基于数字人的“四结合”教学法对影像专业断层解剖学教学改革的研究

李新爱 田庆新 付世杰 褚 杰

1.济南护理职业学院解剖学教研室，山东济南250102；2.山东中医药大学附属医院放射科，山东济南 250011

断层解剖学是用断层方法研究人体在水平面、矢状面、冠状面等断面上器官的位置、形态、毗邻的科学，是随着CT、MRI、B超等医学影像技术的发展而产生的一门新兴学科。断层解剖学是医学影像专业重要的基础课程，也是学习影像专业课的桥梁。

断层解剖学断面多，每个断面的结构复杂，相邻断面的结构相似但又有差别，知识抽象难懂又枯燥。传统的教学方法是教师利用多媒体课件、人体标本及塑料模型讲授。高职学院影像专业文科生多，空间想象能力弱，对于需要空间想象的断层解剖结构及毗邻关系难以理解，而且大量的解剖标本观察也让学生产生抵触心理，因此运用传统的教学模式学生学习起来难度大、记忆困难，考试成绩低，影响了教学质量和学生学习的积极性。

近几年，在断层解剖学教学中采用“数字化虚拟人”（以下简称“数字人”）的教学改革有一些成功的的案例[1-2]，为了解决断层解剖学教学遇到的瓶颈问题，我校引进数字人软件，针对学生特点，在断层解剖学教学过程中我们总结应用了基于数字人的“四结合”教学法，提高了学生的学习兴趣和解决临床问题的能力，降低了学习难度，取得了优秀的教学效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2018级医学影像学专业1、2班各50名，为大一学生，在第二学期学习断层解剖学。1班为实验组，2班为对照组。其中实验组男女比例为28∶22，平均年龄（19.2±1.3）岁，第一学期期末各科平均成绩（75.45±3.18）分；对照组男女比例为30∶20，平均年龄（18.8±2.1）岁，第一学期期末各科平均成绩（76.15±2.75）分。两组学生的一般资料（性别、年龄、学习成绩） 比较差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。实验组与对照组的理论课、实验课均由同一位老师完成，教学课时、教材、实验室、考核方式和内容均相同。

1.2 方法

实验组采用基于数字人的“四结合”教学法授课，对照组采用传统教学法授课。期末考试结束后根据理论考核、实践技能考核和问卷调查评价教学效果。“四结合”教学法的内容介绍如下。（1）翻转课堂与问题引导（PBL）相结合。教师于上课前一周通过“雨课堂”将问题、课件和数字人微课视频发给学生，让学生查阅资料自学；实验室内让学生观看数字人断层解剖学模块；课堂上引导学生分析讨论问题，教师随时答疑，最后教师对知识点进行总结，布置课后复习题。（2）虚拟人体与实物标本相结合。教学中利用虚拟的数字人将讲授的解剖结构进行多角度旋转、随意缩放、逐层分离、透明化等操作，让学生转换视角、多方位进行观察与学习[3-4]，同时在教学中仍结合传统的尸体标本、解剖模型等实物教具进行教学。（3）断面图形与整体结构相结合。采用数字人教学时通过拖动矢状面、冠状面、横断面三个方向的虚拟切面对人体进行切割显示出相应的断面图像，在实验室陈列了矢状面、冠状面和横断面的断层人体标本，还设立了一具连续横断标本，摆放成一个人体的形状，需要观察时从中抽取几片，观察结束后再放回原处，帮助学生建立起“从整体到断层，再由断层返回整体”的思维模式[5]。（4）基础与临床结合。教学中将断层解剖学基础知识和影像临床应用结合起来，在PBL教学时以典型的病例及相应CT 和核磁共振（MRI）图像作为问题，让学生对比断层解剖结构。授课过程中让数字人图片、断层标本都与相同位置正常的CT、MRI影像对照学习。学完一个知识阶段后，教师带领学生到医院放射科见习。

1.3 观察指标

理论考核总成绩包括平时成绩、期中成绩和期末成绩。其中平时成绩占20%，期中成绩占20%，期末成绩占60%；实践技能考核总成绩包括断层标本辨认成绩、CT、MRI影像辨认成绩，各占50%；两组学生考试内容相同。问卷调查包括提高教师与学生的互动能力、知识获得能力、临床思维能力、学习兴趣、学习效率和对学习效果满意度等6个方面。

1.4 统计学方法

本研究数据应用SPSS18.0统计学软件分析，计量资料以（）表示，组间比较采用t检验；计数资料以[n（%）]表示，采用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组学生理论考核成绩比较

实验组学生的平时成绩、期中成绩、期末成绩、总成绩均分别高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）。见表1。

表1 两组学生理论考核成绩比较（，分）

表1 两组学生理论考核成绩比较（，分）

组别 平时成绩 期中成绩 期末成绩 总成绩实验组（n=50） 17.86±1.05 18.38±0.83 55.26±3.68 87.76±5.76对照组（n=50） 15.12±0.96 14.04±1.15 48.80±5.85 76.25±4.29 t 13.618 21.646 6.609 11.332 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 ＜0.05

2.2 两组学生实践技能考核成绩比较

实验组学生的断层标本辨认成绩、CT、MRI影像辨认成绩和总成绩均分别高于对照组，两组间差异均有统计学意义（P＜0.05）。见表2。

表2 两组学生实践技能考核成绩比较（，分）

表2 两组学生实践技能考核成绩比较（，分）

组别 断层标本辨认成绩实践技能考核总成绩实验组（n=50） 42.85±2.15 40.60±3.23 82.83±5.15对照组（n=50） 35.91±2.95 35.13±3.14 70.85±5.89 t 19.014 12.142 15.312 P＜0.05 ＜0.05 ＜0.05 CT、MRI影像辨认成绩

表3 两组学生问卷调查结果比较［n（%）］

2.3 两组问卷调查结果比较

问卷调查结果显示实验组在提高教师与学生的互动能力、知识获得能力、临床思维能力、学习兴趣、学习效率和对学习效果满意度等方面均分别高于对照组，两组间差异有统计学意义（P＜0.05）。见表3。

3 讨论

传统教学的灌输式教育不利于提高学生的自主思考能力和对知识的理解，而且不利于基础与临床、理论与实践之间的整合[6]。近年来，PBL 教学、翻转课堂、数字人已经逐渐成为教学改革的热点内容[7-9]。笔者通过对影像专业学生进行基于数字人的“四结合”教学法的教学改革，优势互补，为学生提供了理论与实践、基础知识和临床应用相结合的机会。研究结果显示基于数字人的“四结合”教学法能明显提高影像专业断层解剖学教学效果。

3.1 翻转课堂与PBL相结合

PBL教学法是以问题为基础，以学生为主体，以小组讨论为形式，以教师为导向的启发式教育[10]。翻转课堂是把“教师讲、学生听”的传统教学模式翻转过来，将教师讲授转变为学生课前自主学习，课堂上师生讨论学习内容，从而彻底实现了传统课堂教学模式的革新[11]。两种方法都是以学生为主体的自主式和启发式教学，将两种教学方法结合，优势互补，最大限度地促进了师生交流，培养了学生的自主学习能力，相比学生被动听课的传统教学方式更能激发学习兴趣，提高学习效果。

3.2 虚拟人体与实物标本相结合

数字人可以让学生在“玩”中学，适合现在爱玩电子产品的学生，使学习过程主动性更高、互动性更多、趣味性更强[12]。虽然数字人可以有效提高学生对人体的三维印象，但终究是虚拟的，和真实标本存在差异，一些细微结构无法完全展示[13]，无法完全替代肉眼观察标本的真实体验[14]，所以在教学中仍结合传统的尸体标本、解剖模型等实物教具，让“虚实”结合，互相弥补了教学中的不足。

3.3 断面图形与整体结构相结合

人体解剖结构是立体的，但传统的断层解剖授课是以二维平面图片讲解为主，不利于学生理解人体的立体层次。数字人能观察某个器官的横断面、矢状面和冠状面的立体结构，具有与CT、MRI 相同的3D 医学影像重建，再配合连续横断塑形人体标本，弥补了传统教学方法“缺少三维测量数据和立体图像”的缺陷[15]，加深了学生对人体整体和三维断面的理解。

3.4 基础与临床结合

断层解剖学是影像专业的基础课程。但医学教育终归是为临床服务[16]，学生对临床应用兴趣高，以往的断层解剖学实验教学都是从解剖图像到解剖标本，没有体现实际的影像应用，因此缺乏实用性。教学过程中笔者将断层解剖学基础知识和影像应用结合起来，让学生既切实有效地掌握了断层解剖学知识又为后续的影像专业课学习打下基础，对以后进入临床阅片、疾病诊断也有较好地帮助[17]，实现了基础与临床完美结合的学习过程。

基于数字人的“四结合”教学法与传统教学法比较，能明显提高学生断层解剖学的考试成绩，提升学生学习能力和对学习效果的满意度，是一种优秀、可行的教学模式，值得推广应用。