虚拟仿真平台在人体解剖学实验教学中的实践与探索

袁磊 苗莹莹 卢龙斗

摘 要：人体解剖学是医学的主干课程，也是基础医学中一门重要的形态学课程，所讲知识点较为琐碎、晦涩难懂。人体解剖学传统的授课模式有很大的局限性，而基于虚拟仿真系统辅助人体解剖学的实验教学能够极大调动学生的学习积极性，充分发挥学生的主观能动性，打破学生在以往实验中的时间与空间限制，同时能节约教学和实训成本，缩短培养周期，全面提高临床医学生的实训实践技能，取得显著的教学成果。

关键词：虚拟仿真平台；人体解剖学；实验教学

人体解剖学是研究正常人体形态及功能的科学，其主要任务是研究人体各主要器官的形态、位置、结构和毗邻关系，为学习其他基础医学及临床医学课程奠定形态学基础。但人体解剖学知识点多、枯燥抽象、难懂难记，学生在学习过程中时常陷入时间紧、任务重的困境，很难及时消化吸收，极大地影响了学生的学习成效。人体解剖学传统授课模式存在较大局限性，教师需要建立一套能够激发学生学习兴趣、帮助学生形成多维度临床创新思维的教学体系。多点触控虚拟解剖平台是一种交互性强、可反复进行实训的平台。课题组所在学校将多点触控虚拟解剖平台应用于人体解剖学实验教学，减少了对尸体标本的过度依赖，方便学生运用解剖平台随时随地翻转课堂，进行自主式、合作式、探究式的深度学习，极大提高了学生的学习成绩和临床创新能力。

一、虚拟仿真平台概述

（一）虛拟仿真平台的特点

虚拟仿真平台可以再现沉浸式虚拟现实全真场景，学生在场景中可以360度旋转人体结构，将各器官整体移出和重新组装，随时进行人机交互，并通过平台交互及时掌握课堂上讲解的重难点知识，团队合作模拟手术实训过程，提高临床实操水平，培养临床思维意识。

（二）虚拟仿真平台优势

教师可以根据不同专业、不同教学目的结合虚拟仿真平台设置教学重难点、教学模式及教学方法。学生可以通过定制的虚拟仿真平台进行学习、实践操作和测试，利用网络化的系统演示，实现远程观摩交流，展示手术操作过程，更好地理解手术的创新点和关键点。虚拟仿真平台利用虚拟现实技术可以解决传统教学和临床培训中难以掌握和操作的问题，使学生早临床、多临床，为学生以后的工作奠定坚实基础，同时充分体现了以虚促实、虚实互补的先进教学理念。虚拟仿真平台可以为临床规培生或实习生提供手术模拟机会和个性化的手术方案。此外，虚拟仿真平台能够构建逼真的实验环境、实验对象和实验内容，为学生提供更多的实践训练机会，让学生在开放、交互的虚拟环境中自主进行实验操作，激发学生学习的主动性，从而有效提升学生的临床实训水平。

二、虚拟仿真系统在人体解剖学实验教学中的应用

（一）课前预习

首先，教师课前依据执业医师考试大纲精选临床热点案例，通过中国大学慕课平台发布学习资源和任务清单，并对学生进行分组，让学生分组查阅相关资料。其次，学生通过开放的虚拟仿真平台预习器官的详细结构及功能，通过小组讨论确定疾病相关的器官，并熟悉器官的位置、结构及功能。最后，学生在中国大学慕课讨论区反馈掌握情况，教师根据学生学习情况确定课堂任务及授课方式。

（二）课中学习

教师利用智慧讨论实验室让学生开展翻转课堂，每班分为4小组，小组成员通过标本、模型、虚拟仿真系统相结合的方式进行学习讨论。学生通过PPT、微课讲授本组的教学任务。教师根据学生对课前学习任务的完成情况，梳理总结知识点进行串讲；引导学生分享病例分析结果，同时进行随堂测试。测试题包括识图题和综合分析题。其中，识图题主要考查学生对本节重点内容的理解，反馈学生在线学习成效；综合分析题主要考查学生对医学知识的融合程度，通过有针对性的课堂讨论和讲解，加深学生对多学科医学知识的融合，培养学生的临床医学思维能力。教师记录学生参与讨论、测试以及分享知识点的得分情况，并向学生及时反馈。学生通过虚拟平台进行课堂实践，可使用“剥离刀”工具手动剥去任意部位的任意形状的皮肤，裸露皮下组织结构。“剥离刀”工具可以以最小的解剖结构为单位逐个剥离解剖结构组织，剥离过程可复原或再次剥离。“手术刀”工具可将真实病例中的器官组织剥离出来。“曲面展开”可以将选择的任意一段人体组织以平面的方式展开。此外，学生可通过虚拟仿真系统观察人体全身任意血管的血流运动情况，如观察动脉或静脉血液在全身的运行情况。学生还可以通过系统模拟人体漫游功能，预置常见的几种空腔脏器漫游路径，模拟腔镜类手术视野。通过动态逼真的虚拟仿真实验平台，学生可以反复预设、练习手术入路、模拟手术操作流程，早临床、多临床、反复临床，为以后的见习实习、执业医师考试、规培考试奠定坚实的实训基础。

教师可以运用虚拟仿真系统进行随堂测试。系统在考核模式下能设置多种不同的考核类型，考核工具能适应教师的不同教学情境，灵活运用于课堂，如在考核状态下可设置界面功能强制隐藏，考核模式下注解功能自动禁用等。虚拟仿真系统具有多维度、可视化和实时交互的评价体系，彻底打破了传统教学中单一平面的评价模式。

（三）课后总结

教师针对学生学习知识的薄弱环节，设计课后习题加以强化；针对学生学习的优秀环节加以鼓励反馈，激发学生自主学习兴趣；批改学生作业，引导学生加深对正确知识的理解；解答学生在学习中遇到的问题，积极引导学生自主探索解决方案；反思教学过程并提出教学改进措施。此外，教师通过问卷调查及思考拓展，向学生布置课后练习作业，让学生通过查阅参考资料等方式总结本节课涉及的相关器官的热点疾病，写一篇4000字左右综述，锻炼学生的自学能力和科研能力。

（四）评价方式

每次实验课依据执业医师考试大纲的相关要求，以形成性评价与终结性评价相结合的评价方式，记录学生出勤、实验态度、实验效果等，并结合学生实验观察、查找结构、小组报告、课后绘图、虚拟仿真系统测试、卫生值日等内容进行评分。第一，形成性评价40分，包括课前学生线上活跃度、查看资源次数及互动情况，课中学生测试、课堂表现及成果展示，课后考核及线上作业完成情况。第二，终结性评价60分，包括期末理论成绩、实验成绩和平时表现。其中，期末理论成绩占60%（选择题、名词解释、简答题、病例分析题）+实验成绩占20%（标本图片、绘图）+平时表现占20%（考勤、绘图报告、开放性作业）。实验课程结束两周内对学生进行教学效果的满意度调查，调查内容包括学生对虚拟仿真平台的认同感、课堂教学效果评价等。通过多元化的教学评价对下次授课内容的重难点及教学手段进行调整，从课前预习、课中交互操作、课后报告及测试等方面形成全员、全过程、全时效、全方位的教学评价体系，从而客观公正地评价学生，更好发挥学生的主观能动性。

三、结语

人体解剖学实验课有极强的实践性，将虚拟仿真平台与标本、模型相结合，学生可以摆脱对标本的过分依赖，能直观、立体、交互、系统地进行全方位的学习。同时，根据不同专业及不同学习目标定制课堂内容，利用虚拟仿真平台进行模拟及测试，极大提高了学生操作能力和临床思维能力，多学科的课程融合也提升了教师的教学水平。

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责编：初 心