基于中国数字人的医学基础课程教学研究

【摘要】医学基础课程是医学专业的重要桥梁课程，是后续临床课程的基础。将中国数字人系统运用到医学基础课程教学中，将优化教学过程，增强学生的学习兴趣和好奇心，增强学生对抽象知识的理解，丰富学生对教学内容的感性认识，有利于提高教学效果，真正实现虚实结合、能实不虚、优势互补的新型教学模式。因此，在医学基础课程教学中加快教育信息数字化进程、改变传统的教学模式势在必行。

【关键词】中国数字人 医学基础课程 教学研究

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）09-0232-02

医学基础课程是医学专业的重要基础课、桥梁课，它能够加深医学生对医学基本知识的理解和掌握，为后续临床课程的学习打下基础。随着现代医学水平的不断提高，医疗单位对医学生的要求也越来越高，传统的教育理念已经无法满足现代医学人才的培养需求。因此，积极进行医学基础课程的教学改革，对提高学生的学习兴趣，培养学生创造性思维和自主创新能力具有非常重要的意义。

1.国内外数字人的发展及应用

1989年，美国第一次提出“可视化人体计划”，并于1994年顺利获得首例三维人体结构数据集。随后，2001年韩国科学家获得了第二套人体标本数据。2002年，第三军医大学张绍祥教授完成了中国首例“可视化人体”的数据采集工作，并公布了该人体结构数据集，中国因此成为第三个拥有人体数据集的国家。

“可视人”技术为国内外医学学者进行医学基础课程教学工作提供了真实、立体的模型，促进了现代数字解剖学的发展。如德国汉堡Eppendorf大学开发了Voxel-Man虚拟人体系统，解剖过程的模拟只需一个头盔显示器即可，在屏幕上可以直观、立体的观察组织、器官、骨骼、肌肉甚至血管、神经、腔隙等。学习者可以通过测量、旋转、逐层对标本进行观察，更加直观、形象地的学习人体的各个部分[1]。世界著名的虚拟研究机构加拿大卡尔加里大学的研究者在一个黑暗的房间里，通过虚拟成像技术成功制造了一个比真人还大的3D虚拟人体洞穴，通过投影机在黑暗房间的地板和墙壁上对虚拟人体进行展示，能够全方位观察人体各个部位和组织、器官，甚至可以进行一些虚拟实验。该机构打算进一步模拟人体的动态生理过程，如呼吸作用、循环系统等，使学习者能够对人体内部生理过程进行动态追踪[2]。

ECVH中国数字人系统由山东易创电子有限公司选取第三军医大学人体断面解剖学课题组的男女两套真实、完整人体断层图像数据：男性2518层，精度0.1mm～1mm；女性3640层，精度0.1mm～0.5mm[3]，在山东大学医学院、第三军医大学等院校断层解剖学专家的指导和帮助下历时多年成功开发，是目前唯一以完整中国人断层为重建依据的数字人解剖教学系统。该系统将传统的解剖实验课和先进的计算机虚拟仿真技术相结合，为学生提供了一种新颖的学习环境，在很大程度上缓解了解剖学实验教学中教学成本高、尸源匮乏、标本易损耗、甲醛污染、标本形象性局限及课时紧张等问题[4]，为开展“绿色”实验教学，降低成本和风险提供了保障，标志着传统古老的解剖教学迈向了一个新的时代。

2.中国数字人系统在基础医学中的应用前景

目前，國家教育方针大力提倡虚拟仿真技术的应用，尤其是在实践教学中开展虚拟技能培训、虚拟医院、虚拟工厂等，以提高学生的职业素养和综合能力。教育部《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》、《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》文件以及教育部《关于开展2014年国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高厅函﹝2014﹞30）等文件均提到“加快教育信息化进程，全面提高现代化信息技术在教育系统中的应用水平”。因此，在我国加快教育信息数字化进程、改变传统的教学模式势在必行。

ECVH中国数字人系统，人体解剖结构模型精准、完整；合成后的矢状面和冠状面结构图像清晰；目录和结构操作方便，并能进行双屏显示和立体显示，是中国人人体特征的完整数字人解剖系统。该系统既可供解剖学课堂教学使用，也可供学生网络自学和临床医生参考，学生、教师等可通过局域网和互联网远程使用该系统，通过解剖结构目录可以非常方便的找到人体2800多个人体结构，关键点的中英文标注。

ECVH中国数字人系统由教师端、学生端、高清解剖互动系统和平衡臂式无影灯等组成，可以很好地辅助系统解剖学、局部解剖学和断层解剖学的教学以及学生的自主学习。系统解剖学模块，可以实现虚实结合，配合多点触控操作可实现对三维模型任意角度旋转、拖动、平移、缩放、透明度调节、结构隐藏、显示、分离及着色，能够实现仰视、俯视等观察效果，各结构都有中英文名称及标准发音，预置位存储等；局部解剖学模块可通过剥离功能和透视功能对数字人体实现由浅入深的各层次结构的显示，可以帮助学生全面立体的了解人体结构，建立局部的层次概念和各结构的毗邻关系；断层解剖学模块可以实现人体断层浏览，通过拖动冠状面、矢状面和水平面三个虚拟切面对三维模型进行切割得到任意位置的断面图像，利用高亮显示功能识别断层结构，迅速获取该结构的中、英文名称，并显示其在三维人体中的位置和形态。如循环系统中血液循环的过程，通过数字人系统就可以非常形象、动态的显现出来，这在真实的人体标本上是无法体现的。另外，学生可以通过数字人系统对标本的内部构造进行观察，比简单的解剖示教模型更清晰、更直观。

因此，将中国数字人系统运用到医学基础课程教学中，将优化教学过程，增强学生的学习兴趣和好奇心，增强学生对抽象知识的理解，丰富学生对教学内容的感性认识，有利于提高教学效果，真正实现虚实结合、能实不虚、优势互补的新型教学模式。

3.小结

虽然近几年虚拟仿真产品已经有所开发，中国数字人系统也已基本开发完善，但将其真正地运用到实际的教学过程中尚属不多，还有待进一步探索、完善。相信，随着时间的推移、技术的日臻完善，中国数字人虚拟仿真系统在医学基础课程教学领域会得到越来越广泛的应用，发挥越来越大的作用，将会成为医学基础课程教学史上具有划时代意义的事件。

参考文献：

[1]KATAVIC V. VOXEL-MAN 3D Navigator[J]. Croat Med，2008，49（1）：131-133.

[2]李森，张力等. 虚拟现实技术在医学教育应用中的新进展[J]. 中国医学教育技术， 2012，26（3）：302-305.

[3]张绍祥，王平安等. 首套中国男、女数字化可视人结构数据的可视化研究[J]. 第三军医大学学报， 2003，25（7）：563-565.

[4]孙晓明，成艳丽等. 虚拟技术在解剖实验课中的应用探讨[J]. 课程教育研究， 2015，7：216.