虚拟仿真系统在人体解剖学教学中的运用

李军平，王登科，赵玉琼，任晓洁

（宁夏医科大学基础医学院 宁夏 银川 750004）

人体解剖学是专门研究人体正常组织器官形态结构的医学基础课程，是其他医学基础课程和临床课程及临床实践的基础，对解剖结构的清晰认识是临床检查和准确分析的基本条件。人体解剖学学习注重理论联系实践，“理论+实践”也是传统的解剖学教学模式，观察可视化人体结构是学习解剖学的主要方法。随着社会的迅速发展和科技的进步，人们的教育观念也在转变。传统解剖学教学面临教学资源不足、教学模式单一等现状，已经不能适应现代医学教育发展的需要。因此，对传统解剖学教学方法进行改革，探索多元化教学模式势在必行。虚拟仿真技术的出现，尤其是在人体解剖学教学中的推广和应用[1]，为解剖学教学模式和教学方法的改变提供了新思路。

1 虚拟仿真技术可缓解传统解剖学教学面临的严峻挑战

传统人体解剖学教学以教师为主体，以标本、模型和挂图等为主要学习工具。然而由于教学资源缺乏，教学方法固定且单一等，传统解剖学教学面临很多问题。虚拟仿真技术是在计算机等设备中营造一套虚拟的三维人体结构或环境，利用此虚拟仿真系统学生可立体、直观、实时、动态、全方位地学习人体各系统器官的结构、空间位置和功能，在一定程度上可弥补传统解剖学教学的不足[2]。

1.1 可改善教学时数减少和教学资源不足的现状

随着生命科学的快速发展，出现许多新兴学科，各院校的专业设置也普遍增多。加之我国大学教育的普及，招生人数的增加，学生的素质参差不齐，因此素质教育成为重点。伴随素质教育的深化、人文方面的课程增加和学生社会活动增多，在有限的学习时间内，学校只能调整医学基础课程的教学计划，缩减教学学时，解剖学学时的减少尤为明显。但是近年来，许多医学院校已经出现教学尸源严重不足，而解剖学标本的使用率增加、损坏严重，新标本又难以补充，造成学生观察标本和解剖操作的机会明显减少，对解剖结构的认识模糊不清，导致解剖学实验教学质量下滑。

虚拟仿真技术将人体各器官结构以虚拟三维立体的状态呈现，可实时、立体、动态、全方位地展示人体各系统器官，尤其在展示人体各结构的空间位置关系和功能等方面相较传统解剖学教学更具优势。再辅以操作方便的触摸界面和网络技术，方便学生独立反复地操作和观察学习，而且学习不受时间和空间的限制，有效弥补了解剖学教学资源不足和教学时数缩减的问题，极大地提高了实验教学效果。

1.2 可解决教学环境差和教学内容繁杂枯燥的问题

目前灌注和维护保养解剖学教学用尸体及标本最常用的是福尔马林液。福尔马林是一种易挥发的化学物质，具有强烈的刺激性和毒性，长期处于有高浓度福尔马林的环境中，对身体易造成极大的损害。近年来，许多院校加大了解剖学实验室的改造力度，配置有专业的送排风和净化设施，极大地改善了解剖学实验室的环境质量，但是长时间近距离观察标本和解剖操作，不可避免地会吸入大量福尔马林，其刺激性气味和毒性易引起学生对传统解剖学实验教学的排斥和逃避。加上人体解剖学的名词复杂繁多，内容枯燥难懂，传统解剖学教学方法又单一，很难激发学生对解剖学的学习兴趣。

依托计算机和网络技术，虚拟仿真技术为学生提供了一种身临其境的、有真实感和沉浸感的情景式虚拟环境，学生可以游戏的方式完成解剖学实验课内容，避免了师生长时间接触福尔马林。学生通过主动控制触摸系统操作，在逼真的虚拟环境中动态地观察解剖学结构，解决了解剖学教学枯燥乏味的问题，在一定程度上消除了学生的厌学情绪，激发其学习的积极性和主动性。

1.3 提供了新的解剖学教学模式和教学方法

传统解剖学教学模式是以教师为中心，理论结合实践，注重观察标本和解剖操作的实践过程，在整个教学过程中，学生处于被动接受地位，严重束缚了学生的主动性、积极性和创新性思维。然而现代教育要求加强医学生主动学习能力和创新能力的培养，减少“灌输式”的课堂教学，要将更多的时间留给学生。虚拟仿真技术在解剖学教学中的应用，为解剖学教学模式和教学方法的改革提供了思路。虚拟仿真技术结合计算机设备和网络技术，为学生自主学习提供了高质量的学习资源，解剖学实践教学课也不再局限于实验室，也不再受时间限制，为教师开展多元化的教学提供了方便。近年来，许多院校依托信息化教学管理平台，利用虚拟仿真技术积极探索适合于本院校的教学方式，比如线上教学、线上线下混合式教学和翻转课堂等。信息化教学平台可以采集到所有学生的学习过程，并对全程进行监控、记录和分析，教师可根据分析结果有针对性地进行教学，从而实现个性化教育，促使学生从被动学习转向主动学习，有效实现形成性教学评价。同时教师有更多时间加强培养学生的创新能力和思维能力。

2 虚拟仿真技术在解剖学教学中的不足

2.1 虚拟仿真技术缺乏真实性，不能完全替代传统解剖学实验教学

虚拟仿真实验室的建设是教育信息化的必然要求，虚拟仿真技术是虚拟仿真实验室建设的主要因素。教育部提出虚拟仿真实验室建设的原则是“能实不虚、虚实结合、相互补充，实是核心、虚是补充”[3]，要求引导学生合理使用虚拟仿真实验平台。人体解剖学教学非常注重实践，观察标本和解剖操作是医学生学习解剖学的必要手段。虚拟仿真技术虽然能逼真地模拟真实人体解剖结构和现实环境，给学生提供了高质量的学习资源，弥补传统解剖学教学的一些不足，具有传统教学无法体现的优势，但是虚拟仿真技术毕竟是模拟真实人体结构，教学过程依赖于计算机、智能手机、相关软件和网络等完成，不管从情感上还是真实性方面均无法完全替代复杂的人体。在解剖学教学中长时间借助虚拟仿真技术，忽视真实标本和解剖操作的重要性，易造成学生在认知上的偏差，将严重影响到后期的临床课程教学和实践[4-5]。而且过于依赖虚拟仿真技术，使学生的学习和理解过于单一和程序化，不利于培养学生的动手能力、临床思维能力和随机应变能力。因此，虚拟仿真技术只能作为一种辅助手段，在教学中需要将虚拟仿真技术和传统解剖学实验教学合理搭配，达到虚实结合，相互补充的效果。

2.2 易造成虚拟仿真技术依赖，忽视思政教育和人文素质教育

大学教育的重要性并不完全在于学生学会了多少专业知识，掌握了多少技术，更在于使学生学会认识自我，对他人、对社会的责任，对知识的追求与探索，与自然环境的协调。大学教育意在使学生关注自然，关注生命，使他们能形成关心与爱护环境的素养。因此教师不仅仅是向学生传播专业知识和技术，还有引导学生具备正确的世界观、人生观、价值观的责任和义务。虚拟仿真技术在解剖学教学中有诸多优势，但是如不进行正确的培训和引导，容易造成对网络和虚拟仿真技术的依赖，尤其是青年教师和学生，更容易接受和沉浸于网络和虚拟教学，从而弱化人体解剖学实践教学的重要性，造成学生对人体结构固化单一的认识，忽视教师的育人职责和素质教育的缺失。因此，应合理运用虚拟仿真技术，将其与传统教学有机融合。传统教学方法在加强学生实践效果方面有明显优势，而且教师在课堂通过言行可潜移默化地影响学生，尤其在思政教育和人文素质教育方面，整个学习过程也是潜在的人文素质教育过程。

医学生人体解剖操作既是解剖学实践教学的关键环节，也是思政教育的重要过程[6]。解剖教学用人体主要来源于遗体捐献，这些遗体是医学生第一个手术的“患者”，也是医学生的老师，遗体捐献者用他们的躯体，让学生掌握和丰富人体基本知识，他们的无私精神深深地感动着一批又一批医学院校的学子。他们被尊称为“无语良师”，亦被尊称为“大体老师”。因此，让学生了解这些“大体老师”的感人事迹，面对并亲自触摸“大体老师”，开始自己的第一次“手术”，让学生们去感受救死扶伤的深刻内涵，也让学生感触生命的珍贵，从而尊重生命、爱护生命，这些都是虚拟仿真技术无法体会到的。

总之，虚拟仿真技术和传统解剖学教学各有优缺点，虚拟仿真技术从学生的学习特点与需求出发，依托网络和虚拟数字化技术创建多元化的教学环境，拓宽学生的学习视野，学生可以不受时间空间的限制，通过虚拟仿真技术反复操作观察学习，既弥补了教学资源缺乏，解决了教学时数不足的问题，同时也明显提高了课程的趣味性和新颖性，提升学生学习解剖学的兴趣和意识，加深学生对抽象理论知识点的理解和掌握，培养其自主学习能力。传统解剖学教学具有真实性，注重实践操作及临床应用，可培养学生的动手能力和创新性思维等能力。将两者有机融合，实现虚实结合和优势互补才是理想的教学模式。此外，虚拟仿真教学需规范教学资源，根据解剖学特点，不断完善虚拟仿真技术和教学评估体系，以达到最佳辅助医学教学的效果。