虚拟仿真技术在人体解剖学实验教学中的应用及存在的问题*

李长兴 代冬芳 郭中献 王 茹 卢 可 李建华△

（1 青海大学医学部基础医学部人体解剖学教研室，西宁 810000；2 郑州国希望教学用品有限公司，郑州 450001）

人体解剖学是医学专业的基础课程，在传统的解剖学实验教学过程中，学生主要是通过教师授课，借助教学课件和人体模型、实物标本的识别等达到学习目。在“互联网+”的时代教育背景下，虚拟仿真技术通过构建多种自主学习平台，以数字化模型的精准定位和反复练习为学习医学基础课程和临床医学课程奠定基础。当虚拟仿真技术应用于人体解剖学实验教学时，可在很大程度上改善并弥补传统教学的不足。本文从人体解剖学实验教学存在的突出问题、虚拟仿真技术优势和教学环境构建以及不足等4个方面阐述虚拟仿真技术在人体解剖学实验教学中应用的意义，为人体解剖学实验教学提供新的思路和参考。

1 人体解剖学实验教学存在的问题

1.1 教学方式单一

在传统的解剖学教学过程中，教师通过教学课件进行授课，将所掌握的解剖学知识传授给学生，学生通过观察大体标本及实物模型对所学的知识加以巩固。在这一过程中凸显出以下不足：一是学生缺乏课前预习自觉性；二是对于学生自主学习能力的培养欠缺；三是因学习场地限制和模型位置相对固定，学生想要观察模型就要到指定的实验室进行学习，这也在一定程度上影响学生学习的主动性和积极性。由此可见，传统的解剖教学方式单一且存在局限性[1]。

1.2 教学实物模型紧缺且成本高

传统的解剖学实验教学是利用实物模型进行学习，通过实物模型使学生能够直观理解所要学习的内容，可突破课堂上比较抽象的知识。但实物模型购置成本较高，易损坏，影响了其在实验教学中的应用。

1.3 教学尸源紧缺

近几年招生规模持续扩大，学校软硬件都难以在短时间内全面提升。在尸体标本资源有限前提下，使学生动手操作的机会减少，影响了医学专业人才的培养。所以，尸源紧缺对于医学人才的培养也存在一定程度的限制。

2 虚拟仿真技术在人体解剖学教学中的优势

虚拟仿真实验是在“互联网+”背景下，借助虚拟现实、计算机仿真、多媒体和人机交互等现代技术，通过构建高仿真的实验环境和对象，实现对传统实验资源的远程访问和高效共享[2]。因为传统教学方式所展现出来局限性，虚拟仿真技术很大程度上改变了传统教学所表现出来的缺陷。其主要优势如下。

2.1 学生学会体验学习

虚拟仿真技术的引入，可以在实验教学中塑造自由发挥的环境，使学生学会体验学习，同时也培养了学生的创新意识。人体解剖学实验教学会使用人体尸体进行教学，使许多学生产生畏惧和厌恶心理，不愿动手操作。虚拟仿真实验可消除学生因为未知而对人体尸体产生的心理障碍，使其愿意学习并尝试进行实验操作。构建的虚拟环境其特有的优越性，可以让学生通过自主探索，认识到问题所在，进而找到问题所在的根本，从而分析问题、解决问题。

2.2 节约标本资源

因为人体教学实物模型、标本资源紧缺且成本高，在一定程度上影响了医学人才的培养。通过虚拟仿真实验，可节约实验成本，学生还可以随时登录系统进行练习，增加了实验机会，节约了教学资源[3]。同时，虚拟仿真实验系统通过虚拟技术，可以将真实的景象进行还原，建立人体三维数字模型；除了系统学习外，还可以进行局部的解剖操作，在教学中为学生建立真实的学习情境；通过3D技术，让学生的感受更加真实，更能直观了解人体解剖结构。

2.3 打破时空限制

虚拟仿真实验平台具有内容扩展性、课程高效性、自主开放性、师生交互性等特点，通过虚拟仿真技术打破了常规的时间和空间限制，学生可以随时随地通过网络在虚拟环境中开展实验，也可在课余时间开展模拟操练和强化复习所需资源，从而提高了学生自主学习的能力以及对所学知识点运用能力，这有利于拓宽学生的知识面以及提升专业水平，从而提高教学质量[4-6]。

3 人体解剖学中虚拟仿真教学环境的构建

3.1 构建完整图库资源和实验教学项目

充分利用虚拟仿真技术的优势，构建完整的图库资源，图库资源主要包括系统解剖学、局部解剖学、断层解剖学、影像解剖学等教学模块，图片可根据其内容和特征，可附简短的文字说明。同时开发或定制拥有知识产权的虚拟仿真实验教学项目，能够满足学生随时随地学习知识的需求，实现真正的解剖学的虚实结合[7，8]。

3.2 构建人体解剖学网络自主学习考试系统

通过各个章节建立题库的方法，建立系统解剖学、局部解剖学、断层解剖学等模块。每个模块试题均包括解剖标本结构的辨认、选择题、名词解释以及问答题等题型。每道试题均有难易度标识，时间限制，适合不同专业学生的自主学习和自我测试。

3.3 新增学生自主学习平台

在虚拟平台上补充教学资源及教学计划，增加虚拟解剖课程相关的课件、视频、图片动画及音频资料，增强学生自主学习的能力。针对各章节给出具体的教学计划，包括学习内容、资源、作业、测试及讨论等几部分。

3.4 设置专题讨论和答疑区

通过建立与解剖学密切相关的临床案例，让学生利用已经掌握的解剖学知识分析临床上某些疾病的产生原因，将理论知识和临床应用有机结合起来，培养并提高学生的学习兴趣及分析问题、解决问题的能力。同时设置答疑区适时和学生交流沟通，针对学生提出的问题给予及时解答和帮助。

4 虚拟仿真技术在人体解剖学中存在的问题

我国对于虚拟仿真技术的研究起步较晚，发展至今也只是初步取得了一些成果，但目前此项技术的覆盖面还不够广泛，在推广应用方面还有待提高[4]。目前高校在解剖学实践教学上还存在以下问题。

4.1 教学方式灵活性不足

教学方式灵活性不足，凸显出来的主要问题就是教学模式和内容单一。大多数高校对于人体解剖学的教学方式固定，按照实验手册一步一步完成教学。大多数实验教学过程中，普遍是教师讲解实验操作要点，进行实验示范，学生根据教师的示范和实验手册进行模仿，由于每个学生的实验操作能力和理解能力的不同，导致实验教学效果不理想。

4.2 教学不注重虚实结合

虽然虚拟仿真技术可以弥补传统教学模式下教学方式单一、模型成本昂贵、尸源紧缺等问题，但是虚拟仿真环境只能无限接近真实地解剖实物标本，仍无法取代标本。另外虚拟仿真环境缺乏实物模型的真实感，学生在学习过程中，仍需对相应的标本进行触摸观察，进而增强对解剖结构的真实感。因此，尽管虚拟仿真技术极大地改善了人体解剖学教学中存在的问题，但仍需以人体解剖学实物标本为主，同时辅以相关的虚拟仿真技术，以实为主，以虚为辅[9]。

4.3 实训设备投入不足

近年大多数高校在积极建设虚拟实验室，但是在项目的开发等经费投入相对较少，后期的软件的更新、设备的维护等费用较高，所以，对于人体解剖学实验教学，想通过虚拟实验完全达到教学目是不可能的。

5 结语

医学课程体系建设中融入虚拟仿真实验教学项目是新时代培养优秀医学人才的需要，是信息化与高等教育实践教学深度融合的内在要求。在新冠疫情期间，教育部倡导“停课不停学”，开展虚拟仿真实验教学中心建设是新时期下高校本科人才培养中的一个重要任务。虚拟仿真实验极大地改变实验教学方式，使教学内容和手段更加丰富。虚拟仿真教学环境构建完成后，可打破诸多客观因素对人体解剖学教学的限制，优化了教学方式，营造了多样化的教学环境，增强实践与教学的互动性，同时激发了学生学习的兴趣和创新思维的发展，全面提高医学人才培养质量。