解剖學(xué)教學(xué)的科技改革

廖君 夏興 何倩 陳安 李新華

摘? 要 解剖學(xué)是一門古老的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)科。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，需要將先進(jìn)的教學(xué)理念與高科技教學(xué)手段相結(jié)合，完成解剖學(xué)教學(xué)的科技改革。

關(guān)鍵詞 多媒體;微課;3D打印;醫(yī)學(xué)影像技術(shù);三維計(jì)算機(jī);數(shù)字人體模型;虛擬仿真;解剖學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）06-0091-03

Science and Technology Revolution of Anatomy Teaching//LIAO

Jun， XIA Xing， HE Qian， CHEN An， LI Xinhua

Abstract Anatomy is an ancient basic medical subject. During the

progression and development of the scientific techniques， it is nece-ssary to combine advanced teaching ideas with high-tech teaching methods. And the technical reform of anatomy curriculum should be proceeded.

Key words multimedia; micro course; 3D printing model; medical imaging technology;three dimensional; digital body model; virtual reality; anatomy

1 前言

解剖學(xué)是一門古老的學(xué)科，是醫(yī)學(xué)專業(yè)發(fā)展的基石，是人類醫(yī)學(xué)研究拓展和深入的重要保障。課堂講授的傳統(tǒng)解剖教學(xué)模式，填鴨式講授下的學(xué)生被動(dòng)接受，導(dǎo)致在知識(shí)內(nèi)容接納程度及應(yīng)用能力上存在不足。因此，解剖學(xué)教育工作者一直致力于教學(xué)改革和探索。科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，將先進(jìn)的教學(xué)理念與高科技教學(xué)手段結(jié)合，能增強(qiáng)理論與實(shí)踐教學(xué)的廣度和深度，增加學(xué)習(xí)的趣味性，取得意想不到的教學(xué)效果。

2 解剖學(xué)教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用與更新

多媒體及微課技術(shù)? 多媒體教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，最早出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代，電子媒體如幻燈、投影、錄音與課堂教學(xué)結(jié)合。20世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，多媒體教學(xué)軟件能更好地將文字、圖片、聲音結(jié)合開展教學(xué)活動(dòng)。

解剖學(xué)是一門研究正常人體形態(tài)結(jié)構(gòu)的科學(xué)，專業(yè)術(shù)語約占整個(gè)醫(yī)學(xué)術(shù)語的1/3，學(xué)習(xí)的主要任務(wù)就是辨結(jié)構(gòu)和記術(shù)語。傳統(tǒng)教學(xué)注重知識(shí)的灌輸，教學(xué)手段比較單調(diào)，學(xué)習(xí)過程中學(xué)生容易疲倦。解剖學(xué)多媒體課堂演示教學(xué)將結(jié)構(gòu)知識(shí)點(diǎn)以圖片形式展現(xiàn)，使形態(tài)結(jié)構(gòu)更為直觀，重點(diǎn)突出。但是，多媒體課堂演示的程序性和刻板性的缺點(diǎn)在長期實(shí)踐過程中體現(xiàn)出來[1]。

為增強(qiáng)多媒體教學(xué)的靈活性和互動(dòng)性，教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)開始重視訓(xùn)練和考核學(xué)生的能力，強(qiáng)化課堂知識(shí)的掌握。為更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)反饋，教師通過交互平臺(tái)完成學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的疑問解答，通過練習(xí)提交進(jìn)行過程評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的結(jié)合。學(xué)生也可以通過多媒體CAI網(wǎng)絡(luò)教室進(jìn)行個(gè)別化自主學(xué)習(xí)。針對(duì)美國德州、紐約州、密歇根州等各州醫(yī)學(xué)院校學(xué)生及教師的調(diào)查表明，97.5%的被調(diào)查者認(rèn)為，在神經(jīng)解剖知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)過程中，多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)效果優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)[2]。解剖教學(xué)的多媒體應(yīng)用是目前常用的教學(xué)方法，已逐漸被師生廣泛接受，多媒體制作過程中根據(jù)教學(xué)大綱的要求設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，文字精簡，圖片清晰，重點(diǎn)突出，詳略得當(dāng)。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展，微課教學(xué)開始流行。以流媒體的形式展示圍繞某知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)模式被稱為微課。微課可以通過網(wǎng)絡(luò)傳播，是一種微型的教學(xué)視頻，針對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)，時(shí)長設(shè)計(jì)一般為5～8分鐘。解剖學(xué)教學(xué)中的微課教學(xué)模式，對(duì)課堂中的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行解析。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)上提供了豐富的教學(xué)資源，微課依靠網(wǎng)絡(luò)條件能更快地傳播共享信息。解剖學(xué)微課可以通過教師講述、多媒體演示等多種模式呈現(xiàn)，著重圍繞一個(gè)知識(shí)點(diǎn)講解。如微課講解肝內(nèi)外膽道，依據(jù)膽汁生成及排出通道，從形態(tài)結(jié)構(gòu)到功能及臨床病癥視頻展示、解析說明，使內(nèi)容深入淺出、通俗易懂。通過微課教學(xué)，將解剖學(xué)復(fù)雜的知識(shí)分解成重點(diǎn)突出的教學(xué)片段，支持課堂授課的知識(shí)強(qiáng)化及課后的個(gè)性化自主學(xué)習(xí)。

解剖學(xué)多媒體及微課教學(xué)符合醫(yī)學(xué)高等院校教育網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的趨勢(shì)，增強(qiáng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量。

3D打印技術(shù)? 3D打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)80年代末，是以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體。這一技術(shù)在醫(yī)療、建筑模型、汽車等各個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。基于醫(yī)療檢測(cè)的人體3D掃描，按局部分割，再通過3D打印機(jī)進(jìn)行打印，可獲得人體包括四肢、胸腔、腹腔、頭部、頸部等逼真的打印成品。2011年以來，3D打印的外科應(yīng)用在顱部、口腔頜面部和心胸專業(yè)中占比較大，而關(guān)注內(nèi)容主要包括軟件、打印技術(shù)、打印材料及時(shí)間、成本[3]。傳統(tǒng)的解剖尸體標(biāo)本會(huì)因儲(chǔ)存方法不當(dāng)導(dǎo)致器官變形，影響教學(xué)效果。目前，3D打印的解剖教學(xué)標(biāo)本模型結(jié)構(gòu)清晰細(xì)致，制造過程中主要使用樹脂和塑料并加入色彩，模型的質(zhì)地和顏色與真實(shí)器官非常接近。3D打印技術(shù)制作的標(biāo)本模型適用于解剖學(xué)實(shí)踐教學(xué)，實(shí)踐教具的來源及教學(xué)方法改革是解剖學(xué)教學(xué)工作者探索的重要內(nèi)容。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用的解剖模型粗糙失真，防腐劑浸泡標(biāo)本容易變形，實(shí)踐操作時(shí)防腐劑的接觸直接危害教師和學(xué)生的健康，解剖標(biāo)本制作和維護(hù)成本高，而且初學(xué)者容易產(chǎn)生畏懼心理，這些都是需解決的問題。根據(jù)系統(tǒng)解剖、局部解剖及斷層解剖實(shí)踐教學(xué)需要，對(duì)3D打印解剖學(xué)教具精度的增加、打印材料的改進(jìn)提出更高的要求。局部解剖學(xué)重點(diǎn)突出解剖操作，3D打印解剖學(xué)教具如果能在材質(zhì)及細(xì)微解剖結(jié)構(gòu)上達(dá)到學(xué)生動(dòng)手操作標(biāo)準(zhǔn)，有望逐漸取代傳統(tǒng)的解剖學(xué)教具。

醫(yī)學(xué)影像技術(shù)? 醫(yī)學(xué)影像學(xué)是通過影像技術(shù)方法為醫(yī)學(xué)服務(wù)的學(xué)科，包括放射、B超、彩超、CT、核磁共振等技術(shù)，廣泛用于臨床診斷。超聲影像是指通過高科技電子工程技術(shù)對(duì)超聲波發(fā)射、接收、轉(zhuǎn)換及分析、處理，對(duì)人體軟組織形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能狀態(tài)顯像。人體結(jié)構(gòu)的無創(chuàng)顯現(xiàn)可以通過以上技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。在系統(tǒng)解剖學(xué)的基礎(chǔ)上，斷層解剖學(xué)及醫(yī)學(xué)影像學(xué)等同樣是醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)的重要課程。超聲影像及放射技術(shù)因通過不同原理顯影人體各部位器官結(jié)構(gòu)，因此作為解剖輔助教學(xué)的有利工具，在學(xué)習(xí)過程中加入超聲影像及放射各器官圖片進(jìn)行辨認(rèn)。如在講授系統(tǒng)解剖學(xué)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)骺軟骨知識(shí)點(diǎn)時(shí)，可以將成年人與未成年人長骨X光圖片進(jìn)行比較教學(xué)，講解骺軟骨位置及顯影特點(diǎn)。講授病理狀態(tài)下超聲影像及放射顯影的結(jié)構(gòu)變化，既能加深學(xué)生對(duì)所學(xué)基礎(chǔ)的掌握程度，又能拓展臨床知識(shí)，提高學(xué)習(xí)興趣。

在教學(xué)方法改革調(diào)查中，108名大學(xué)一年級(jí)醫(yī)學(xué)生嘗試接受甲狀腺知識(shí)點(diǎn)超聲影像教學(xué)，其中87.0%的學(xué)生反映學(xué)習(xí)過程簡單易懂，90.2%的學(xué)生評(píng)價(jià)教學(xué)方法有效[4]。放射及超聲影像技術(shù)可獲取大量數(shù)據(jù)，通過三維軟件技術(shù)重建三維圖像，為醫(yī)學(xué)教育及醫(yī)療診斷提供更先進(jìn)的方法和手段[5]。

三維計(jì)算機(jī)數(shù)字人體模型與虛擬仿真技術(shù)? 三維可視化技術(shù)是利用二維切片圖像重建三維圖像模型并進(jìn)行定性及定量分析的技術(shù)。通過CT及磁共振技術(shù)收集活體二維的連續(xù)、完整、細(xì)致的圖像數(shù)據(jù)，能重建更加真實(shí)的三維圖像模型[6]。

從課本上的插圖、解剖圖譜到課堂教學(xué)的手工畫、掛圖、幻燈片，解剖教學(xué)視圖可以幫助學(xué)生辨認(rèn)和記憶結(jié)構(gòu)名稱。

二維圖片教學(xué)存在一定的不足，學(xué)生實(shí)驗(yàn)課后反映即使解剖結(jié)構(gòu)在圖片上能準(zhǔn)確辨識(shí)，而在實(shí)物標(biāo)本或模型上仍然辨認(rèn)困難，其主要原因是二維圖像與三維立體結(jié)構(gòu)間存在較大差異。二維圖片只展示一個(gè)切面，因此，在識(shí)別這類圖片時(shí)需先確定這張圖片所在人體空間結(jié)構(gòu)中的具體方位。這也是形態(tài)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)過程中的難點(diǎn)。而三維圖像模型可直接展示立體空間構(gòu)造，直觀易懂。計(jì)算機(jī)人體模型經(jīng)歷了從20世紀(jì)60年代開始出現(xiàn)的程式化模型到80年代的體素模型及可變性邊界表述模型的進(jìn)階。全世界各研究團(tuán)隊(duì)通過收集解剖學(xué)信息數(shù)據(jù)制作三維模型，開發(fā)新型軟件。目前，醫(yī)學(xué)人體三維模型已經(jīng)應(yīng)用于解剖、生理、針灸等形態(tài)學(xué)教學(xué)。

虛擬仿真（VR，Virtual Reality）技術(shù)作為游戲開發(fā)軟件為大家所熟知，其實(shí)用于解剖學(xué)教學(xué)同樣是一種很好的教學(xué)手段。在解剖結(jié)構(gòu)及功能的呈現(xiàn)上，VR顯示出很大的優(yōu)勢(shì)[7]。人體各器官結(jié)構(gòu)毗鄰及空間相互關(guān)系非常復(fù)雜，是解剖學(xué)習(xí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。VR技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)解讀人體復(fù)雜機(jī)構(gòu)的狀態(tài)，通過VR頭套式設(shè)備完成試聽體驗(yàn)。目前，三維技術(shù)主要通過三維計(jì)算機(jī)模型實(shí)現(xiàn)，在空間結(jié)構(gòu)展示及直觀性感受上不及虛擬仿真眼鏡及耳機(jī)。三維計(jì)算機(jī)模型的另一個(gè)缺點(diǎn)是立體空間成像的深度無法達(dá)到。但也有研究者提出，VR演示時(shí)信息量過大，初學(xué)者短時(shí)間內(nèi)的學(xué)習(xí)成效不明顯[8]。對(duì)于初學(xué)者來說，他們更能接受通過文字及理論推理而來的新知識(shí)，VR則要求具有較高的視覺空間能力。因此，教學(xué)需結(jié)合使用三維計(jì)算機(jī)模型與虛擬仿真技術(shù)，而VR技術(shù)在解剖教學(xué)中的應(yīng)用應(yīng)針對(duì)不同學(xué)習(xí)對(duì)象，設(shè)置不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容及難度，這也是對(duì)VR技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的挑戰(zhàn)。

3 結(jié)語

時(shí)代在進(jìn)步，科技在發(fā)展。解剖學(xué)教學(xué)不再僅僅是枯燥的理論基礎(chǔ)知識(shí)的講授。解剖學(xué)教學(xué)方法的改革突出實(shí)踐教學(xué)，而解剖學(xué)教學(xué)手段的改革緊跟科技前沿：結(jié)合多媒體及微課教學(xué)，使解剖學(xué)理論知識(shí)講述圖文并茂、重點(diǎn)突出;運(yùn)用3D打印技術(shù)改良解剖學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)教具，不斷改善實(shí)踐教學(xué)環(huán)境;醫(yī)學(xué)影像技術(shù)中超聲影像及放射技術(shù)輔助教學(xué)，結(jié)合臨床，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣;通過科技重建可視三維立體人體模型，虛擬仿真技術(shù)將學(xué)生的解剖知識(shí)學(xué)習(xí)結(jié)合視、聽感受，使紙上談兵般的理論學(xué)習(xí)變成躍然眼前的真實(shí)體驗(yàn)。解剖學(xué)教學(xué)改革旨在不斷提升教學(xué)質(zhì)量，為國家培養(yǎng)更多的優(yōu)秀醫(yī)療工作者。科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用將打開解剖學(xué)教學(xué)改革的新篇章。■

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