基于數字人的“四結合”教學法對影像專業斷層解剖學教學改革的研究

李新愛 田慶新 付世杰 褚 杰

1.濟南護理職業學院解剖學教研室，山東濟南250102；2.山東中醫藥大學附屬醫院放射科，山東濟南 250011

斷層解剖學是用斷層方法研究人體在水平面、矢狀面、冠狀面等斷面上器官的位置、形態、毗鄰的科學，是隨著CT、MRI、B超等醫學影像技術的發展而產生的一門新興學科。斷層解剖學是醫學影像專業重要的基礎課程，也是學習影像專業課的橋梁。

斷層解剖學斷面多，每個斷面的結構復雜，相鄰斷面的結構相似但又有差別，知識抽象難懂又枯燥。傳統的教學方法是教師利用多媒體課件、人體標本及塑料模型講授。高職學院影像專業文科生多，空間想象能力弱，對于需要空間想象的斷層解剖結構及毗鄰關系難以理解，而且大量的解剖標本觀察也讓學生產生抵觸心理，因此運用傳統的教學模式學生學習起來難度大、記憶困難，考試成績低，影響了教學質量和學生學習的積極性。

近幾年，在斷層解剖學教學中采用“數字化虛擬人”（以下簡稱“數字人”）的教學改革有一些成功的的案例[1-2]，為了解決斷層解剖學教學遇到的瓶頸問題，我校引進數字人軟件，針對學生特點，在斷層解剖學教學過程中我們總結應用了基于數字人的“四結合”教學法，提高了學生的學習興趣和解決臨床問題的能力，降低了學習難度，取得了優秀的教學效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018級醫學影像學專業1、2班各50名，為大一學生，在第二學期學習斷層解剖學。1班為實驗組，2班為對照組。其中實驗組男女比例為28∶22，平均年齡（19.2±1.3）歲，第一學期期末各科平均成績（75.45±3.18）分；對照組男女比例為30∶20，平均年齡（18.8±2.1）歲，第一學期期末各科平均成績（76.15±2.75）分。兩組學生的一般資料（性別、年齡、學習成績） 比較差異均無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。實驗組與對照組的理論課、實驗課均由同一位老師完成，教學課時、教材、實驗室、考核方式和內容均相同。

1.2 方法

實驗組采用基于數字人的“四結合”教學法授課，對照組采用傳統教學法授課。期末考試結束后根據理論考核、實踐技能考核和問卷調查評價教學效果?！八慕Y合”教學法的內容介紹如下。（1）翻轉課堂與問題引導（PBL）相結合。教師于上課前一周通過“雨課堂”將問題、課件和數字人微課視頻發給學生，讓學生查閱資料自學；實驗室內讓學生觀看數字人斷層解剖學模塊；課堂上引導學生分析討論問題，教師隨時答疑，最后教師對知識點進行總結，布置課后復習題。（2）虛擬人體與實物標本相結合。教學中利用虛擬的數字人將講授的解剖結構進行多角度旋轉、隨意縮放、逐層分離、透明化等操作，讓學生轉換視角、多方位進行觀察與學習[3-4]，同時在教學中仍結合傳統的尸體標本、解剖模型等實物教具進行教學。（3）斷面圖形與整體結構相結合。采用數字人教學時通過拖動矢狀面、冠狀面、橫斷面三個方向的虛擬切面對人體進行切割顯示出相應的斷面圖像，在實驗室陳列了矢狀面、冠狀面和橫斷面的斷層人體標本，還設立了一具連續橫斷標本，擺放成一個人體的形狀，需要觀察時從中抽取幾片，觀察結束后再放回原處，幫助學生建立起“從整體到斷層，再由斷層返回整體”的思維模式[5]。（4）基礎與臨床結合。教學中將斷層解剖學基礎知識和影像臨床應用結合起來，在PBL教學時以典型的病例及相應CT 和核磁共振（MRI）圖像作為問題，讓學生對比斷層解剖結構。授課過程中讓數字人圖片、斷層標本都與相同位置正常的CT、MRI影像對照學習。學完一個知識階段后，教師帶領學生到醫院放射科見習。

1.3 觀察指標

理論考核總成績包括平時成績、期中成績和期末成績。其中平時成績占20%，期中成績占20%，期末成績占60%；實踐技能考核總成績包括斷層標本辨認成績、CT、MRI影像辨認成績，各占50%；兩組學生考試內容相同。問卷調查包括提高教師與學生的互動能力、知識獲得能力、臨床思維能力、學習興趣、學習效率和對學習效果滿意度等6個方面。

1.4 統計學方法

本研究數據應用SPSS18.0統計學軟件分析，計量資料以（）表示，組間比較采用t檢驗；計數資料以[n（%）]表示，采用χ2檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組學生理論考核成績比較

實驗組學生的平時成績、期中成績、期末成績、總成績均分別高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05）。見表1。

表1 兩組學生理論考核成績比較（，分）

表1 兩組學生理論考核成績比較（，分）

組別 平時成績 期中成績 期末成績 總成績實驗組（n=50） 17.86±1.05 18.38±0.83 55.26±3.68 87.76±5.76對照組（n=50） 15.12±0.96 14.04±1.15 48.80±5.85 76.25±4.29 t 13.618 21.646 6.609 11.332 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2 兩組學生實踐技能考核成績比較

實驗組學生的斷層標本辨認成績、CT、MRI影像辨認成績和總成績均分別高于對照組，兩組間差異均有統計學意義（P＜0.05）。見表2。

表2 兩組學生實踐技能考核成績比較（，分）

表2 兩組學生實踐技能考核成績比較（，分）

組別 斷層標本辨認成績實踐技能考核總成績實驗組（n=50） 42.85±2.15 40.60±3.23 82.83±5.15對照組（n=50） 35.91±2.95 35.13±3.14 70.85±5.89 t 19.014 12.142 15.312 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 CT、MRI影像辨認成績

表3 兩組學生問卷調查結果比較［n（%）］

2.3 兩組問卷調查結果比較

問卷調查結果顯示實驗組在提高教師與學生的互動能力、知識獲得能力、臨床思維能力、學習興趣、學習效率和對學習效果滿意度等方面均分別高于對照組，兩組間差異有統計學意義（P＜0.05）。見表3。

3 討論

傳統教學的灌輸式教育不利于提高學生的自主思考能力和對知識的理解，而且不利于基礎與臨床、理論與實踐之間的整合[6]。近年來，PBL 教學、翻轉課堂、數字人已經逐漸成為教學改革的熱點內容[7-9]。筆者通過對影像專業學生進行基于數字人的“四結合”教學法的教學改革，優勢互補，為學生提供了理論與實踐、基礎知識和臨床應用相結合的機會。研究結果顯示基于數字人的“四結合”教學法能明顯提高影像專業斷層解剖學教學效果。

3.1 翻轉課堂與PBL相結合

PBL教學法是以問題為基礎，以學生為主體，以小組討論為形式，以教師為導向的啟發式教育[10]。翻轉課堂是把“教師講、學生聽”的傳統教學模式翻轉過來，將教師講授轉變為學生課前自主學習，課堂上師生討論學習內容，從而徹底實現了傳統課堂教學模式的革新[11]。兩種方法都是以學生為主體的自主式和啟發式教學，將兩種教學方法結合，優勢互補，最大限度地促進了師生交流，培養了學生的自主學習能力，相比學生被動聽課的傳統教學方式更能激發學習興趣，提高學習效果。

3.2 虛擬人體與實物標本相結合

數字人可以讓學生在“玩”中學，適合現在愛玩電子產品的學生，使學習過程主動性更高、互動性更多、趣味性更強[12]。雖然數字人可以有效提高學生對人體的三維印象，但終究是虛擬的，和真實標本存在差異，一些細微結構無法完全展示[13]，無法完全替代肉眼觀察標本的真實體驗[14]，所以在教學中仍結合傳統的尸體標本、解剖模型等實物教具，讓“虛實”結合，互相彌補了教學中的不足。

3.3 斷面圖形與整體結構相結合

人體解剖結構是立體的，但傳統的斷層解剖授課是以二維平面圖片講解為主，不利于學生理解人體的立體層次。數字人能觀察某個器官的橫斷面、矢狀面和冠狀面的立體結構，具有與CT、MRI 相同的3D 醫學影像重建，再配合連續橫斷塑形人體標本，彌補了傳統教學方法“缺少三維測量數據和立體圖像”的缺陷[15]，加深了學生對人體整體和三維斷面的理解。

3.4 基礎與臨床結合

斷層解剖學是影像專業的基礎課程。但醫學教育終歸是為臨床服務[16]，學生對臨床應用興趣高，以往的斷層解剖學實驗教學都是從解剖圖像到解剖標本，沒有體現實際的影像應用，因此缺乏實用性。教學過程中筆者將斷層解剖學基礎知識和影像應用結合起來，讓學生既切實有效地掌握了斷層解剖學知識又為后續的影像專業課學習打下基礎，對以后進入臨床閱片、疾病診斷也有較好地幫助[17]，實現了基礎與臨床完美結合的學習過程。

基于數字人的“四結合”教學法與傳統教學法比較，能明顯提高學生斷層解剖學的考試成績，提升學生學習能力和對學習效果的滿意度，是一種優秀、可行的教學模式，值得推廣應用。