数码互动系统在人体解剖学教学中的应用

张海龙，阎文柱，姜东，房艳，刘素伟，左中夫，刘学，李文慧

(辽宁医学院，辽宁 锦州 121002)

人体解剖学是按人体的器官系统 (如运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、脉管系统、感觉器、神经系统和内分泌系统等)阐述正常人体器官形态结构、相关功能及其发生发展规律的科学，是基础医学中重要的支柱学科之一，是医学生必须掌握的一门医学基础课，学习这门课程的目的就是要让医学生理解和掌握人体内各大器官的正常形态结构、毗邻关系、生长发育规律及其功能意义，为学习其他医学课程奠定坚实的形态学基础。［1］然而，人体解剖学的信息量大，解剖学的结构众多，学习起来枯燥乏味，而且人体解剖学的课程一般都安排在大学一年级就开展，这样，对于初入大学校园没有任何医学基础的大学生来说，学习这么一门重要的医学基础课程往往会感觉力不从心。因此，寻找一个好的教学方法，对于人体解剖学的教学来说非常重要。

受网络应用迅猛发展的影响，当代医学生获取信息的途径增多，这必然会对传统教学方法提出新的要求。笔者所在教研室结合解剖学实验课的特点，探寻了一些新的教学方法和教学手段，并在2010年12月建立了“解剖数码互动教学系统”。这个系统通过每个实验台上的数码装置，将古老的人体解剖学和前沿性的信息技术相结合，把医学和计算机信息技术相结合，具有媒体融合性、交互智能性和信息扩张性等多种特征。［2］在实践教学中，收到了非常好的教学效果。

一、解剖数码互动教学系统的建立

辽宁医学院解剖数码互动系统购自山东易创公司。

1.安装系统。该系统由图像采集系统、管理和控制系统、显示系统以及集成辅助设备组成。解剖学实验室内的系统主要由图像采集设备、教师和学生操作台组成，各个实验室之间则通过网线连接起来，可以实现多间教室同时进行的广播教学。

2.工作原理。图像采集设备采用一体化球型摄像机，音频和视频信号通过电缆传送到教师操作台、学生操作台和投影仪。

教师操作台由操作系统、摇杆键盘、显示器、视频分配器和切换器、信号处理器、音响系统组成，通过教师的操作来采集前端信号，实现对音、视频信号的切换和控制，并通过信号处理器对图像及声音信号进行处理。

学生操作台由学生手持遥控器、液晶电视、音频放大器、有线麦克风组成，主要是控制自身的图像采集设备，发送学生音频信号，也可显示教师操作台显示器所显示的内容。

3.各操作台的功能。数码解剖互动教学系统由学生操作系统、教师操作系统和师生互动系统构成。［3－4］

第一，学生操作系统具有的功能。一是同步学习:学生可以通过液晶电视显示教师操作平台显示的所有教学内容，进而进行同步教学。由于各个实验室的操作系统都进行了网线联网，因而还能够同时进行网络教学。二是图像监控:学生可以通过手持遥控器控制自身的摄像头，进行解剖标本图像的距离和角度的调整、拍照和录像等。还可以利用手持摄像机探寻解剖过程中一些微小结构，比如，颅底内面观的各个孔、前庭蜗器等，还可以观察一些肉眼无法达到的隐蔽的解剖学结构。三是预置摄像头位置:比如，有些解剖学标本的结构在某一个角度和距离才能看得最为清晰，此时学生可以通过预置摄像头功能将其设置在该位置并储存于遥控器内，下次在观察时只需调出预置的数字键即可，方便快捷，免去每次都要重新调焦的麻烦。而且此种预置可以预置多个位置，便于多标本的同时预置。四是即时提问:学生可以通过遥控器上的呼叫键及有线麦克风实现与教师间的即时提问，实现教学互动。五是网络考试:利用系统自带或教师加载的题库进行同步考试，此时学生利用遥控器上的按键就可完成答题，实现解剖学网络化电子考试，系统自动评分。

第二，教师操作系统具有的功能。一是监控图像:教师可以在自己的显示器上监视所有学生端的解剖标本图像，并能控制所有学生端摄像头的距离角度调整、预置摄像头位置、拍摄、回放等操作。二是处理图像:可以对拍摄到的解剖标本图像进行后期图像处理，进而达到教学目的的图像要求。三是支持绝大多数医学图像的输入输出:支持符合DICOM3.0国际标准医学图像数据 (CT、MRI、DR、DSA)的输入、分析、示教和输出，如虚拟人软件，为解剖画面与医学图像的结合对比提供先进的教学方法。四是录制图像:教师可以根据教学需求录制任意解剖标本图像或回放录制好的图像，并制作高质量的解剖教学DVD或VCD光盘。

第三，师生互动系统具有的功能。利用建好的网络实现多教室、多系统、多平台同步教学;利用投影仪或液晶电视进行大屏幕转播教学;利用系统自带或教师加载的题库进行学生同步网络化电子考试;利用麦克风和遥控器进行互动教学和辅导;可以利用网络进行教学视频的同步放映或手术操作的现场直播。

二、传统解剖学教学方法的劣势和不足

1.教师教学方面存在的劣势和不足。一是教师难以全面而及时地指导学生上解剖实验课。上解剖实验课的时候，教师在长1.8米，宽0.8米的不锈钢解剖台上操作，操作部位范围最大不超过0.1平方米。对一些典型的结构，细微的结构 (如颅骨底面的内面观的孔裂等结构)，不能及时地面向全体学生展示。而学生们都围着老师来观察，这样不仅影响了课堂严肃的氛围，还降低了课堂的教学质量。二是教师工作量大，工作环境恶劣。由于解剖学涉及大量的标本结构，很多都是细微结构，老师授课不得不分组进行讲解，很多都是重复的讲解，为此耗费了大量的人力和时间，再加上福尔马林的刺鼻气味，老师的上课难度可想而知。三是解剖过程无记录，给日后的回顾及错误的纠正带来困难。而且很多经典的结构不能得到及时有效的影像学保存，造成了教学资源的极大浪费。

2.学生学习方面存在的劣势和不足。在传统教学模式下，只是老师的“一言堂”，一方面老师讲得口干舌燥，另一方面学生听得云里雾里，教与学之间缺少互动环节，使得学生只是被动的学习，因而学生的学习主动性下降。俗话说得好“兴趣是最好的老师”，没有兴趣的学习往往使得学生的学习积极性下降。在没有现代化设备的传统教学模式下，很多细微的解剖结构只适合一个或几个学生才能看见，而即使是30个人的小班授课也很难实现面向全体学生的教学效果。往往是示教时里三层外三层，结果大部分学生还是一头雾水，不知所云。教师在课间指导学生过程中，经常会遇到很多学生询问同一问题的情况，使真正解决的问题数量非常有限，浪费了很多的时间和精力。［5］

三、数码互动教学系统的特点和优势

1.提高学习兴趣。数码互动教学系统利用文字、图像、动画、视频和多媒体网络将传统枯燥繁杂的解剖学知识多角度呈现出来，使其形象生动、一目了然地展现在学生面前，增强了学生的感性认识。学生还可以主动地根据需要重复播放之前的教学资源，使同学更好地温故知新，掌握教学知识点。

2.教学相长，师生互动。老师只需通过教师操作系统就能观察并控制所有解剖台的摄像图面，及时地指导学生解剖操作中存在的错误;同时学生通过学生操作系统的一体化摄像机和有线麦克风等即时发问，使得问题在第一时间得到解决，并且师生间可以直接进行相关问题的探讨。在减轻教师工作强度的同时，大大提高学生的学习效率，使得师生间的交流更加轻松、高效。

3.经典定格，“昨日重现”。利用所有的摄像头可以对整个教学过程进行全程录制，如果有完美经典的结构标本，可以随时进行摄录，以便日后教学的需要。

4.网络共享。由于各个实验室除了有一套独立的数码互动系统之外，还配备了网络连接功能，每一个解剖实验室的教师都可以实现跨实验室的音、视频共享，以及跨实验室的图像采集设备的选择和控制，达到教师和全体学生在教学过程中的互动。［6］

四、数码互动教学系统带来的经济及社会效益

当前中国医学教学中的尸体来源少之又少，而且价格昂贵，为此学校每年投入了大量的资金用于尸体的购买，因此高效的利用尸体才能最大限度的节约成本，本系统的多实验台同步视频直播的方式就可解决这个问题，为此减少了对过多尸体的破坏。

由于解剖学是一门形态学，涉及大量的标本结构，很多都是细微结构，老师授课不得不分组进行讲解，而且由于学生的角度不同，接收学习效果也不尽相同，为此耗费了大量的人力和时间，现在可以利用360度智能高速球型摄像机对标本进行全方位的展示，并且通过多台大屏幕电视展示给同学，同时手持式摄像机还可深入到一些结构内部看到一些结构的“死角”，同时还可进行视频的录像以备其他班级利用。为此可以节省大量的教学时间和教学资源，同时提高了教学效率和效果。

在此系统下培养出来的学生，必将对解剖学的学习更加感兴趣，了解的更加彻底清晰，打下坚实的解剖学基础，为将来的临床课程学习带来方便，由此培养出来的医学生也必将为社会带来更大的贡献。与传统的教学方法相比，“解剖数码互动教学系统”在解剖学教学中的应用具有显著的教学优势。它形象生动，科技含量高，可以开拓学生的视野、锻炼学生的思维、极大地激发学生学习解剖学的兴趣和热情。同时，它还可以进行师生互动和教学相长，极大地提高了教学效率，既减轻了教师的授课强度，也提高了学生的学习效果。此外，即时录制、视频回放及网络共享等功能都是传统教学手段不可匹敌的特点。以上特点都是对传统解剖学教学的一种创新。

同时，“解剖数码互动系统”在解剖教学中还是一个崭新的课题，还有许多问题需要完善和解决，这也对教师提出了更高的要求。教师除了要掌握本学科的专业知识以外，还必须有一定的电脑、互联网及数码互动系统的操作技术，这样才能更好地将传统的教学方法与现代科学技术有机的结合起来。此外，教师应该转变教学观念，充分利用数码互动系统进行教学设计，优化教学过程，做到真正意义上的教学互动，激发学生的学习积极性，提高形态学教学效果［2］。

［1］席焕久.人体解剖学［M］.北京:人民卫生出版社，2007.1.

［2］杜赵康，王勇，杨开明，等.“解剖数码互动系统”在实验教学中的应用与展望［J］.四川解剖学杂志，2009，17(2):77～78.

［3］王金平，齐安东.数码互动在解剖学教学中的作用［J］.医药教育，2006，16(7):111 ～112.

［4］许家军，杨向群，龚杰，等.基于解剖数码互动系统的教学改革与实践体会［J］.解剖学研究，2011，33(5):385～387.

［5］陈立东.浅谈数码互动系统在局部解剖学教学中的应用［J］.卫生职业教育，2010，28(23):53 ～54.

［6］姜华东，任国良.数码互动系统在人体解剖实验室的应用［J］.中国临床解剖学杂志，2007，25(3):131.