，尤其一些细微的结构不能完全显示，给观察学习者带来不便。同时数字人解剖系统是通过三维建模及后期的渲染等处理呈现的，其与人体标本的仿真度存在一定的差距。如运动系统中骨骼部分的成像较为逼真，但肌肉部分的成像逼真程度却不够理想。以上问题，有待于今后数字技术的进步，数字人解剖系统的进一步完善来解决。

综上，数字人解剖系统的引入，对于解剖教学有其独特的优势，为学生提供了新颖的学习方式，激发了学生学习的兴趣，解决了学生在污染环境中学习、标本可重复性差、资源浪费等缺点，有助于培养学生的自主学习能力，调动其学习积极性。能够帮助学生立体形象地理解人体结构的层次关系、组织毗邻关系。但任何新事物的出现都有一个发展完善的过程，数字人解剖系统也有其一定的不足之处，因此其不能完全替代人体标本及传统的实验教学。作为医学教育工作者在更新教学理念，积极运用现代科技发展带来的先进教学资源的同时，也不能完全摒弃传统教学手段。应将二者有机结合，充分发挥二者的优势，取长补短，以期达到更好的教学效果。

参考文献：

[1]房东亮,高艳,杨春,等.浅谈第二代“数字人”触摸屏解剖系统在人体解剖学教学中的应用[J].卫生职业教育,2017,35(4):31-32.

[2]黄翠微.“数字人”解剖系统在解剖学教学中的应用[J].大众科技,2016,18(10):80-81.

[3]韩芬,巩治华.基于“数字人”解剖系统的小组合作学习模式在人体解剖学实验教学中的应用[J].郑州铁路职业技术学院学报,2018,30(4):59-62.

[4]郭燕君,沈忠飞,侯杰,等.基于“数字人系统”三段序贯式教学模式在人体解剖学实验教学中的设计与探索[J].科技创新导报,2016,13(2):155-156.

[5]谢玮铭.基于3D技术的解剖学信息化教学设计——以“心的解剖”为例[J].卫生职业教育,2019,37(3):53-54.

[6]孙国政.人体解剖学神经系统直观教学中引入“数字人”解剖系统教学效果研究[J].医学信息,2018,31(14):14-15.

[7]陈壮,丘继哲,李媛彬,等.“数字人”在针推专业解剖实验教学中的运用探讨[J].西部素质教育,2018,4(19):178-179.

[8]杨蓬勃,靳辉,张建水,等. 3D解剖学教学软件在人体解剖学教学中的应用现状[J].基础医学教育,2018,20(1):49-52.

[9]呼睿.“数字人”解剖系统在系统解剖学实验教学中的应用评价[J].现代医学与健康研究电子杂志,2018,2(6):189.

[10]李道,吴际,梅燕,等.“中国数字人”在独立学院人体解剖教学中的应用研究[J].课程教育研究,2019(10):40.

[11]刘雪芹,赵云鹤,张忠,等. 3D数字解剖学系统在局部解剖学实验教学中的应用[J].解剖学杂志,2018,41(2):233-234.