解剖学虚拟仿真教学平台的建设与展望

陈晓佳，郭金华，李林科，崔晓军

（广东医科大学东莞校区，广东 东莞 523808）

（*通讯作者：崔晓军）■

以网络化的虚拟仿真技术为基础的教学方式逐渐成为世界教学发展的一种趋势，从2012年起，以美国斯坦福大学和哈佛大学为代表的一批知名高校构建了MOOC形式的网上教学形式，2013年8月13日，教育部高教司发文在全国构建国家级虚拟仿真实验教学中心，从国家政策上给予网络化的虚拟实验仿真技术发展提供支持。在此背景下，结合本学科特点，我们探索构建以网络为纽带，以解剖学虚拟仿真教学资源为内涵，以方便学生学习人体解剖学为宗旨的解剖学虚拟仿真实验教学平台。

1 解剖学虚拟仿真实验教学平台建设的必要性

学好解剖学对学生乃至临床医生都非常重要。随着医学院校扩招，目前标本资源比较稀缺，在医学教育上，很难做到每名学生都有机会自己解剖一具标本，特别是神经系统方面的标本，制作难度大，标本很容易受到破坏。另外，大体标本需要特殊的保存环境和场地要求，限制了学生自主学习。通过虚拟仿真资源，可以很好地解决以上问题。

以虚拟仿真“数字人”代替传统尸体标本，可以实时、动态、全方位地观察解剖结构的三维形态及其空间毗邻关系；可以无损、无限次使用，节约尸体和标本，降低教学成本；可以不受时间和地点的限制；具有较强的新颖性和趣味性，更能增强学生学习解剖学的兴趣；可对数字模型、知识点进行任意组合，满足系统解剖、局部解剖、断层影像解剖的教学需求；依托网络技术，学生可在宿舍访问虚拟仿真资源，消除了学生学习解剖学的时间和空间限制。同时，学生在进行实际解剖操作之前，在虚拟解剖软件上进行预实验，当进行实体解剖操作时，学生将更有目的性[1]。

2 解剖学虚拟仿真教学平台资源

2.1 虚拟仿真实验室

2.1.1 软件资源 我们引进山东易创数字人电子科技公司开发的“数字人解剖系统”，该系统可实现现实与虚拟的对比结合，有利于学生学习和记录，可实现对三维模型任意角度拖动、旋转、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功能解释。人体断层浏览（可通过拖动横、矢、冠3个方向的虚拟切面对三维模型进行切割得到任意位置的断面图像，能够任意放大、缩小、平移等，可保存截图）可供医学影像学教学使用。该软件包含人体九大系统的结构，可显示五千多个解剖结构的三维形态。

软件主界面分系统解剖学、局部解剖学、断层解剖学、解剖学微课和自主学习5个模块。其中断层解剖学模块是目前国内最清晰且提供CT影像、真实断层图片及全身辅助定位的软件，使初学者能够在学习断层解剖的同时可以快速定位；解剖学微课模块提供了大量的真实标本局部解剖视频，可供学生在实验课前预习，课后复习[2]。

易创“数字人解剖系统”软件只能在电脑使用，目前尚未研发移动版，为了方便学生在教室和宿舍使用解剖虚拟仿真教学资源，我们又引进上海桥媒信息科技有限公司开放的专业版“3D Body”人体虚拟解剖软件，该软件较目前手机应用市场的免费“3D Body”软件更加细致和全面。软件开发了移动版本App，学生可在手机、平板电脑上使用。

易创“数字人解剖系统”软件和上海桥媒信息科技有限公司“3D Body”人体虚拟解剖软件相辅相成，使学生能够随时随地地使用虚拟解剖教学资源。

2.1.2 硬件建设 在系统解剖学实验室基础上进行改造和装修，建设解剖学虚拟仿真实验室。根据易创“数字人解剖系统”软件运行环境要求，购置戴尔erEdgeR420服务器和联想启天M4360电脑作为学生端，电脑均为Windows7 64位操作系统，运行内存4G。在教师端电脑、服务器、学生端电脑间构建虚拟仿真实验室局域网。

根据我校一校两区的实际情况，解剖虚拟仿真实验室服务器通过专用光纤连接到学校中心机房，依托我校湛江、东莞两个校区的1 000 M光纤骨干网，湛江、东莞校区网络通过1 000 M DWDM光纤链路联接，综合布线系统主要采用Avaya系列产品，全校两区共安装数字信息点约19 900点，模拟信息点约3 000点，可满足两个校区学生访问解剖学虚拟仿真实验室服务器，同时，学校非直属附属医院通过VPN专网接入校园网，访问解剖虚拟仿真实验室服务器中的虚拟仿真教学资源。

2.2 互动解剖实验室

2.2.1 软件资源 引进易创“高清录播解剖互动系统”，该系统可实现解剖过程可全程录像，系统采用全高清1 920×1 080分辨率的视频采集、传输、存储和编辑。通过互动软件完成各路高清视频的直播、转播及网络点播；系统可提供定位标记，将实验室大体标本结构呈现在理论课教室，在理论课前在系统上对实验室解剖台上的标本结构进行标记，在理论课教室通过网络访问控制“高清录播解剖互动系统”硬盘摄像头，可将预先标记号的结构展示出来，提高了教学效率。

2.2.2 硬件建设 购置84寸数字人解剖系统教师端，内置易创数字人解剖系统V3．5专业版，教师在授课过程中可以形象直观地讲解人体三维结构，通过随手画的方式强调相关知识点，也可以进行课件、图片及视频放映，既可用于虚实结合的实验教学示教，又可用于教学标本视频采集展示。可升降解剖台、高清硬盘录像机、平衡臂式无影灯等构成了标本影像采集单位，可实现标本不同角度高清的影像采集。

2.3 省级精品资源共享课

解剖学虚拟仿真教学中心目前建设有系统解剖学和局部解剖学两门广东省精品资源共享课程。高速发展的网络信息时代，让优质教学资源共享成为可能[3]。网站主要内容有：教学视频栏目，展示了系统解剖学、局部解剖学教学视频，参与视频录制的教师均为本教研室教学骨干；精品图片栏目，展示了本教研室教学过程中制作的经典教学标本采集的图片，经过几十年的积累，图片展示结构几乎涵盖了教学大纲要求掌握的所有结构；在线测试栏目，根据不同专业、不同层次的学生，我们研发了在线测试系统，学生可根据学习进度自行在系统进行测试，了解自己对知识的把握程度。为迎合新时代“95后”学生获取知识方式，我们在课程网站的基础上，开发了“移动微课堂”，让学生可以在手机上访问课程网站内容，拓展了资源共享的方式。

2.4 新媒体资源

随着网络技术的发展和普及，新时代学生获取知识的途径已经不再局限于课堂上教师的讲授和自己课后查阅纸质文献资料。新媒体知识的碎片化传播更能迎合新时代学生获取知识的方式[4]。在此背景下，成立广东医科大学“李哲人体工作室”，通过微博、微信、网络直播等新媒体主流形式，利用虚拟仿真软件，制作人体解剖微课。目前“李哲教你学解剖”的微博粉丝达68万，微信公众平台18万，录制的视频1年有9 400万阅读量。“李哲人体工作室”是目前国内首屈一指的自媒体解剖学学习平台，年阅读量在1．8亿。

3 问题与对策

构建解剖学虚拟仿真教学平台网站，整合平台优质教学资源，实现了优质教学资源的共享。然而，在建设和使用过程中，我们也碰到了不少问题及技术瓶颈，经过不断摸索、总结、再实践、创新，采取了一些对策。

3.1 虚拟仿真资源的选择

平台资源丰富，学生很难在较短的时间内熟悉平台资源，从而选择适合自身需求的学习资料，给学生造成了选择上的困难及时间浪费。

针对以上情况，我们要求学生在使用解剖虚拟仿真教学平台之前，均需到虚拟仿真实验室进行培训，包括虚拟解剖软件的使用方法、常用快捷键的介绍、虚拟解剖软件每个常用键的功能等，目的是使学生尽快熟悉虚拟解剖软件；对山东易创数字有限公司开发的数字人和上海桥媒信息科技有限公司开发虚拟解剖软件3D Body两个虚拟解剖软件特色的介绍，使得学生在运用虚拟解剖软件学习的时候，能根据实际需要选用软件。

3.2 构建知识体系

在通过新媒体获取知识的过程中，由于知识的碎片化，学生很难构建系统的学科知识体系。学生过分依赖虚拟仿真软件，导致学生动手能力下降[5]。对此，我们通过在上课时，引导学生进行系统学习，反复强调人体解剖学学习必须从整体出发，学习人体九大系统，再由浅入深，学习局部结构，最终构建局部结构联系整体功能的临床解剖学知识体系，为以后学习临床课程打下坚实基础。为防止学生过多依赖虚拟仿真资源，而忽略实体标本学习，我们坚持在学期末进行实体标本考试，以考促学。

3.3 人才建设及资源推广

一种新的教学方法的推广，关键在于教师的认可度。解剖虚拟仿真教学平台建成之初，有些教师不信任虚拟仿真教学资源，导致虚拟仿真教学资源功能没有得到体现；有些教师过分依赖虚拟解剖，脱离实际解剖操作，导致学生动手能力差；同时由于医学院校教学人员均缺乏信息技术知识背景，导致平台管理和维护长期滞后。软件开发参与度底，虽然直接购买商业公司开发的软件可以缩短虚拟仿真教学平台建设周期，但是软件跟实际教学需求不匹配，甚至这些软件有些结构的细节不够清晰，结构标识错误，导致教师对软件的不信任，从而不愿意使用该软件进行教学。学生则会受到软件的误导，从而导致学生错误地理解解剖结构[6]。

针对上述问题，我们发动年轻教学骨干率先在教学中推广使用，经过一学期的推广，教学平台资源深受学生喜爱。2015年在我校东莞校区临床医学、口腔和法医学专业341位学生关于虚拟解剖软件在解剖学的学习中应用的必要性、重要性、实效性等方面的调查问卷中，80%的学生认为，虚拟解剖软件在解剖学的教学和自学中很有必要；有92%的学生认为，通过虚拟解剖软件的剥离功能和透视功能对数字人体实现各层次结构的显示，对建立局部的层次概念和各结构的毗邻关系起到很大的作用。

为增强资源的准确性及实用性，我们在日常教学活动中，收集学生和教师发现的虚拟仿真软件错误和反馈的意见，在学期末进行汇总，及时反馈给软件开发公司。对发现软件错误的教师和学生进行奖励，激发学生使用平台资源的兴趣。

3.4 资源共享瓶颈

目前本平台资源共享范围覆盖了两个校区及学校直属和非直属附属医院，极大地方便了在校生和附属医院临床医生对资源的使用，打破了学习解剖学的时间与空间限制。但因为涉及网络安全及患者隐私问题，目前资源共享只能实现单向共享，即“学校→医院”模式，导致附属医院影像科丰富的医学影像资料，如CT、MRI、DR等不能共享到学校[7]；平台不能访问医院手术室录播系统等。

4 解剖学虚拟仿真教学平台建设及展望

近几年来，国家投入大量财政资金，支持全国各大高校建设了两百多所虚拟仿真教学中心，利用解剖学虚拟仿真资源进行教学辅助已成为未来解剖学教学发展的趋势，我们应该顺应这种趋势，本着“虚实结合、能实不虚、资源共享”的原则进行实践和建设。但是目前各虚拟仿真教学中心建设水平参差不齐，有些学校为了申报进行资源拼凑，导致资源整合不合理，资源使用效果差；各个虚拟仿真实验教学中心建设重复率高，例如在形态学方面，基本都是购买主流公司产品，导致了财政资金的浪费；虚拟仿真教学中心缺专业、专职技术人才，使得教学中心建成后缺乏维护及更新[8]。

因此，在注重建设虚拟仿真教学资源的同时，也应该注重资源的共享和平台管理人才的培养。在资源共享方面，不应该只满足于在校内及附属医院之间的双向共享，应该与本地区所有相关高校建立起资源共享机制，建设区域性的学科虚拟仿真教学平台，避免资源建设重复；在平台管理人才培养方面，应该注重培养管理人员的网络信息技术能力，派遣管理人员进修相关技术，并定期到软件开发公司进行学习，保证平台运行的高效性和先进性。

参考文献：

[1]刘琼，张韦深，龙天澄，等．对虚拟仿真实验室建设的再认识---基于“第三届高等学校国家级实验教学示范中心建设研讨会暨虚拟仿真技术与教学资源建设论坛”[J]．中国医学教育技术，2017（2）：162－165．

[2]吴毅，宋艳，方彬吉，等．基于中国数字化人体的虚拟解剖学系统的建立[J]．解剖学杂志，2017（1）：44－46．

[3]滕迪，张嵩，隋娜娜，等．基础医学精品资源共享课网络平台建设的探索与实践[J]．中国继续医学教育，2016（8）：20－21．

[4]王兰兰，李瑶，肖倩．新媒体信息技术在我国医学健康教育中的应用趋势分析[J]．护理研究：下旬版，2017（4）：1481－1484．

[5]周丽妲，王潇伟．大学生碎片化思维引导与整合路径探析[J]．山东理工大学学报：社会科学版，2017（2）：93－96．

[6]沈雷，何军，马勇，等．促进虚拟人体解剖实验教学效果提高的策略研究[J]．继续医学教育，2016（1）：75－77．

[7]饶利兵，杨懿农，谢正兰，等．断层影像解剖学实验室的建设与思考[J]．解剖科学进展，2013（5）：491－493．

[8]刘琼，张韦深，龙天澄，等．国家级生物医药虚拟仿真实验中心建设现状与思考[J]．中国医学教育技术，2017（1）：15－18．