解剖学教学的科技改革

廖君 夏兴 何倩 陈安 李新华

摘  要 解剖学是一门古老的基础医学学科。随着科学技术的进步与发展，需要将先进的教学理念与高科技教学手段相结合，完成解剖学教学的科技改革。

关键词 多媒体;微课;3D打印;医学影像技术;三维计算机;数字人体模型;虚拟仿真;解剖学

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2019）06-0091-03

Science and Technology Revolution of Anatomy Teaching//LIAO

Jun， XIA Xing， HE Qian， CHEN An， LI Xinhua

Abstract Anatomy is an ancient basic medical subject. During the

progression and development of the scientific techniques， it is nece-ssary to combine advanced teaching ideas with high-tech teaching methods. And the technical reform of anatomy curriculum should be proceeded.

Key words multimedia; micro course; 3D printing model; medical imaging technology;three dimensional; digital body model; virtual reality; anatomy

1 前言

解剖学是一门古老的学科，是医学专业发展的基石，是人类医学研究拓展和深入的重要保障。课堂讲授的传统解剖教学模式，填鸭式讲授下的学生被动接受，导致在知识内容接纳程度及应用能力上存在不足。因此，解剖学教育工作者一直致力于教学改革和探索。科学技术飞速发展的今天，将先进的教学理念与高科技教学手段结合，能增强理论与实践教学的广度和深度，增加学习的趣味性，取得意想不到的教学效果。

2 解剖学教学技术的应用与更新

多媒体及微课技术  多媒体教学技术的应用，最早出现在20世纪80年代，电子媒体如幻灯、投影、录音与课堂教学结合。20世纪90年代，随着计算机技术的发展，多媒体教学软件能更好地将文字、图片、声音结合开展教学活动。

解剖学是一门研究正常人体形态结构的科学，专业术语约占整个医学术语的1/3，学习的主要任务就是辨结构和记术语。传统教学注重知识的灌输，教学手段比较单调，学习过程中学生容易疲倦。解剖學多媒体课堂演示教学将结构知识点以图片形式展现，使形态结构更为直观，重点突出。但是，多媒体课堂演示的程序性和刻板性的缺点在长期实践过程中体现出来[1]。

为增强多媒体教学的灵活性和互动性，教学软件的设计开始重视训练和考核学生的能力，强化课堂知识的掌握。为更好地实现教学反馈，教师通过交互平台完成学生学习过程中的疑问解答，通过练习提交进行过程评价，实现教与学的结合。学生也可以通过多媒体CAI网络教室进行个别化自主学习。针对美国德州、纽约州、密歇根州等各州医学院校学生及教师的调查表明，97.5%的被调查者认为，在神经解剖知识点学习过程中，多媒体计算机辅助教学效果优于传统教学[2]。解剖教学的多媒体应用是目前常用的教学方法，已逐渐被师生广泛接受，多媒体制作过程中根据教学大纲的要求设计教学内容，文字精简，图片清晰，重点突出，详略得当。

随着移动互联网的迅速发展，微课教学开始流行。以流媒体的形式展示围绕某知识点的教学模式被称为微课。微课可以通过网络传播，是一种微型的教学视频，针对某个知识点，时长设计一般为5～8分钟。解剖学教学中的微课教学模式，对课堂中的重点、难点进行解析。随着现代信息技术的进步，网络上提供了丰富的教学资源，微课依靠网络条件能更快地传播共享信息。解剖学微课可以通过教师讲述、多媒体演示等多种模式呈现，着重围绕一个知识点讲解。如微课讲解肝内外胆道，依据胆汁生成及排出通道，从形态结构到功能及临床病症视频展示、解析说明，使内容深入浅出、通俗易懂。通过微课教学，将解剖学复杂的知识分解成重点突出的教学片段，支持课堂授课的知识强化及课后的个性化自主学习。

解剖学多媒体及微课教学符合医学高等院校教育网络化发展的趋势，增强了学生的学习兴趣，提高了教学质量。

3D打印技术  3D打印技术出现在20世纪80年代末，是以数字模型为基础，通过逐层打印的方式来构造物体。这一技术在医疗、建筑模型、汽车等各个领域被广泛应用。基于医疗检测的人体3D扫描，按局部分割，再通过3D打印机进行打印，可获得人体包括四肢、胸腔、腹腔、头部、颈部等逼真的打印成品。2011年以来，3D打印的外科应用在颅部、口腔颌面部和心胸专业中占比较大，而关注内容主要包括软件、打印技术、打印材料及时间、成本[3]。传统的解剖尸体标本会因储存方法不当导致器官变形，影响教学效果。目前，3D打印的解剖教学标本模型结构清晰细致，制造过程中主要使用树脂和塑料并加入色彩，模型的质地和颜色与真实器官非常接近。3D打印技术制作的标本模型适用于解剖学实践教学，实践教具的来源及教学方法改革是解剖学教学工作者探索的重要内容。

传统实验教学中使用的解剖模型粗糙失真，防腐剂浸泡标本容易变形，实践操作时防腐剂的接触直接危害教师和学生的健康，解剖标本制作和维护成本高，而且初学者容易产生畏惧心理，这些都是需解决的问题。根据系统解剖、局部解剖及断层解剖实践教学需要，对3D打印解剖学教具精度的增加、打印材料的改进提出更高的要求。局部解剖学重点突出解剖操作，3D打印解剖学教具如果能在材质及细微解剖结构上达到学生动手操作标准，有望逐渐取代传统的解剖学教具。

医学影像技术  医学影像学是通过影像技术方法为医学服务的学科，包括放射、B超、彩超、CT、核磁共振等技术，广泛用于临床诊断。超声影像是指通过高科技电子工程技术对超声波发射、接收、转换及分析、处理，对人体软组织形态结构与功能状态显像。人体结构的无创显现可以通过以上技术来实现。在系统解剖学的基础上，断层解剖学及医学影像学等同样是医学生学习的重要课程。超声影像及放射技术因通过不同原理显影人体各部位器官结构，因此作为解剖辅助教学的有利工具，在学习过程中加入超声影像及放射各器官图片进行辨认。如在讲授系统解剖学运动系统骺软骨知识点时，可以将成年人与未成年人长骨X光图片进行比较教学，讲解骺软骨位置及显影特点。讲授病理状态下超声影像及放射显影的结构变化，既能加深学生对所学基础的掌握程度，又能拓展临床知识，提高学习兴趣。

在教学方法改革调查中，108名大学一年级医学生尝试接受甲状腺知识点超声影像教学，其中87.0%的学生反映学习过程简单易懂，90.2%的学生评价教学方法有效[4]。放射及超声影像技术可获取大量数据，通过三维软件技术重建三维图像，为医学教育及医疗诊断提供更先进的方法和手段[5]。

三维计算机数字人体模型与虚拟仿真技术  三维可视化技术是利用二维切片图像重建三维图像模型并进行定性及定量分析的技术。通过CT及磁共振技术收集活体二维的连续、完整、细致的图像数据，能重建更加真实的三维图像模型[6]。

从课本上的插图、解剖图谱到课堂教学的手工画、挂图、幻灯片，解剖教学视图可以帮助学生辨认和记忆结构名称。

二维图片教学存在一定的不足，学生实验课后反映即使解剖结构在图片上能准确辨识，而在实物标本或模型上仍然辨认困难，其主要原因是二维图像与三维立体结构间存在较大差异。二维图片只展示一个切面，因此，在识别这类图片时需先确定这张图片所在人体空间结构中的具体方位。这也是形态结构学习过程中的难点。而三维图像模型可直接展示立体空间构造，直观易懂。计算机人体模型经历了从20世纪60年代开始出现的程式化模型到80年代的体素模型及可变性边界表述模型的进阶。全世界各研究团队通过收集解剖学信息数据制作三维模型，开发新型软件。目前，医学人体三维模型已经应用于解剖、生理、针灸等形态学教学。

虚拟仿真（VR，Virtual Reality）技术作为游戏开发软件为大家所熟知，其实用于解剖学教学同样是一种很好的教学手段。在解剖结构及功能的呈现上，VR显示出很大的优势[7]。人体各器官结构毗邻及空间相互关系非常复杂，是解剖学习的重点和难点。VR技术可以实现解读人体复杂机构的状态，通过VR头套式设备完成试听体验。目前，三维技术主要通过三维计算机模型实现，在空间结构展示及直观性感受上不及虚拟仿真眼镜及耳机。三维计算机模型的另一个缺点是立体空间成像的深度无法达到。但也有研究者提出，VR演示时信息量过大，初学者短时间内的学习成效不明显[8]。对于初学者来说，他们更能接受通过文字及理论推理而来的新知识，VR则要求具有较高的视觉空间能力。因此，教学需结合使用三维计算机模型与虚拟仿真技术，而VR技术在解剖教学中的应用应针对不同学习对象，设置不同的学习内容及难度，这也是对VR技术实际应用的挑战。

3 结语

时代在进步，科技在发展。解剖学教学不再仅仅是枯燥的理论基础知识的讲授。解剖学教学方法的改革突出实践教学，而解剖学教学手段的改革紧跟科技前沿：结合多媒体及微课教学，使解剖学理论知识讲述图文并茂、重点突出;运用3D打印技术改良解剖学实验教学教具，不断改善实践教学环境;医学影像技术中超声影像及放射技术辅助教学，结合临床，增强学生学习兴趣;通过科技重建可视三维立体人体模型，虚拟仿真技术将学生的解剖知识学习结合视、听感受，使纸上谈兵般的理论学习变成跃然眼前的真实体验。解剖学教学改革旨在不断提升教学质量，为国家培养更多的优秀医疗工作者。科学技术的进一步发展和应用将打开解剖学教学改革的新篇章。■

参考文献

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[2]Gould D J，Terrell M A，Fleming J. A Usability Studyof Users Perceptions Toward a Multimedia Computer-Assisted Learning Tool for Neuroanatomy[J].Anatomi-cal Sciences Education，2008，1（4）：175-183.

[3]Hoang D， Perrault D， Stevanovic M， et al. Surgical applications of three-dimensional printing： a review of the current literature & how to get started[J].AnnTransl Med，2016，4（23）：456.

[4]Carter J L， Patel A， Hocum G，et al. Thyroid gland visualization with 3D/4D ultrasound： integrated hands-on imaging in anatomical dissection laboratory[J].Surg Radiol Anat，2017，39（5）：567-572.

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[7]Yammine K， Violato C. A meta-analysis of the edu-cational effectiveness of three-dimensional visuali-zation technologies in teaching anatomy[J].Anatomi-cal Sciences Education，2015，8（6）：525-538.

[8]Luursema J M， Vorstenbosch M， Kooloos J. Stereop-sis， Visuospatial Ability， and Virtual Reality in Anatomy Learning[J].Anat Res Int，2017：1493135.