數字化技術在人體解剖學教學中的應用

任銀祥 王德貴 宋焱峰 景玉宏 劉向文 張朗 洪建平 尹潔

隨著信息科學的迅速發展，尤其是計算機及網絡技術的快速發展，人類社會已經進入了數字化時代，數字化技術也已深入到了不同的領域。隨之，醫學領域中也大量的運用了數字化技術，而數字化技術在基礎醫學教育中的廣泛應用，也大大地改變了現代醫學的面貌。

人體解剖學作為一門重要的醫學形態學基礎課程，在整個醫學教育過程中的凸顯其重要性。為了進一步提高教學質量，拓展教學思路，將人類文明的新成果運用到人體解剖學教學過程中，我們正在逐步將數字化技術引入到教學中來，以期能使解剖學的教學模式變得更加科學化、精確化、合理化。

1 將數字化虛擬人體應用于解剖學教學中

1.1 數字化虛擬人體的研究為虛擬解剖學提供了數據基礎和技術支撐 自美國率先開展“可視人計劃”(Visible Human Project，VHP)以來，1994年11月美國國家醫學圖書館就宣布男性VHP解剖數據集開發成功[1]，之后依托這個數據集為平臺，國際上開發了大量相關的應用軟件。在國內，自2001年的香山科學會議第174次學術討論會提出我國數字化虛擬人體研究的規劃和建議后，“數字化虛擬人體若干關鍵技術”和“數字化虛擬人體模型構建及海量儲存”列入國家高技術研究發展“863”計劃項目。經過多所院校和研究部門的共同努力，于2003年2月提交了虛擬中國人女性一號（VCH-F1）的數據集[2]。這些數字化虛擬人體將人體生物學信息數字化與可視化，使計算機的定量分析計算和精確模擬成為可能，也為數字化技術和人體解剖學的滲透融合提供了基礎。

1.2 傳統人體解剖學教學實踐中存在的問題 首先，傳統的人體解剖學教學方法是以課堂教學為主，結合掛圖、模型、標本、人體等輔助教學工具進行教學，再配合尸體解剖來加深學生對課堂內容的理解。學生對尸體進行的解剖操作是人體解剖學教學必不可少的環節，而近年來全國各大醫學院校都不同程度地存在教學尸體緊缺的現象，尸源不足導致用于學生解剖操作的尸體和教學示教標本缺乏嚴重影響了教學質量的提高。

其次，傳統解剖學教學中用到的尸體和標本一般是經過具有揮發性和致癌性的甲醛處理過的，這種尸體標本不但帶有刺鼻的氣味，而且教師和學生在進行解剖操作過程中如果長時間吸入甲醛更會對健康造成不良影響，這些因素都不同程度地影響了學生學習解剖學的積極性。在解剖學實踐教學過程中經常會有學生受不了甲醛刺鼻的氣味而不仔細解剖和觀察尸體標本，甚至在老師進行標本示教時遠遠地站在一邊，這些都嚴重影響了解剖學教學質量的提高。

再次，由于缺乏對人體結構的整體認識，導致在操作中盲目切割，破壞標本現象嚴重，也導致不可再生資源嚴重浪費，如果能通過數字資源使學生對解剖結構有個整體認識將使這一現象大大緩解。

1.3 將數字化技術應用于解剖學教學中的優勢 數字化虛擬人體數據集提供了完整、連續、精細的人體二維解剖圖像，并可建立三維可視化模型和構建虛擬人體解剖模型。使用這種模型，學生不但可以從任意角度、任何剖面觀察人體結構，還可以在三維空間對要觀察的結構進行放大、旋轉和平移等操作，通過仔細地觀察清楚地了解人體內各器官組織的空間關系，并對人體的各結構能夠在腦海中形成一個整體的影像。這樣，通過數字技術讓學生先對人體結構有了基本認識后再去探究真實的人體會大大提高學習效率，減少資源浪費。

數字化虛擬人體的產生不但能使學生更直觀更清晰地看到所要觀察的結構，還可以緩解目前解剖學教學中尸體標本緊缺以及標本不可重復使用等缺陷，能夠降低教學成本，提高教學質量，彌補教學資源和條件的不足。同時還提高了學生的學習興趣，增加學習的積極性。

2 建立和開放數字化教學資源平臺

教育部2007年發布了教高[2007]1號《教育部財政部關于實施高等學校本科教學質量與教學改革工程的意見》和教高[2007]2號《教育部關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》兩個文件，明確提出要加強課程優質網絡資源建設，并把多媒體網絡技術作為提高教學質量的重要手段，廣泛采用多媒體網絡技術，改變高校人才培養模式，不斷推進教學資源的共建共享，逐步實現教學及管理的網絡化和數字化[3]。為了響應教育部的號召，進一步深化教學改革，提高教學質量，通過校園網建立了網絡學習平臺，將數字化教學資源上傳至網絡共享，取得了比較好的效果和反響。

2.1 數字化圖像資源在課內外教學中的應用 數字化圖像資源可以提供大量互動性學習素材，通過教學配套數據庫和相應的軟件，可以提供互動式案例教學，讓學生了解一些相關的臨床內容，進行交互式學習。另外，高年級的學生在學習臨床課的過程中如果遇到不熟悉的內容或者已經淡忘的相關知識，還可以通過平臺對這些內容進行重溫復習。

2.2 將實驗室原有的珍貴標本數字化處理后共享 實驗室的標本陳列室擁有一些珍貴的教學標本，受陳列室開放時間和容量限制，平時學生沒有更多的時間來仔細觀察，我們將實驗室的這些珍貴標本也制作成圖片上傳共享，供同學們隨時瀏覽。實驗室所用的教學課件、教學錄像等資源，我們也共享到平臺，這樣可以讓學生隨時隨處都能夠進行學習，不但可以節約課堂時間，還增強了學習的自主性和積極性。

隨著近年來各大院校招生規模不斷擴大，教學改革不斷深化，教學工作中越來越注重培養學生的自學能力和創新能力，所以傳統的課堂教學時數相對有所減少，且傳統的教學模式極易養成學生消極依賴老師學習的氛圍，效率比較低下，實驗效果更是差強人意。與傳統的教學模式相比，數字化教學資源平臺的建立可以讓學生自由地通過上網獲取學習資源，這不但有利于學生自學能力的培養，也非常有利于進行自我測驗和復習課堂講授過的知識；數字圖像都附有詳實的文字說明，學生很容易看懂且可以對照圖片與說明加深理解和記憶；數字技術同時整合了圖像、動畫、音頻、視頻及文字內容等多種教學素材，多樣化的表現形式更能夠刺激學生的學習興趣和熱情，學生可自主安排學習時間、學習地點、學習內容及進度來進行自學，而不需要考慮當天是否有老師授課，如果有需要還可以自由下載相關學習內容或直接向老師和同學請教[4]。

通過初步問卷調查，有超過90%的同學認為數字化教學資源平臺的建立對自己的學習有幫助，超過82%的同學表示對通過這種方式進行學習感興趣或比較感興趣。當然，由于數字化圖像數據庫建立比較復雜，教學資源數量有限，所包含的信息量并不能完全滿足學生的學習需要，所以數字化教學雖然很受學生歡迎，但并不能完全取代傳統的教學模式，只能作為傳統教學模式的補充和拓展。

總之，將數字化技術應用于人體解剖學的教學，使之與傳統的教學模式相輔相成，發揮各自的特點，不但可以增加學生學習的自主性和積極性，豐富教學資源，提高教學質量，也是我們培養具有國際競爭力的創新型人才的需要。

[1]Spitzer VM,Whit lock DG.The visible Human dataset:the anatomical platform for human simulation[J].Anat Rec,1998,253(2):49-57.

[2]ZHONG Shi-zhen,YUAN Lin,TANG Lei,et al.Research report of experimental database establishment of digitized virtual Chinese No.1 female[J].J First Mil,Med Univ,2003(3):196-203.

[3]馬合木提·買買提明，劉海，王濤.淺談開發網絡教學資源的理論依據和教學模式[J].中國高等醫學教育，2012,2:73-74.

[4]Piemme TE.Computer-assisted learning and evaluation in medicine[J].JAMA,2007,260(5):367-372.