虛擬互動實驗室在人體解剖學實驗教學中的應用

劉曉東，溫雯靜

1 漯河醫學高等專科學校解剖教研室；2 漯河醫學高等專科學校微生物與免疫學教研室，河南 漯河 462002

虛擬互動實驗室在人體解剖學實驗教學中的應用

劉曉東1，溫雯靜2

1 漯河醫學高等專科學校解剖教研室；2 漯河醫學高等專科學校微生物與免疫學教研室，河南 漯河 462002

虛擬互動解剖實驗室具有優化教學資源、激發學生興趣、有害刺激較少、提高學習效果等特點，與傳統教學模式相比具有明顯優勢。

虛擬互動實驗室；解剖學教學，實驗教學

在我國醫學人才培養規模日益龐大，醫學院校教學資源特別是解剖教學資源日益匱乏的背景下，使用計算機，聲光電等高科技技術建立的虛擬互動實驗室在人體解剖實驗教學中具有優化教學資源、激發學生興趣、有害刺激較少、提高學習效果等特點，與傳統教學模式相比具有明顯優勢，值得推廣和應用。

1 虛擬互動解剖實驗室的基本特征

現在醫學院校生源越來越多，而解剖學實驗教學教師日益減少，由于人體標本來源非常有限，各個醫學院校都面臨著標本陳舊，老化，損壞嚴重，且日益匱乏的境界。如何利用有限的教學資源更好地為學生服務是一個緊迫的課題。利用計算機等現代科技建立虛擬互動解剖實驗室可以有效地解決這個問題，其所應具備的基本特征有：（1）逼真，指可以產生高度仿真的三維圖像，可以實現逼真的視覺效果。（2）互動，指可以進行人機對話，師生對話交流的即時性。（3）節約，指利用有限的教學資源（教師，教室，標本儀器等）可以達到讓更多學生有效學習的效果。

2 虛擬互動解剖實驗室的實現

我們教研室與生物公司合作在構建虛擬數字人模型[1]的基礎上利用計算機軟硬件的支持構建出虛擬互動實驗室。

2.1 軟件

包括虛擬數字人軟件，投影顯示軟件，電子白板演示軟件和虛擬互動軟件等。

2.2 硬件

主要是高性能計算機，高存儲量數據庫存儲和處理設備、大尺寸高分辨率顯示設備、高清晰投影設備、電子白板設備、高清晰圖像攝取設備、人機互動設備和師生互動設備等。

2.3 主要實現功能

（1）在計算機上進行虛擬數字人的演示和講解時可以在相關設備顯示圖像和播放聲音。（2）在電子白板上進行圖像演示和講解時可以在相關設備顯示圖像和播放聲音。（3）在對標本或模型進行演示和講解時可以在相關設備顯示圖像和播放聲音。（4）實現人機互動和師生互動。

3 虛擬互動解剖實驗室的應用優勢

3.1 優化教學資源

隨著醫學院校招生規模的擴大，教學資源顯的日益匱乏，主要表現在標本不足、尸源緊張、人均教師數量下降、教學設備不足等。利用虛擬互動解剖實驗室可以有效緩解資源壓力，優化教學資源，例如我們利用高清晰圖像攝取和高清晰投影顯示設備可以實現一個老師標本演示或者尸體解剖時,全部實驗室的學生均可以觀看到圖像和聽到老師的講解，并可以隨時與老師互動交流，達到最大效率利用資源的目的。

3.2 激發學生學習興趣

傳統的解剖學教學往往止步于標本展示和二維掛圖，數字人技術結合現在聲光電設備可以動態展示每一個系統和器官的形態結構和毗鄰關系等，并可展示之間的機能關系，可以有效激發學生的學習興趣。例如在展示肋間肌群與呼吸運動的關系時，傳統教學往往靠教師口口相傳和學生的抽象理解，而利用虛擬數字人技術可以形象地進行演示，達到逼真和直觀的學習效果。

3.3 減少有害刺激

傳統的實驗教學必須使用尸體標本進行展示，而這些標本大多進行過福爾馬林的浸泡，教學過程中散發的刺激性氣味具有致癌性,且對眼角膜和呼吸道粘膜等具有刺激性，學生們也有一定的抵觸情緒，影響教學效果。虛擬實驗室多進行數字人教學，有限使用標本，可以減少有害刺激，減少對人體的危害。

3.4 提高學習效果

使用虛擬互動實驗室可以進行預習、多角度展示、復習、人機互動和師生互動，并可根據教學需要進行習題自我測試，學生學習興趣高，學習方式多樣化，學習效果好。速發展，將該技術與傳統的尸體操作相結合，必定可以讓學習者達到理想的學習效果。

4 總結

虛擬實驗室技術是一種新型的教學技術，虛擬解剖互動實驗室技術是將數字人技術與現代科技手段相結合的一種教學模式，目前已在國內多所醫學院校推廣應用，取得了良好的教學效果[2]。但虛擬實驗室技術還存在著諸多不足，例如不能讓學生親自操作尸體解剖[3]，虛擬展示技術展示“標準”不能覆蓋標本的差異化和變異等。筆者認為虛擬實驗室技術以其諸多優勢必將在解剖學實驗教學中迅

[1]唐寧，李澤宇，劉暢，等. 構建高分辨率中國數字人男性數據集[J].醫學生物力學，2006，21(3): 179-182.

[2]劉光久，張紹祥，譚立文，等. 數字化人體圖像和三維模型在解剖教學中的應用[J]. 局部手術學雜志，2011，20(2): 210.

[3]赫海峰. 虛擬現實技術在解剖實驗教學中的利弊分析[J].基礎醫學論壇，2009，13(1): 59-60.

G642.4

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1674-9308（2014）02-0100-02

10.3969/J.ISSN.1674-9308.2014.02.070