宋翠榮 王忠 張海峰

摘要：目的：應(yīng)用三維重建技術(shù)建立人體器官三維模型，應(yīng)用于人體解剖教學(xué)，分析教學(xué)效果，為形態(tài)學(xué)科探索一種新的教學(xué)方法。

方法：選擇本校2018級(jí)臨床專業(yè)2個(gè)自然班作為實(shí)驗(yàn)組，與傳統(tǒng)教學(xué)的2017級(jí)臨床專業(yè)2個(gè)自然班對(duì)照，從學(xué)生日常課堂表現(xiàn)、學(xué)習(xí)興趣、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、平時(shí)成績、實(shí)驗(yàn)成績、期末考試、后續(xù)學(xué)科成績、學(xué)生滿意度等方面統(tǒng)計(jì)分析教學(xué)效果。

結(jié)論：應(yīng)用人體器官三維模型教學(xué)可以有效改善教學(xué)質(zhì)量，提高教學(xué)效果，值得推廣。

關(guān)鍵詞：三維模型;人體解剖學(xué);教學(xué)

人體解剖學(xué)是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中重要的一門基礎(chǔ)課，主要講述人體器官的形態(tài)、位置、毗鄰，是專業(yè)課程的基石，對(duì)后續(xù)課程的學(xué)習(xí)與臨床操作具有重要作用;恩格斯說過：“沒有解剖學(xué)，就沒有醫(yī)學(xué)[1]。尸體標(biāo)本與器官模型是解剖教學(xué)的重要工具，但隨著高校招生規(guī)模的擴(kuò)大，醫(yī)學(xué)院校常處于尸源緊缺的困境：相關(guān)資料報(bào)道，中國約三十名醫(yī)學(xué)生解剖一具尸體，遠(yuǎn)低于國際標(biāo)準(zhǔn)[2] ;而器官模型大多僅展現(xiàn)器官的整體形態(tài)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)顯示不清晰，部分產(chǎn)品制作粗糙，與實(shí)際結(jié)構(gòu)差異較大。人體解剖學(xué)知識(shí)點(diǎn)繁多，器官位置較深、不易觀察，學(xué)生的空間想象能力弱，難于理解與記憶，教學(xué)效果不理想。

近年來，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，虛擬仿真三維重建技術(shù)取得了前所未有的成果，促進(jìn)了醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展[3-4]。本研究將人體器官三維模型應(yīng)用于教學(xué)，并分析其效果，為解剖教學(xué)探索一條新途徑。

1.建立人體器官三維模型

人體器官三維模型的制作：骨性器官，選取志愿者，要求：正常成年男性/女性各一名、志愿者身高、體重各參數(shù)位于中國男/女性人體50百分位標(biāo)準(zhǔn)尺寸（身高1678.0±59.33mm，體質(zhì)量59.0±6.66kg）之間[6]，進(jìn)行CT掃描，獲得志愿者各器官的影像數(shù)據(jù)。 將影像資料以.dicom格式導(dǎo)入逆向工程軟件mimics17.0，經(jīng)過一系列處理，最后，生成相應(yīng)骨骼的三維模型。

肌性器官三維模型的建立：取新鮮標(biāo)本經(jīng)冷凍后，進(jìn)行切割，切片斷層厚度為1cm，將切面拍照、導(dǎo)入mimics17.0，建立器官模型[7]。按照教學(xué)過程順序，建立運(yùn)動(dòng)、消化、呼吸、泌尿、脈管、神經(jīng)等人體器官三維模型。

2教學(xué)過程設(shè)計(jì)

2.1研究對(duì)象

隨機(jī)選取我校2018級(jí)三年制臨床?？茖W(xué)生二個(gè)班（50人/班）為實(shí)驗(yàn)組， 2017級(jí)由相同老師任教的各二個(gè)班（50人/班）為對(duì)照組。兩個(gè)年級(jí)選用教材相同、授課教師一致，去除了教材、師資因素的影響;學(xué)生的入學(xué)成績、年齡、男女比例、既往教育程度等方面經(jīng)檢驗(yàn)，無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P > 0.05 ），具有可比性。

2.2研究方法

應(yīng)用對(duì)照法，對(duì)2018級(jí)學(xué)生在授課過程中融入人體器官三維模型，將人體三維模型以課件、投影的形式展現(xiàn)給學(xué)生;往屆2017級(jí)各三個(gè)班學(xué)生為傳統(tǒng)模式，以掛圖、板圖、模型、標(biāo)本、多媒體課件教學(xué)。效果評(píng)價(jià)：以調(diào)查問卷的形式對(duì)學(xué)生課堂表現(xiàn)、學(xué)習(xí)興趣、教學(xué)滿意度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從教務(wù)系統(tǒng)調(diào)出相應(yīng)章節(jié)成績、期末成績、后續(xù)課程成績，等方面分析教學(xué)效果。

2.3教學(xué)應(yīng)用過程

理論講授與實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)將三維模型插入課件或投影展示，附以文字解釋說明。所建模型可以清晰、直觀的顯示器官的立體構(gòu)象，并可以將模型放大、縮小、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、顯示、隱藏、自由組合等操作，配合學(xué)生進(jìn)行任意角度、任意方位觀察。

2.4教學(xué)效果評(píng)價(jià)

采用教師評(píng)分、學(xué)生座談、調(diào)查問卷與統(tǒng)計(jì)分析的方法分析，分析指標(biāo)包括：章節(jié)測(cè)試、期末測(cè)試，后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)成績，課堂表現(xiàn)、學(xué)習(xí)興趣、教師滿意度等指標(biāo)。

2.4.1章節(jié)考試成績

根據(jù)教學(xué)大綱，教材知識(shí)點(diǎn)，每章內(nèi)容講解完畢后進(jìn)行章節(jié)測(cè)試，重點(diǎn)考察學(xué)生對(duì)人體器官的位置、結(jié)構(gòu)、毗鄰的掌握程度。

2.4.2 期末考試成績

課程全部學(xué)完后，進(jìn)行期末考試。涵蓋本書的全部內(nèi)容。題型包括名詞解釋、填空、問答、判斷、簡答、論述，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解能力、記憶能力、分析歸納能力。

2.4.3 后續(xù)課程成績

跟蹤隨訪，統(tǒng)計(jì)分析相接學(xué)期的生理學(xué)、病理學(xué)、藥理學(xué)、診斷學(xué)成績，由于2017級(jí)后續(xù)課程正在進(jìn)行中，在此僅觀察前三個(gè)年級(jí)學(xué)生成績的差異。

2.4.4問卷調(diào)查與學(xué)生座談

課程學(xué)習(xí)結(jié)束后發(fā)放調(diào)查問卷，包括：學(xué)習(xí)興趣、積極性、課堂注意力，對(duì)課程的滿意度等內(nèi)容（詳見表4），評(píng)定等級(jí)為優(yōu)秀、良好、可以、較差，對(duì)應(yīng)分值為（20分、15分、10分、5分）采用不記名評(píng)價(jià)的方式，以保證獲取真實(shí)客觀的信息，發(fā)放問卷600份，回收592份，有效問卷579份，有效率96.5%，將問卷收回后進(jìn)行整理與統(tǒng)計(jì)。

2.5數(shù)據(jù)分析

將獲得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)導(dǎo)入SPSS 17. 0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析，計(jì)量資料用“均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，組間比較應(yīng)用配對(duì)t檢驗(yàn)，以P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

3 研究結(jié)果

問卷調(diào)查與座談分析：2018級(jí)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)注意力集中，學(xué)習(xí)興趣高，主動(dòng)性強(qiáng)，學(xué)習(xí)氛圍濃厚;回應(yīng)老師提問更積極踴躍，對(duì)人體器官的形態(tài)、位置、毗鄰等知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握比較牢固。

應(yīng)用三維模型教學(xué)的2018級(jí)學(xué)生，解剖學(xué)章節(jié)成績、期末成績普遍高于2017級(jí)學(xué)生;經(jīng)跟蹤調(diào)查、隨訪，相接學(xué)期的生理學(xué)、病理學(xué)，后續(xù)學(xué)期的藥理學(xué)、診斷學(xué)成績普遍高于上兩級(jí)學(xué)生。實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組成績比較，詳見表1-4.

各項(xiàng)結(jié)果表明：應(yīng)用人體三維模型進(jìn)行人體解剖學(xué)教學(xué)，有助于學(xué)生提高學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)對(duì)解剖知識(shí)的理解，學(xué)生成績明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)。

4 討論

人體解剖學(xué)科知識(shí)點(diǎn)繁多，理論性強(qiáng)，傳統(tǒng)的授課模式以講解與掛圖模型為主，學(xué)生進(jìn)行抽象的理解與刻板的記憶，理解不深刻，記憶不牢固，教學(xué)效果一直不理想。

本研究將人體器官三維模型，應(yīng)用于解剖學(xué)教學(xué)，形象直觀，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，有助于解剖知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握;經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，章節(jié)成績、期末成績、相接后續(xù)課程成績，課堂表現(xiàn)，教學(xué)滿意度均優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)，教學(xué)效果明顯提高。隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)醫(yī)學(xué)教育的要求越來越高，傳統(tǒng)教學(xué)模式的知識(shí)輸灌、“填鴨式”、“死記硬背”已經(jīng)落伍[9-10]。因此，探索一種新的教學(xué)手段促進(jìn)知識(shí)的掌握具有重要意義。

4.1 三維模型教學(xué)可以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣， 提高主觀能動(dòng)性

對(duì)于形態(tài)學(xué)科的學(xué)習(xí)，圖片比文字直觀，三維立體結(jié)構(gòu)比二維圖像更容易理解[11-12]。學(xué)生對(duì)照教材文字去想象器官的位置與形態(tài)，難以激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。人體器官三維模型展示，不僅能使學(xué)生全面的觀察器官，同時(shí)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣， “在快樂中學(xué)習(xí)”，提升學(xué)習(xí)主動(dòng)性。

4.2 三維模型有助于對(duì)解剖學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解

傳統(tǒng)的解剖學(xué)教學(xué)主要以教材、掛圖為媒介，僅展示器官的大體形態(tài);基于虛擬技術(shù)建立三維模型，可以自由旋轉(zhuǎn)、放大縮小、顯示隱藏、多角度觀察[13]，解決了尸源不足的難題。將枯燥的理論文字描述轉(zhuǎn)換為形象直觀的立體模型，生動(dòng)逼真的展現(xiàn)器官的形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與毗鄰關(guān)系。三維模型彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)手段的不足，有助于學(xué)生對(duì)解剖學(xué)知識(shí)點(diǎn)的理解，為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.3 三維模型教學(xué)有助于后續(xù)課程的學(xué)習(xí)

本研究不僅對(duì)比了解剖學(xué)的章節(jié)成績、期末成績、還經(jīng)過跟蹤調(diào)查，對(duì)后續(xù)生理學(xué)、藥理學(xué)課程的成績進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明三維模型重建有助于知識(shí)點(diǎn)的理解與掌握，有助于后續(xù)課程的學(xué)習(xí)。

4.4 展望

所建器官三維模型可制作為動(dòng)畫，動(dòng)態(tài)展示器官生長、損傷變化的過程，如胃的蠕動(dòng)、心臟泵血、骨折、排卵等，相對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)中語言描述與操作演示，更加仿真，可以更直觀的觀察、簡單易懂。

總之，將人體器官三維模型應(yīng)用于解剖教學(xué)，把人體器官直觀、生動(dòng)的展現(xiàn)出來，改變了單一展示授課的教學(xué)模式。經(jīng)對(duì)照分析，多方面考核，跟蹤調(diào)查，表明人體器官三維模型應(yīng)用于教學(xué)，可以激發(fā)學(xué)生興趣，發(fā)散思維，提升思考力，促進(jìn)解剖學(xué)與后續(xù)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，在形態(tài)學(xué)課程教學(xué)中具有廣闊的前景。

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作者：宋翠榮，女，碩士，研究方向：人體解剖與臨床。

通訊作者：張海峰，男，碩士，副教授，醫(yī)師，從事人體解剖教學(xué)與臨床研究十余年，研究方向：骨、三維重建與生物力學(xué)。

基金項(xiàng)目：河北省衛(wèi)健委資助項(xiàng)目（編號(hào)：20210150）、滄州醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校教改項(xiàng)目（編號(hào)：2019JG03）。