虚拟形态学综合实验室的构建及其在局解实验中的应用

王龙海，胡光民，张荣军，张祖志，张骊敏，王南宁，周家梅

(安徽中医药大学中西医结合临床学院，安徽 合肥 230038)

医学形态学实验教学是整个教学过程中重要环节，是学好基础医学和临床医学知识和技能的必要前提。通过实验教学可以加深学生对基本理论知识的理解和记忆;可以增强学生对人体形态和结构的感性认识，巩固理论知识;可以培养学生的空间思维能力、医学思维方式和独立的分析问题、解决问题的能力。因此，在教育部、卫生部等部委近年来实施和启动的“教学质量工程”和“专业认证”中、在各级教育部门和相关院校制定的医学类高等教育改革和发展规划中都特别强调实践性教学的重要性;加强实验教学，特别是增加综合性、设计性实验，推进质量达标，已经成为高等教育界的共识。局部解剖学是临床类医学生重要的实验性很强的课程，是临床与基础联系的桥梁，改进局部解剖学实验教学具有重要意义。

一、局部解剖学实验教学现状以及解决存在问题的思路

传统的局部解剖学教学过程为老师讲授、学生分组操作、期末考核。传统教学方法的主要问题是教学活动完全依赖于课堂和书本，局部解剖学与其它基础课程之间以及与临床课程之间的联系不够，学科之间的联系不同程度地被割裂，一定程度影响了学生的医学思维模式的建立和医学知识体系的构建。另外，虽然“迎评促建”和“教学质量工程建设”使大部分学校的实验条件大为改观，然而受到多种因素的制约，局部解剖学教学所必须的尸体标本等，很难满足实验教学需要。这些状况都大大地影响了局部解剖学课程的实验教学质量。

为了改变这种状况，拓展学生实验教学的时空，整合医学教学资源，在“以器官为基础”的理念启发下［1］，利用计算机网络平台，将虚拟现实技术、视频处理技术等引入医学形态学实验教学是一有益尝试。把解剖学、组织胚胎学和病理学等相关的医学形态学课程的实验教学综合于一体，并且与临床医学实践有机结合的探索，是近年来的创新且有较好的实际效果的做法。国内，前期开展虚拟实验室的有:南方医科大学耿舰等的“病理学远程虚拟实验室”［2］，南京医科大学韩莹等开展的“生理学虚拟实验室”，湖州师范学院杨景武的“人体解剖学虚拟实验室”等。但是，虚拟技术大多未能充分运用于医学实验教学中。近年来，第三军医大学、第四军医大学、上海交通大学医学院和复旦大学上海医学院等院校相继建成的医学机能虚拟实验室较之前期的虚拟实验室有了较大改善。然而，将解剖学、组织胚胎学和病理学等相关的形态学综合于一体，并结合临床医学的虚拟实验室系统研究，在国内外未见报道。

二、虚拟医学形态学综合实验室的构建及其在局解实验中的应用

我们研制的虚拟医学形态学综合实验室系统由实验教学文件、虚拟实验室、实验报告提交和虚拟社区四个模块组成。虚拟实验室模块主要为学生提供一个实验教学平台，是本系统的主要部分。学生可以根据实验的目的和内容，进行相应的实验。在虚拟实验室模块内，每一系统以多个重要器官为中心，展示和探究其大体形态、微细结构、病理形态和变化以及相关的临床知识;为了避免“以器官为基础的学习”的“整体观”不足之缺点，在“虚拟场景”中设置了整个人体由整体到局部的过程;在“临床链接”中可以“视频”的方式演示，以期扬长避短，达到最佳的实验教学效果。比如，学生选择的是循环系统的“心脏”这一器官，他可以进入虚拟实验室观察心脏的大体形态，还可以了解心脏的微细结构、病理变化和心脏的常见病知识。另外，学生也可以从“临床链接”的常见病入手，学习有关的形态学基础知识，这实际上体现了另一种教学模式的实践，即:“以病例为基础的学习”，它是近几年，国内外医学院校正在开展的新的一轮教学改革主要内容。实验教学文件模块主要让学生确定实验内容，明确实验目的，熟悉实验过程和注意事项，是实验前的准备。实验报告提交模块是教师了解学生实验效果的一个平台。虚拟社区模块主要提供一个师生互动的平台和信息反馈的通道。

我们将该实验室系统运用于我校2010级中西医结合骨伤专业本科生的《局部解剖学》课程的实验教学。为了了解运用虚拟形态学综合实验室的实验教学效果与传统实验教学的差异，我们将我校2010级中西医结合骨伤专业本科生62人按照年龄、性别、学习动机以及专业知识水平、学习情况相近作为配对条件分成两组，每组中的两个同学随机分到实验组和传统实验教学组，实验组将虚拟实验室与局解操作有机结合，对照组采用传统实验方法教学;实验教学学时相同，教学内容相同，授课教师相同。课后进行实验效果测试和问卷调查。

三、虚拟医学形态学综合实验室的应用效果与启示

我们对我校2010级中西医结合骨伤专业本科生的《局部解剖学》课程实验组和对照组的测试成绩进行分析，发现实验组显著高于传统组成绩，经配对设计资料的t检验，P＜0.05，可以认为实验组的成绩高于传统组成绩有显著性差异，即运用虚拟形态学综合实验室的实验教学效果优于传统实验教学。

实验教师和学生的调查问卷提示:运用虚拟形态学综合实验室的形态学实验教学，极大地提高教学效率，减轻了教师反复重复的工作量;教学内容形象生动，易于接受;提高了学生的学习兴趣;有利于学生医学思维模式的建立和医学知识体系的构建;能更好地开阔学生的视野，激发学生自主学习的兴趣。

总之，以现代教学技术为手段，结合传统教学构建的虚拟形态学综合实验室，使实验教学不再是理论教学的重复，而是知识的延伸、拓展和能力的训练;它使教学资源得到合理的整合，有利于学生掌握人体形态学理论知识和技能;有利于学生综合素质的培养;有利于加强学生在实验教学过程中的主体地位，有利于学生创新意识的培养和实践能力的加强;有利于学生对医学形态学基础课相互关系及其与临床学科关系的理解。

目前，虚拟实验室也存在一些不足:虚拟技术很难完整全面反映现实人体形态学的复杂性;设备昂贵，无法普及［3］;对教学者的操作水平要求高、技能范围要求广;既熟悉本专业知识又熟悉计算机相关知识的综合性人才缺乏。因此，虚拟形态学综合实验室的改进和发展必须加大实验教学投入，加强多学科合作，重视师资队伍建设，着力培养教师的综合素质，以期适应教学改革和发展的需要［4］。

［1］贾书花，王改琴，张旭东，等.“以器官系统为中心”医学基础课程模式的探索与实践［J］.中国高等医学教育，2010(2):84-85.

［2］耿 舰，丁彦青，李学农.病理学远程虚拟实验室的建设及应用［J］.中国医学教育技术，2005，19(4):256.

［3］张云龙，陶 伟，尚 波，等.虚拟解剖学实验室在高等医学院校的应用现状与分析［J］.解剖学研究，2011，33(4):310-311.

［4］郭建国，陈海英，王建中，等.提高医学院校青年教师教学能力的探讨［J］.中国高等医学教育，2012(1):17-18.