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【摘要】隨著計算機技術的飛速發展，多媒體、三維可視化技術在人體解剖教學改革中也起到了重要作用。本文圍繞傳統解剖教學模式中存在的問題，對醫學人體解剖教學改革進展進行綜述。通過從新教學模式和新教學工具兩方面總結國內外的改革進展，探討醫學人體解剖教學改革思路和發展方向。

【關鍵詞】人體解剖教學;3D多媒體;虛擬現實;三維可視化;數字人解剖系統;翻轉課堂

人體解剖課程是醫學專業中重要的基礎課程，在醫學生的學習生涯中，人體解剖知識貫穿始終。但是對于剛剛接觸解剖的學生來說，人體結構復雜，解剖名詞晦澀難懂，學習起來需要耗費大量時間與精力［1］。我國傳統的教學模式以教材為中心、以教師為主導，在這種知識型人才的培養目標指導下，填鴨式的理論教學模式形成，枯燥乏味的知識灌輸極易使學生失去學習興趣，喪失自主學習能力，導致學習效率低下;理論知識與實踐環節相脫節，造成學生臨床思維薄弱，空間構建能力不足，無法滿足臨床實踐的需要。為了適應我國當前應用型、創新型人才的培養需要，我們必須對傳統人體解剖教學模式進行改革。隨著“互聯網+”時代的到來，多媒體教學已經成了常規教學模式，但教師在課堂中用PPT輔助教學，仍無法從根本上解決傳統教學模式中存在的諸多問題，依舊無法將理論與實踐有機結合，解剖結構也仍是在平面上被鋪展開來。醫學人體解剖的教學改革在各大院校逐漸興起，它不是僅僅停留在教學工具改革層面上，也在教學思路上有了新的學習與借鑒，形成了PBL、OBE等有效授課方法模式。隨著互聯網浪潮席卷而來的“微課”、“慕課”為學生自主學習、拓展興趣提供了有效途徑。計算機技術蓬勃發展的時代背景下，三維可視化技術逐步成熟，國外也已有將三維可視化技術引入到系統解剖學、斷層解剖學的教學當中。本文將對互聯網時代下的解剖教學新模式及新技術的進展及現狀進行綜述。

1傳統教學模式

在目前的解剖課堂中，教師以課本知識結構為主線，利用幻燈片輔助教學，將重點內容以文字、解剖模式圖、標本平面圖的形式展示出來，教給學生基礎理論知識;理論知識教學基本完成后，安排學生到解剖實驗室進行標本觀察和尸體解剖的實驗課程。經過數十個學時的學習，學生基本能夠掌握解剖知識，初步認識人體結構。但傳統教學課堂由教師主導、學生聆聽，學生在短時間內接受大量陌生而又枯燥的解剖知識，難以即時理解吸收，學習效率低下。教學輔助所用的解剖模式圖、人體解剖掛圖不夠立體，不能讓學生直觀地看到立體模型，學生對人體結構的空間構建能力不足，無從緊跟教師的授課節奏。實驗課中，大量學生同時在有限的課堂時間內對稀缺的解剖教學的標本進行觀察，也無法進行深入學習。在進行局部解剖學的實驗教學時，由于人體結構層次、結構復雜，學生很容易對標本造成不可逆的破壞，傳統模式下的解剖實驗課學習效率低、尸體利用率低。由于解剖實驗室尸體資源的稀缺，加之本身的基礎知識不夠牢固，學生往往不敢動手操作，也導致實踐學習的效果大打折扣。醫學教學的新時代已然到來，傳統解剖教學模式的改變也迫在眉睫?；ヂ摼W的發展催生了許多輔助教學的工具與方法，目前也已逐步為各大院校所應用。

2新教學模式

2．1多媒體3D課堂。多媒體3D課堂將解剖知識以聲音、三維圖像、3D動畫、視頻等形式展示出來，將人體解剖結構直觀、立體、真實地重現。與傳統教學相比，多媒體3D教學更多地考慮學生的學習體驗與思維方式，借助多種新媒體形式讓原本枯燥的內容生動起來，吸引學生注意力，緩解其在解剖理論學習中的枯燥，增強其對人體解剖空間立體結構的直觀認識。Deng等［2］對中南大學雅湘醫學院2013級專業的四年級醫學生展開了3D多媒體教學試驗，許多學生都認為多媒體3D教學可以有效改變傳統系統解剖學課堂抽象枯燥的狀況，極力贊同這種教學工具的革新。德國學者Hoyek等［3］將3D數字動畫用于人體肌肉骨骼系統的講解，與傳統教學組相對比，研究結果表明，在需要空間能力的問題中，接受3D多媒體教學的學生表現明顯優于傳統教學組。在學習掌握人體解剖學知識時，空間立體結構尤為重要，3D數字圖片、動畫成為講授和記憶解剖學知識的有效多媒體教學材料工具，學生成績的提升也充分證明了實驗室環境之外的新教學材料的有效性和重要性。運用計算機現代多媒體技術并結合醫學知識，革新醫學課件，使醫學多媒體課件兼具3D立體化和互動性［4］。這一改變可有效解決當前解剖課堂教學形式單一、教師“滿堂灌”的現狀，同時，把立體結構帶入課堂，提高了學生學習興趣，有效幫助學生建立人體解剖的空間立體結構，也使得教學更加現代化，符合人類記憶特點。多媒體3D技術在課堂中的應用不僅豐富了教學的信息形式，而且在一定程度上優化了當前的教學工具，能夠顯著提高醫學人體解剖教學的課堂效率，激發學生學習的積極性，促進當堂知識當堂消化，增強學生知識掌握的質量與深度。2．2“線上+線下”混合式教學———翻轉課堂?！盎ヂ摼W+”教育時代的到來使教育資源多元化，也使學生獲取知識的路徑更加廣闊多樣。翻轉課堂是一種傳統課堂與數字化媒體相融合的重構課堂模式，它將基礎的學習準備從課堂內部轉移到課堂外部，現已在國內外廣泛推行［5，6］。由此，基于翻轉理念的線上線下混合式教學開始被嘗試運用到各類教學當中，目前在醫學人體解剖教學中逐步應用?！熬€上+線下”人體解剖學教學主要是指把人體解剖學教學內容、結構與計算機技術整合在一起，構成自然、和諧的資源整體，讓學生能夠在課前進行自主預習、課后有效回顧課堂知識，根據個人需求進行更有針對性的學習［7，8］。姜東等［9］在斷層解剖學教學中運用了翻轉課堂法，安排學生以小組為單位，先在網絡平臺上進行分組自主學習，學生彼此之間可以督促學習，又能夠互相交流討論，提高預習效率，有了充分課堂準備后，正式課程的知識講授更加流暢，學生能夠作出有效回應，課堂效率明顯提高，學生學習成績也得到提升。Fleagle等［10］及其同事為了提高解剖學實驗課的教學質量，在解剖學實驗室使用翻轉課堂教學法進行了改造，讓學生在課前根據事先的教學目標做好預習，分析教學考核結果發現，由于翻轉課堂的應用，越來越多的學生習慣于在課前做好相關準備，并且在課堂中更加積極和活躍，充分證明了將翻轉課堂教學法應用于系統解剖學實驗課程的有效性。此外，Day［11］對翻轉課堂的教學結果進行了分類分析，他發現，與表現較好的學生相比，翻轉課堂可能會對表現較差的學生的知識獲取和吸收起到更加明顯的提升作用，這也為全面提高教學質量提供了一個參考方案。翻轉課堂使學生能夠充分利用線下的時間與教師或者與其他學生進行交流討論，教師也有足夠的時間為學生答疑解惑，對傳統課堂進行一個補充拓展?；邮降膶W習更能激發學生的學習興趣，幫助其樹立學習信心。有了事先預習的習慣，學生可以在課堂上展示出更多的自信，也希望能夠和老師有更多的互動，極大地活躍了課堂氛圍，對學生學習思路與教師授課思路都能起到發散拓展的作用。然而，翻轉課堂教學模式在很大程度上依賴于課前學習材料和學習目標的設置，需教室篩選出更適合預習所用的學習資料，合理的學習任務，為學生提供必備的基礎知識。與此同時，學生的自律性成了學習效果的一大制約，如何保證每位學生認真完成線下預習，仍是目前存在的一大問題。2．3PBL教學模式。PBL是一種立足于問題的學習方法，教師引導學生發現問題，并獨立自主地解決問題［12］。在解剖教學中采用PBL教學模式，讓學生在探索和解決問題的過程中學習解剖的相關知識，有助于對于人體結構整體邏輯思維的培養，可以充分調動學生學習的主動性，有效提高學生的獨立思考的能力，被廣泛地使用于西方醫學教育中［13］。劉勝［14］在解剖學課堂上實施PBL教學方法，與常規的教學方法相比，能夠有效激發學生的學習興趣、批判性思維、團隊意識以及解決與分析問題能力，提升學生的記憶、理解以及應用能力，并且在最終的考試成績中得以體現。這一實例說明，與眾多科目相同，人體解剖教學同樣適用PBL教學法。2．4OBE教學模式成果導向教育(outcome-basededucation，OBE)理念由Spady率先提出，這一理念強調學生學習的結果，即是否能夠產生學習成果［15，16］。以學習成果為導向，能夠讓學生在學習過程中有更加明確的目標，從而在學習過程中更加有針對性，進行自我評價，及時查漏補缺。龔憲宇等［17］將以OBE理念為指導的教學模式引入系統解剖實驗學教學，基于學習成果來組織教學活動制定多層次教學目標，實行“課堂教學+線上教學+VR實訓操作+實驗教學”的多維度立體化的教學模式，以學生為主體開展人體解剖學實驗教學，并實行多維度的評價考核體系等系列措施，實現了良好的教學效果，同學們的成績較傳統教學法有明顯提高。

3新型人體解剖課堂教學工具

3．13D打印教具。3D打印近年來正在如火如荼地發展，由于人體解剖結構過于復雜，加之解剖實驗室內的人體標本無法供學生長時間觀察學習，越來越多的學校開始利用3D打印技術一比一地還原人體內部結構來進行解剖學的教學。相比傳統的教學模式，3D打印模型的應用能夠給與醫學生對抽象解剖知識的直觀認識，高度仿真的器官和組織，替代實體標本，清晰再現血管、神經及病變組織，提供有效的教學輔助工具［18］。3D打印的標本可以讓學生從各個角度進行觀察、拆解，有助于斷層解剖和局部解剖的學習，避免了教師在課堂上憑空講述，學生難以在短時間內接受大量知識的狀況。尤其是腦血管，這部分血管走行極其曲折復雜，分支多且細，并且缺乏可觀察的實物標本，教師難以通過語言清晰的描述出血管在空間上的曲折走行，學生無法獲得直接的觀感，皖南醫學院應用3D打印的腦血管標本進行教學后，學生掌握了更多的“標本”資源，有效地完成了實驗課的學習［19］。并且，3D打印的標本數量基本不受限制，可以打破當前學生人數過多、標本資源極度不足的窘境，充足的資源供應也能夠減輕教師授課的課堂壓力，讓學生均能自主學習，促進良好學習氛圍的形成。3．2虛擬現實技術。虛擬現實技術(virtualreality，VR)是一種借助計算機集成的技術，綜合了計算機圖形技術、計算機仿真技術、傳感器技術、顯示技術等多種科學，它能夠在多維信息空間上創建一個虛擬信息環境，使用戶具有身臨其境的沉浸感，且具有與周圍環境交互作用的能力，有助于啟發創新思維，沉浸-交互-想象力是VR的三個基本特性，VR技術在醫學領域中應用十分廣泛，它可以建立虛擬人體模型，并借助跟蹤球、感覺手套、HMD充分了解內部各個器官的結構［20］。國內已有許多高校將VR技術應用于人體解剖教學，借助市場上已經開發的解剖系統軟件，學生可沉浸式地觀察人體結構，能全面、直觀、具體地感受人體各部分的三維形態及其空間毗鄰關系，在預習、學習和復習階段均可使用。與傳統的教學模式相比，VR技術參與下的學習更加直觀，科技感十足的沉浸式、交互式的學習模式給學生帶來很大的新鮮感，能夠有效吸引學生的注意力，師生之間更多的互動也使課堂氛圍更加活躍;同時，它基本不受實驗室場地、解剖標本、尸體等的限制，應用起來十分便捷。中國醫科大學建立了虛擬現實仿真實驗室，人體解剖學從原有的觀察式教學轉變成體驗式教學，通過教學實踐有效解決了標本不足及標本對師生健康造成危害、理論與實踐相脫節以及師生互動缺乏的問題，將繁多的知識點交由學生在沉浸式的體驗中學習，解剖結構在腦海中的印象更加深刻，有助于理論知識記憶;同時，教師能夠與學生良性互動，將知識以觀察加講解的方式傳授給學生［20］。Pohlandt等［21］研究使用VR技術根據系統將人體結構進行重組，學生可通過結構解析的方式，將分散的系統拼成完整的人體模型。通過這個重組過程，可逆向模擬傳統教學的解剖過程，幫助學生直觀地認識空間毗鄰結構，又可避免傳統實驗教學中因尸體資源稀缺學生不敢動手操作的問題。紐約西奈山伊坎醫學院的Stepan等［22］將沉浸式VR作為神經解剖學的教學工具，發現VR技術能得到與傳統的教學方法相同甚至更優的教學結果，VR模型在幾個主觀測量中表現優異:參與、享受、有用和學習動機。隨著VR技術在生活中各領域的滲透，學生有了使用該技術的基礎，能夠在解剖課堂中更加熟練快捷地進行知識的學習。通過VR技術參與的沉浸式學習，醫學生獲得了從抽象到具體的學習體驗，有利于獨立構思和自主學習能力的培養，從而激發學習興趣和創新意識。虛擬仿真的教學模式也在一定程度上調動了老師教學的積極性，對于提高教育水平、優化教學方法、完善教學過程、提高教學質量和效率具有深遠的意義，在解剖學教學中具有廣闊的應用前景［23，24］。3．3移動類APP目前，互聯網上由翻轉課堂理念衍。生出了大量適應教學的軟件，例如藍墨云班、雨課堂等應用軟件，這些移動類APP把關于人體解剖學的視頻與圖片等教學資源整理到軟件內或微信公眾平臺當中去，學生可以不受時間、空間限制去學習，結合自己的真實學習進度與需求來選擇相應的學習資源，以此來彌補傳統課堂教學存在的不足之處［25，26］。與此同時，老師可以根據大數據統計來分析學生的學習興趣與知識短板，在課堂上進行補充，適當修改授課內容，大大提高教學針對性。再如慕課、“微課”等網絡在線課程的興起，也使解剖課堂有了向更多方向延伸的可能。學生可以利用課余時間選擇性地學習自己感興趣的內容，充分發揮能動性，對課堂所授的重點知識進行額外的補充與拓展，既可以探索人體結構的秘密、提高對人體解剖知識的學習興趣，又可以拓寬自己的視野，學習到一些課堂中不會提及的“冷知識”。Emily等［27］在研究中發現，相對普通課程來說，在線微課通常更短小簡潔，并且能夠暫停、倒帶、快進和重新觀看，這種短周期、快節奏、自主性強的學習可以有效維持學生的學習興趣。碎片化的學習方式能夠將解剖課堂滲透于學生的生活當中，這對于學生學術視野的拓寬、創新思維的培養大有裨益。陜西中醫藥大學的任文婷等［28］將“微課”用于心臟解剖實驗的翻轉課堂，主要包括了3個階段，即課前微課資源的構建及學生自學、課堂操作討論知識內化、課后總結鞏固記憶，利用“微課”進行翻轉課堂，使學生在課堂中的角色由被動接受轉為主動探索，也提高了學生學習的主動性。醫學人體解剖教學的“微課”選題要精準，設計要創新，主要應用于重點、難點教學內容，一節課針對某一個知識點，在一定程度上解決了重難點授課時間與學生接受程度難以很好平衡的問題，胡裕龍［29］利用系統解剖學“微課”進行實驗教學后，學生普遍反映將此類課程用于重點、難點內容的課堂教學，具有點睛、激發學習興趣的作用;用于課后有利于個性化學習，不受時間和空間的限制，教師普遍反映進行課程制作、“微課”教學，自身的教學技能與知識修養都得到了不斷提高。3．4解剖結構三維立體應用軟件———以3DBody為例。3DBody解剖教學軟件是數字化人體解剖結構三維可視化應用軟件的一種，它具有可視化和易操作等優點，提供了結構的文字注釋、肌肉起止點與動作動畫、斷層解剖學等信息［30］。該軟件可在電腦、手機等電子設備中安裝，學生通過操作可選擇性觀察各器官的形態、內部結構及器官間的相對位置，并且可以做任意角度的旋轉、縮放，從各個角度進行觀察，不同系統中的人體結構可以任意拆解和組裝復原。3DBody中還有解剖名詞的中英文對照，有助于雙語教學，促進學生對專業英語的學習與掌握。其免費版手機教學軟件的出現使解剖教學在智能手機上實現成為現實．長沙醫學院在解剖實驗室安裝了3DBody8．0系統，應用于系統解剖學的教學，以此軟件為基礎改革實驗課教學，通過對2016級醫學影像學專業學生考試成績的全面分析，《系統解剖學》學生成績較往屆同專業學生成績有顯著提高，在整體上提高了學生的學習興趣、動手能力和科學思維能力［30］。商留珂等［31］的研究結果顯示，將3DBody軟件與傳統教學結合起來，對學生解剖學習幫助較大，學生期末成績、各器官解剖結構名稱填寫正確率都高于采用傳統多媒體授課的學生，這說明3DBody軟件輔助教學與傳統教學相比，能夠激發學生學習興趣，增強學生主動學習的能力，提升解剖教學效果。利用解剖結構三維可視化應用軟件進行教學時，教師可以根據課程需要選取人體結構，由系統生成授課課件，這為教師備課和個性化教學提供了極大的便利。而結合軟件進行學習則有利于學生把握人體結構局部與整體之間關系，通過自主查看感興趣的圖像，進行針對性學習，培養學生自主學習的習慣和科學思維能力。3DBody以其靈活性、便利性受到了醫學生的廣泛認可，成為了學生解剖學習的重要工具，打開手機即可觀察到人體的每一塊骨骼、每一條韌帶，幾乎能滿足學生學習的全部需要。教師利用該軟件進行備課、授課，學生借助該軟件進行課后復習，可有效提高學習的效率，解決學生學習中的困難。3DBody教學軟件作為一種有效載體，能夠在解剖學教學中發揮顯著作用，但如何將其與教學過程有機結合，提高有效利用率，與傳統教學模式取長補短，仍需在今后的教學中不斷探索和改進，以期達到教和學的雙贏，使網絡資源更好地為醫學教育服務［31］。3．5三維可視化教學系統———數字人解剖教學系統。“數字解剖”研究最早可追溯到20世紀80年代末美國國立圖書館發起的可視人計劃(visiblehumanproject，VHP)，隨后可視人、虛擬人、數字人等成果在諸多國家問世，2001年這些研究被綜合概括為“數字人計劃”［32］。我國數字人解剖教學系統選取了原第三軍醫大學的人體斷面解剖學課題組的真實人體斷層數據，男、女兩套完整人體斷層圖像數據:男性2110層，精度0．1～1．0mm;女性3640層，精度0．1～0．5mm，該系統結構完整、精準，經過多所高校驗證，是目前唯一以完整中國人斷層為重建依據的數字人解剖教學產品［33］?！皵底秩恕碧摂M解剖教學系統，不僅可以從局部解剖學模塊進入由淺入深地逐層觀察局部解剖結構特點，也可以針對局部的單一結構深入分析。例如，頸部淺筋膜、深筋膜、肌層、脊柱頸段、韌帶、椎管等結構均能直觀的呈現，從而幫助學生對頸部形成立體化印象［34］。教師可以在講授系統解剖學某一內容后無縫轉接到局部解剖學或斷層解剖學的內容;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，可根據場景教學內容和模型空間關系進行逐層剝離或添加［35］。目前國內許多學校都引進了數字人解剖教學系統來完成人體解剖的教學。山西醫科大學劉雪芹等［36］在局部解剖學實驗課程當中應用了數字人模型，就應用效果來看，此教學方法能夠提高實驗課的效率，減少因學生盲目操作造成的尸體浪費，大大增加了尸體的利用率，同時還能提高學生的成就感。上海健康醫學院基礎醫學院引進數字人交互解剖觸控教學系統，搭建了先進的高清數字解剖平臺，完成了對正常人體解剖實驗課程的改革，利用“數字人”進行實驗，通過自控式和體驗式的教學模式，大大激發了學生學習興趣與積極性［37］。吳學平等［38］研究了數字人解剖系統在目標教學中的重要作用，發現這種教學方法不僅使學生從以往的被迫灌輸知識中解脫出來，也使教師和學生有了共同目標給予學生廣闊的自由活動天地，有助于學生創造力的開發?！皵底秩恕钡娜S視圖可以使人體的復雜結構直觀化、抽象結構具體化，使學生從原來的被動接收教師傳授的知識變為主動探索人體結構的奧秘，學習角色從聆聽者轉變為參與者。數字人解剖系統的應用在促進學生主動思考、個性化學習的同時，完成對知識的理解記憶，可以加深學生對人體結構的認知，培養其初步臨床思維能力和創新精神，讓學生充分發揮主觀能動性，以達到良好的教學效果。3．6三維可視化技術在醫學人體解剖教學中的探索。三維可視化技術是近年來醫學領域廣泛應用的新興技術，它能夠通過計算機的特殊算法將醫學圖像重組成三維立體化模型，并可實現全視角、透明化觀察，把人體結構清晰準確地呈現出來。將三維可視化技術引入教學，是計算機技術與教學的深度結合。三維可視化技術將醫學圖像重建成易于人眼直接觀察的三維全視角立體圖形，目前已在臨床中廣泛應用。國外已有學者展開三維可視化技術應用于解剖教學的研究，美國學者MaureenE．Estevez在教學中應用了一種新的三維人體神經解剖學教學工具;Facebook旗下的OculusRift曾在澳大利亞上線過一款沉浸式3D解剖應用。在醫學教育中，歐美國家醫學前沿教育的教學思路是在基礎理論課程中穿插臨床實踐，達到早臨床的目的，并已將理論知識的教學時長縮短到兩個學年。而在國內，將三維可視化技術引入教學還鮮有院校進行嘗試。將三維可視化技術引入人體解剖學的教學，有可能打破傳統教學的超長戰線，改變系統解剖學、局部解剖學、斷層解剖學三步走的模式，將三種解剖學課程分系統進行融合教學，可能是未來醫學人體解剖教學改革的發展方向。綜上所述，我國醫學人體解剖學的教學改革已逐步與國際接軌，不僅在傳統教學模式上做出了改變，還引進了多種新型人體解剖教學工具，適應了“互聯網+”時代下日新月異的教育環境，提高了教學質量與學生的學習興趣。隨著三維可視化等數字技術的持續發展更新，相信不久的將來，在新技術、新工具的支持下，有望將系統解剖學、斷層解剖學、局部解剖學等課程結合教學，優化課程體系，實現教學周期的縮短，真正減輕學生的學習負擔，解決人體解剖系列課程教學間隔過長帶來的知識遺忘問題，進一步提升教學效率。

作者:魯一桐 靳永慧 朱青峰 秦瑞平 耿左軍 單位:河北醫科大學