虚拟互动实验室在人体解剖学实验教学中的应用

刘晓东，温雯静

1 漯河医学高等专科学校解剖教研室；2 漯河医学高等专科学校微生物与免疫学教研室，河南 漯河 462002

虚拟互动实验室在人体解剖学实验教学中的应用

刘晓东1，温雯静2

1 漯河医学高等专科学校解剖教研室；2 漯河医学高等专科学校微生物与免疫学教研室，河南 漯河 462002

虚拟互动解剖实验室具有优化教学资源、激发学生兴趣、有害刺激较少、提高学习效果等特点，与传统教学模式相比具有明显优势。

虚拟互动实验室；解剖学教学，实验教学

在我国医学人才培养规模日益庞大，医学院校教学资源特别是解剖教学资源日益匮乏的背景下，使用计算机，声光电等高科技技术建立的虚拟互动实验室在人体解剖实验教学中具有优化教学资源、激发学生兴趣、有害刺激较少、提高学习效果等特点，与传统教学模式相比具有明显优势，值得推广和应用。

1 虚拟互动解剖实验室的基本特征

现在医学院校生源越来越多，而解剖学实验教学教师日益减少，由于人体标本来源非常有限，各个医学院校都面临着标本陈旧，老化，损坏严重，且日益匮乏的境界。如何利用有限的教学资源更好地为学生服务是一个紧迫的课题。利用计算机等现代科技建立虚拟互动解剖实验室可以有效地解决这个问题，其所应具备的基本特征有：（1）逼真，指可以产生高度仿真的三维图像，可以实现逼真的视觉效果。（2）互动，指可以进行人机对话，师生对话交流的即时性。（3）节约，指利用有限的教学资源（教师，教室，标本仪器等）可以达到让更多学生有效学习的效果。

2 虚拟互动解剖实验室的实现

我们教研室与生物公司合作在构建虚拟数字人模型[1]的基础上利用计算机软硬件的支持构建出虚拟互动实验室。

2.1 软件

包括虚拟数字人软件，投影显示软件，电子白板演示软件和虚拟互动软件等。

2.2 硬件

主要是高性能计算机，高存储量数据库存储和处理设备、大尺寸高分辨率显示设备、高清晰投影设备、电子白板设备、高清晰图像摄取设备、人机互动设备和师生互动设备等。

2.3 主要实现功能

（1）在计算机上进行虚拟数字人的演示和讲解时可以在相关设备显示图像和播放声音。（2）在电子白板上进行图像演示和讲解时可以在相关设备显示图像和播放声音。（3）在对标本或模型进行演示和讲解时可以在相关设备显示图像和播放声音。（4）实现人机互动和师生互动。

3 虚拟互动解剖实验室的应用优势

3.1 优化教学资源

随着医学院校招生规模的扩大，教学资源显的日益匮乏，主要表现在标本不足、尸源紧张、人均教师数量下降、教学设备不足等。利用虚拟互动解剖实验室可以有效缓解资源压力，优化教学资源，例如我们利用高清晰图像摄取和高清晰投影显示设备可以实现一个老师标本演示或者尸体解剖时,全部实验室的学生均可以观看到图像和听到老师的讲解，并可以随时与老师互动交流，达到最大效率利用资源的目的。

3.2 激发学生学习兴趣

传统的解剖学教学往往止步于标本展示和二维挂图，数字人技术结合现在声光电设备可以动态展示每一个系统和器官的形态结构和毗邻关系等，并可展示之间的机能关系，可以有效激发学生的学习兴趣。例如在展示肋间肌群与呼吸运动的关系时，传统教学往往靠教师口口相传和学生的抽象理解，而利用虚拟数字人技术可以形象地进行演示，达到逼真和直观的学习效果。

3.3 减少有害刺激

传统的实验教学必须使用尸体标本进行展示，而这些标本大多进行过福尔马林的浸泡，教学过程中散发的刺激性气味具有致癌性,且对眼角膜和呼吸道粘膜等具有刺激性，学生们也有一定的抵触情绪，影响教学效果。虚拟实验室多进行数字人教学，有限使用标本，可以减少有害刺激，减少对人体的危害。

3.4 提高学习效果

使用虚拟互动实验室可以进行预习、多角度展示、复习、人机互动和师生互动，并可根据教学需要进行习题自我测试，学生学习兴趣高，学习方式多样化，学习效果好。速发展，将该技术与传统的尸体操作相结合，必定可以让学习者达到理想的学习效果。

4 总结

虚拟实验室技术是一种新型的教学技术，虚拟解剖互动实验室技术是将数字人技术与现代科技手段相结合的一种教学模式，目前已在国内多所医学院校推广应用，取得了良好的教学效果[2]。但虚拟实验室技术还存在着诸多不足，例如不能让学生亲自操作尸体解剖[3]，虚拟展示技术展示“标准”不能覆盖标本的差异化和变异等。笔者认为虚拟实验室技术以其诸多优势必将在解剖学实验教学中迅

[1]唐宁，李泽宇，刘畅，等. 构建高分辨率中国数字人男性数据集[J].医学生物力学，2006，21(3): 179-182.

[2]刘光久，张绍祥，谭立文，等. 数字化人体图像和三维模型在解剖教学中的应用[J]. 局部手术学杂志，2011，20(2): 210.

[3]赫海峰. 虚拟现实技术在解剖实验教学中的利弊分析[J].基础医学论坛，2009，13(1): 59-60.

G642.4

B

1674-9308（2014）02-0100-02

10.3969/J.ISSN.1674-9308.2014.02.070