虚拟仿真实验教学平台在系统解剖学实验教学中的应用

CHINESE JOURNAL OF ANATOMY V ol.42 No.5 2019 解剖学杂志 2019年第42卷第5期
*四川省教育发展研究中心项目（CJF18019） ；成都医学院教育教学改革研究项目（VL201605）第1作者E-mail ：18692990@
△
通信作者，E-mail ：2561320006@
收稿日期：2018-12-10；修回日期：2019-05-16
虚拟仿真实验教学平台在系统解剖学实验教学中的应用*
肖 莉1 石清明2 魏小于1 李 健1△
（1 成都医学院人体解剖学教研室，成都 610500；2 西部战区疾病预防控制中心，成都 610021）
Application of virtual simulation experimental teaching platform
in systematic anatomical teaching *
Xiao Li 1，Shi Qingming 2，Wei Xiaoyu 1，Li Jian 1△
（1. Department of Human Anatomy ，Chengdu 610500； 2. Center for Disease Control and Prevention ，
of Western Theater ，Chengdu 610021，China ）
虚拟仿真基于互联网技术平台，以虚拟为手段，仿真为表现形式，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，具有交互性、真实性以及多感知性等特点[1-2]，通过构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生进行虚拟仿真
实验能够达到教学大纲要求的教学效果[3-6]，已逐渐成为世界教学发展的一种趋势。

2013年8月13日，国家教育部高教司下文在全国构建国家级虚拟仿真实验教学中心，从国家政策上给予支持[7]。

2014年2月本校获批国家级虚拟仿真实验教学示范中心[8]。

解剖学作为一门形态学学科，传统的教学模式以二维图片讲解为主，标本录像为辅，不能直观显示人体的立体层次结构。

实验课中由于模型的不真实性以及标本的损耗、匮乏等原因，导致学生参与尸体解剖和实物标本观察的机会逐渐减少，很难把教材的理论知识与实际联系起
进行教学改革的政策，教学质量也有了较大提高[5]，但如何在课堂活动中使知识内化和师生互动的关注还有所欠缺[6]。

“以学生为中心”，是要学生自己担负起学习的责任。

所以，教师要更加注重学生自主学习能力的培养。

使学生认识到自身才是认知过程的主体，并主动利用原有知识进行构建新知识的过程[7]。

闯关游戏型教学就是让学生成为教学主体，把知识内化为目标，教学设计的目的是通过教学活动达到培养学生的自学能力。

乐于挑战、富有激情是当代大学生的共同特点，将“闯关游戏”思想应用于教学中，颠覆了传统的学生被动接受知识的角色，改为学生能动性学习知识的角色，对提高学生学习兴趣、自主学习能力和创新能力有重要意义[8]。

通过教研室在解剖学教学中实施游戏闯关型模式，将部分知识交给学生自主学习完成，使学生真正成为知识传递的主体，实现了师生在教学位置上的转变。

在采用“游戏闯关型”教学模式的班级解剖学成绩不及格率明显低于对照班，大幅度提高了学生的学习兴趣，同时培养了学生自学、创新和应用等综合能力。

由于游戏闯关教学模式在我校解剖学教学中刚刚应用，在实施过程中遇到了各种问题，如：学生不深入分析学习，只重视游戏过程；游戏激励缺乏持续性，导致学生失去兴趣等问题。

这可能是学生自我管理
和自主学习等能力存在差异性造成的。

针对上述问题，今后，我们将学生分为若干小组进行评比，各组由组长带领组员群策群力，分析探讨难关并得出闯关方案。

优先通关的组员可以向较差组员提供指导和帮助，最终组员均成功通关。

目前游戏闯关型教学模式还处于探索和验证阶段，今后希望通过不断完善该模式为教学改革提供一些借鉴。

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·教学研究·
来[9]。

本校较早认识到虚拟仿真实验在医学实验教学中有着补充、拓展、完善的作用，并积极探索虚拟仿真技术在医学教育中的运用[8]。

在解剖学教学工作中通过构建解剖学虚拟仿真实验教学平台，并运用于临床、全科、影像学等专业的实验教学中，取得了较好的教学效果。

现将有关做法以及在解剖学教学中的应用效果评估总结如下。

1 研究对象和方法1.1 研究对象
选取了本校2016级临床、全科、影像3个专业各2个班，每班50人，共300人作为研究对象，同一专业2个班的学生均以高考入学成绩为基准随机分班，其年龄、性别、入学成绩比较，差异均无统计学意义（P >0.05）。

各专业一班为实验组，理论授课方式与对照组一致，在保持教学内容和总课时不变的基础上，根据教学内容将部分理论课时调整为实验课时，理论课时与实验课时比为4：6，并在实验教学中采用虚拟仿真实验教学平台辅助教学；二班为对照组，
按照传统教学课时安排，理论课时与实验课时比例为5：5，未利用实验虚拟仿真实验教学平台。

同一专业授课均为同一位授课教师，理论课授课统一组织实施；实验授课按照实验组和对照组分开实施。

1.2 解剖学虚拟仿真教学平台的建设
在我校医学虚拟仿真实验教学平台中构建了人体解剖学模块，充分利用平台的良好展示功能，构建解剖学图片资源库（图1）。

图片资源库库包括系统解剖学（运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、感觉器、神经系统）、局部解剖学（头颈部、胸部、腹部、盆部、会阴部、上肢、下肢）、断层解剖学（头颈部、胸部、腹部、盆部）及影像解剖学 （运动系统、中枢神经系统、头颈部、胸部、腹部、盆部）四大模块。

整个平台以Internet 为基础构建，持有注册账号的学生可以随时随地学习平台上提供的相关医学课程。

教师可利用网络学习的交互操作，追踪了解学生的学习时间、学习进度和掌握情况，真正达到促进学生学习和提高教学效果的目的。

图1
虚拟仿真教学平台解剖学图片资源库建设框架
1.3 解剖学虚拟仿真教学平台的应用
实验班学生在观察大体标本前，利用我校虚拟仿真平台上的山东易创中国数字人解剖系统，多角度多方位的观察人体各器官的形态结构。

模拟解剖学操作，熟悉局部的层级结构和各器官的位置毗邻关系，与平台构建的影像解剖学图片资源库中的X 线片、CT 扫描片、MRI 等图像对照观察。

然后安排学生在大体标本上进一步观察，通过虚实对比观察解剖结构，通过多层次的观察，逐渐完成由解剖学形态观察向临床应用过渡。

而对照班采用传统的教学方法，教师先利用大体标本上讲授，然后学生分组进行观察。

1.4 效果评定
教学效果采用理论、实验考试和学生对教学模式的满意度问卷调查进行评估。

学期末2组学生均统一进行考试，并采用同一评分标准。

学科总评成绩=理论成绩×60％+实验成绩×40％。

采用无记名方式对试验组和对照组学生进
行教学模式的满意度问卷调查，发放调查问卷300 份，收回有效问卷300份，有效问卷回收率100%。

1.5 统计学处理
考试成绩和问卷调查结果采用SPSS 19.0软件进行统计分析，其中考试成绩以x ±s 表示，采用t 检验和回归分析；问卷调查采用计数资料，采用χ2检验。

2 结果
2.1 2组考试成绩比较
结果显示（表1），实验组的理论成绩、实验成绩和总成绩均高于对照组，差异具有统计学意义（P <0.05）。

从各组对应的班级看，相同专业试验组的理论成绩、实验成绩和总成绩均高于对照组，差异具有统计学意义（P <0.05）。

而同组间各班级之间成绩差异无统计学意义（P >0.05）。

表1 各组考试成绩比较（x ±s ）
组别专业理论成绩实验成绩总成绩对照组
临床63.12±12.2582.28±4.7670.76±7.93全科62.52±13.7381.58±3.1070.10±8.53影像62.98±13.1781.50±6.2470.42±9.72对照组（合计）
62.87±12.9881.79±4.8570.43±8.71实验组
临床73.72±14.12
*
87.50±4.12
*
79.22±9.25*全科70.62±11.88*86.50±3.14*76.92±7.63*影像71.06±11.29*87.52±3.89*77.78±7.57*实验组（合计）
71.80±12.48*
87. 17±3.75*
77.97±8.19*
*
P <0.05 vs 相应对照组
2.2 2组理论成绩与实验成绩的相关性分析
结果显示（图2），对2组理论成绩和实验成绩之间的相关性进行回归分析，结果显示两者之间存在正相关线性关系（R 2
=0.97，P <0.05）。

图2 2组理论成绩与实验成绩的相关性分析
y =0.586x +45.02R 2=0.965 7
2.3 2组学生对教学模式的满意度比较
调查结果显示（表2），实验组对教学效果各项指标的满意度在72.67%～89.33%之间，均高于对照组，2组之间的差异具有统计学意义（P <0.05）。

3 讨论
人体解剖学作为医学中的基石课程，是培养创新性、
应用性医学人才非常关键的起点环节。

教师教好人体解剖学可为学生学习后续课程和激发学生专业兴趣奠定良好基础[10，11]。

改革教学方法，不断提高解剖学教学质量是我们每一位从事解剖学教学工作者的首要任务[12]。

随着网络技术的发展和普及，新时代学生获取知识的途径已经不再局限于课堂上教师的讲授和自己课后查阅纸质文献资料[13]，依
托电脑和网络已成为当代大学生学习的重要手段和接收信
表2 2组学生对教学效果满意度的比较（%）
项目对照组
实验组
P 值是否是否提高学习兴趣64.0036.0086.6713.33<0.01提高学生学习的主动性60.6739.3385.3314.67<0.01提高自主学习能力60.0040.0076.6723.33<0.01提高科研思维能力61.3338.6780.0020.00<0.01增加沟通与协作能力66.6733.3387.3312.67<0.01提高实践动手能力62.0038.0084.0016.00<0.01促进对专业技能的掌握59.3340.6772.6727.33<0.05能够加强基础与临床的融合
58.6741.3376.0024.00<0.05对教学效果是否满意
60.00
40.00
89.33
10.67
<0.01
息的主要来源方式[14]。

虚拟仿真实验教学是教育信息化的发展趋势和现实需要，是学科专业与信息技术深度融合的产物，已经越来越多地被运用于教学[8，15]。

3.1 虚拟仿真实验教学平台能够有效提高系统解剖学实验教学质量
研究结果显示，通过解剖学虚拟仿真实验教学平台的应用，实验班的考试成绩均得到了明显提高。

问卷调查结果也显示通过解剖学虚拟仿真实验教学平台，学生的学习兴趣、学习能力、科研思维能力、动手能力、沟通与协作能力、学习的主动性对专业技能的掌握、与临床的融合均得到了显
著提升，学生对教学效果的满意度显著升高。

本研究结果与国内外同类教改结果相似[16-20]，表明解剖学虚拟仿真实验教学平台的应用能够有效提高系统解剖学实验教学质量。

人体解剖学作为一门形态学科，学生通过教师讲解所获得的知识，需要在实验教学中得到验证才能牢固地掌握[21]。

本研究对实验成绩和理论成绩的相关性研究发现，实验成绩与理论成绩呈现明显的正相关，表明实验成绩的提高能够有效促进理论成绩的提高。

这一研究结果提示在解剖学教学中应重视实验教学，可适当增加实验课课时和实验课在期末考试中的比重，使学生重视实践技能教学，以促进学生将理论知识和临床
应用进行有机结合，为更好地服务临床打下基础[22]。

3.2 解剖学虚拟仿真实验教学平台建设的困境与展望
虚拟仿真实验教学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[8]，对传统教学模式和实体解剖起到了很好的补充和拓展作用。

但医学生今后的工作对象是人，医学教育的实践性和人文特性，决定了医学科学实验的不可替代性[23]。

因此，在实际教学实践中，必须将虚拟仿真实验教学与真正的实验操作有机结合，先进行虚拟实验操作，再进行实际操作，可以有效提高实验效果。

通过多种教学方法和手段的综合运用，充分发挥虚拟仿真对实验教学的辅助作用，弥补其在实验教学中的缺陷[24]。

解剖学虚拟仿真实验教学平台的建设必须按照解剖学学科特点，根据不同专业要求，对课程知识点进行系统完整的规划，紧贴教学大纲的要求。

由于平台建设起步较晚，软件开发与专业特色结合相对薄弱，专业教师缺乏软件开发基础，而软件开发人员又缺乏相应的解剖学专业知识，平台资源的开发、维护、更新、支持、服务需要由教师、软件开发人员共同完成，这些现实矛盾制约着解剖学虚拟仿真实验教学平台的建设和发展。

因此，平台建设应充分发挥“校－企”合作模式的特点，将企业服务和学校教学有机结合，共同促进平台的建设发展。

虚拟仿真实验教学的推广和完善是一份长期性任务，不可能一蹴而就，需要不断完善[8]。

此外，解剖学基础与各医学专业息息相关，是各专业学习应用的基础，不能孤立发展。

因此，充分利用本校虚拟仿真实验教学平台“中国数字人解剖系统”、“机能学虚拟实验系统”和“形态学数字化教学系统”，将解剖学基础知识与生理、病理、药理等学科相互融合，打造更加全面、实用的解剖学虚拟仿真实验教学平台将是今后的发展方向。

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