3D數(shù)字人系統(tǒng)在解剖學教學中的應用體會

周建文

（臨滄衛(wèi)生學校，云南 臨滄 677000）

隨著我校改革與發(fā)展的需要，以優(yōu)化教學資源和提高解剖學教學質(zhì)量為根本目標，我校于2017年引進了數(shù)字人解剖學教學系統(tǒng)，以改善和解決解剖實驗室尸源缺乏、標本模型不完整和維護困難等問題。通過一個學期在課堂和實踐教學中的應用，數(shù)字人教學系統(tǒng)確實在提高教學質(zhì)量和學習效率等方面具有明顯的優(yōu)勢，當然也存在需要進一步改進和完善之處。本文針對3D數(shù)字人系統(tǒng)在解剖學教學中的應用與同行進行探討。

1 3D數(shù)字人系統(tǒng)應用于解剖學教學的優(yōu)勢

自21世紀以來，國外相繼推出了3D body、Visible body等知名人體模擬仿真3D學習軟件，與傳統(tǒng)二維圖片相比優(yōu)勢顯著，得到了醫(yī)學院校師生的高度認可。隨著校園信息化教學模式的不斷推進和深入，國內(nèi)部分知名出版社和公司等也開始著眼于推動3D數(shù)字人解剖教學系統(tǒng)的研發(fā)。3D數(shù)字人解剖教學系統(tǒng)在教學應用中的優(yōu)勢是：內(nèi)容系統(tǒng)、完整；3D建模和渲染后的圖像相對逼真、易于理解；廠商多與知名醫(yī)學院校的專家學者共同研發(fā)，保障了教學系統(tǒng)的專業(yè)性；教學系統(tǒng)操作簡單，只需要使用智能手機即可。此外，除廠商出售的封裝機外，還可建構(gòu)校園服務器供教師電腦移動端使用，且電腦配置要求也不高。

2 3D數(shù)字人解剖教學系統(tǒng)資源的應用體會

2.1 核心教學模塊使用體會

3D數(shù)字人解剖教學系統(tǒng)資源基本緊扣傳統(tǒng)的解剖學教學內(nèi)容設計。以我校購置的3D數(shù)字人解剖教學系統(tǒng)為例，核心教學資源主要包括系統(tǒng)解剖學、局部解剖學和斷層解剖學3個教學模塊，可供校內(nèi)不同專業(yè)和層次教學使用，完全可以滿足教學大綱的教學需要。教學模塊內(nèi)容編排基本與主流教材一致，整個系統(tǒng)共有近3 000個模型，目錄結(jié)構(gòu)設計的總綱及索引方便調(diào)用和查找。其中，系統(tǒng)解剖學按照系統(tǒng)劃分共9個學習模塊；局部解剖學和斷層解剖學學習模塊相同，都分為頭部、頸部、上肢、下肢、胸部、腹部、盆部會陰和脊柱區(qū)共8個學習模塊。教師進入每個教學系統(tǒng)后，都有內(nèi)容列表磁貼以及相對應的章節(jié)教學內(nèi)容磁貼圖標，調(diào)用方便快捷，以管理員身份進入還可增減特殊學習項目。

通過一個學期的教學使用，3D數(shù)字人教學系統(tǒng)較為突出的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在：3個核心教學模塊既相互獨立又有機結(jié)合，教師可以在講授系統(tǒng)解剖學某一內(nèi)容后無縫轉(zhuǎn)接到局部解剖學或斷層解剖學的內(nèi)容；在斷層教學場景中，屏幕可同時顯示3個斷面的圖像，講解更加方便；在局部解剖學教學模塊中，有逐層剝離功能，可根據(jù)場景教學內(nèi)容和模型空間關系進行逐層剝離或添加；在具體的模型展示場景中，除基本的中英文標注和發(fā)音功能外，還有標記和寫字板、染色、手動或自動分離、單獨顯示或隱藏以及截圖和保存等功能，且通過管理員身份還可進行增減或編輯標注等操作。諸多功能都極大地提高了教師的教學質(zhì)量和學生的學習興趣。在實踐教學中，每個實訓室配備有6臺學習機供師生使用，解決了以往標本模型不夠或損壞、實訓室擁擠、實驗室教師管理和維護困難等問題。

2.2 輔助教學資源應用體會

3D數(shù)字人解剖教學系統(tǒng)在3個核心模塊教學資源的基礎上，還附帶有數(shù)百個形式多樣的微課和動畫資源，涵蓋了諸多教學中的重難點知識，制作的質(zhì)量和效果也較為滿意。按系統(tǒng)和人體分部設有子目錄，可供教師在強化重點、突破難點的過程中隨時調(diào)用。此外，教學系統(tǒng)還配備系統(tǒng)和完整的自主學習課件及配套習題，可供師生在教學活動中共同使用。其中的配套課件制作質(zhì)量較高，課件中的視頻、圖片和模型直接調(diào)用系統(tǒng)自帶資源。

3 3 D數(shù)字人解剖教學系統(tǒng)的教學效果和教學質(zhì)量調(diào)查

通過引入3D數(shù)字人解剖教學系統(tǒng)，以往不完整的教學模型和破損的標本將逐步被淘汰，以標本模型為主的傳統(tǒng)實踐教學模式將被數(shù)字教學系統(tǒng)取代。為了比較新的教學系統(tǒng)資源和傳統(tǒng)教學資源的教學效果，教研室對五年制高級護理專業(yè)共308名學生和不同專業(yè)層次10名解剖學任課教師進行對比調(diào)研，主要項目統(tǒng)計結(jié)果見表1~2。

表1 308名學生學習情況對比調(diào)研主要項目統(tǒng)計結(jié)果（%）

從學生學習情況對比調(diào)研結(jié)果分析可知，學生對3D數(shù)字人教學系統(tǒng)的認可程度較高，考核結(jié)果也較為理想，但在某些項目上，學生仍然認可傳統(tǒng)的標本模型教學資源，主要原因是學習體驗的不同。

表2 10名解剖學任課教師教學情況對比調(diào)研主要項目統(tǒng)計結(jié)果（人）

從任課教師教學情況對比調(diào)研結(jié)果分析可知，教師也對新引入的3D數(shù)字人教學系統(tǒng)有較高的認可度，主要認為它方便快捷、容易突破難點，且學生的學習興趣和學習效率更高。

4討論

4.1 3D數(shù)字人教學系統(tǒng)在解剖學教學中的優(yōu)勢

3D數(shù)字人教學系統(tǒng)與傳統(tǒng)解剖學教學模式相比，教學效果和教學質(zhì)量方面的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：教學資源豐富且更加系統(tǒng)和完整，調(diào)用方便、快捷；一次性成本投入高但使用周期長、設備維護方便，且可隨廠商進行教學系統(tǒng)更新；部分模型圖像仿真度高，加之設計有形式多樣的學習輔助工具系統(tǒng)，極大地提高了學生的學習興趣和學習效率；通過三維場景操作和隨意縮放效果展示，促進了教師突破教學難點和對抽象內(nèi)容的講授。如在心血管系統(tǒng)和神經(jīng)傳導通路教學中，雖然模型圖像逼真度并不高，但其清晰的圖像、立體感和層次感，更容易促進學生對新知識的理解和提高對新知識的接受能力。此外，新的教學系統(tǒng)資源附帶了完整的課件和微課資源，教師課件制作將更加便利和高效。雖然中職衛(wèi)校解剖學教學大多數(shù)專業(yè)并不涉及局部解剖學和斷層解剖學的教學內(nèi)容，但在心血管、周圍神經(jīng)系統(tǒng)等教學內(nèi)容中，3D數(shù)字人教學系統(tǒng)可輕松調(diào)用兩個模塊圖像，能更好地幫助學生理解。

4.2 3D數(shù)字人教學系統(tǒng)的缺陷和不足

通過一個學期的教學應用，3D數(shù)字人教學系統(tǒng)存在以下幾個方面的問題。

第一，3D模型由于建模和渲染的特殊性，其成像和仿真度受場景角度和方位的影響較大。如運動系統(tǒng)中骨骼部分的模型圖像較為逼真，但骨骼肌的模型圖像逼真度卻極不理想；再如想。

第二，中職學校包括五年制護理專業(yè)等，解剖學教學都涉及基本組織和重要器官微細結(jié)構(gòu)的教學內(nèi)容，但目前國內(nèi)外各廠商3D數(shù)字人解剖教學系統(tǒng)并未涵蓋此內(nèi)容，都作為獨立的組織胚胎學數(shù)字教學系統(tǒng)產(chǎn)品，需要另行購買。因此，需要學校和廠商在購進產(chǎn)品時進行協(xié)商。

第三，雖然3D數(shù)字人教學系統(tǒng)確實對提高學生的學習興趣和學習效率起到了推動作用，但不可否認學生沒有了以往可以實實在在觸摸標本模型的學習體驗。在上述調(diào)查結(jié)果中，很大一部分學生還是樂于接受實實在在標本模型的學習體驗。

第四，3D數(shù)字人教學系統(tǒng)中設置有豐富的標注內(nèi)容、微課和自主學習系統(tǒng)等，在實踐教學過程中師生互動變得越來越少。

第五，我校理論課教學多媒體投影仍然是較為落后的幕布形式，圖像極不清晰，受光線影響較大，而3D數(shù)字人教學系統(tǒng)背景基本為黑色，因此成像不夠清晰。

4.3 教學建議

第一，善于將新老教學模式相結(jié)合，以期達到較好的教學效果。特別是在實踐教學活動中，教師不應完全依賴3D數(shù)字人系統(tǒng)開展理論和實踐教學活動，應選擇性地穿插教學效果好的標本和模型開展教學活動，以往教學效果較理想的二維圖片也不應棄之。有的模型圖像直觀但不夠仿真，也需結(jié)合標本模型才能達到滿意的教學效果。如在骨骼肌內(nèi)容的實踐教學中，以往的模型可學內(nèi)容較少且毗鄰關系和肌肉界線不夠清晰，標本的學習難度又過大。

第二，善于引導學生用好各類系統(tǒng)工具，以提高學習效率。3D數(shù)字人教學系統(tǒng)附帶有豐富的應用工具，教師應引導學生不要只顧好玩和好奇而濫用各種系統(tǒng)工具。如學生經(jīng)常隨手點擊使用的“分離”“染色”“畫筆”等系統(tǒng)工具，在某些內(nèi)容的學習中不太適合使用，過分使用將會擾亂學習思路。此外，3D數(shù)字人教學系統(tǒng)中模型的結(jié)構(gòu)名稱和標注較多，需要教師根據(jù)不同專業(yè)和層次的教學要求進行學習指引，以最大限度地提高學生的學習效率。

第三，我校主要以分組的形式開展實踐教學活動，教師應充分結(jié)合時下提倡的學習小組模式開展教學活動，強化學習小組的職能，認真引導學習活動的各個環(huán)節(jié)，努力營造良好的學習氛圍。

綜上所述，3D數(shù)字人教學系統(tǒng)對于提高解剖學教學質(zhì)量和學生學習興趣是顯而易見的，但新的教學系統(tǒng)仍存在諸多問題需要廠商以及學校不斷改進和完善。3D數(shù)字人教學系統(tǒng)雖然提高了教學效率，但教師對學習內(nèi)容的歸納總結(jié)和學習引導是不可取代的。