摘要：以南阳医学高等专科学校2019级医学影像技术专业学生为研究对象，探讨基于虚拟数字人的翻转课堂模式在断层解剖学教学中的应用效果。实践表明，基于虚拟数字人的翻转课堂模式能够有效提高断层解剖学的教学效果，是一种可行的教学模式。
关键词：虚拟数字人；翻转课堂；断层解剖学
翻转课堂是指重新调整课堂内外的时间，将学习的决定权从教师转移给学生[1]。断层解剖学是用断层方法研究人体在冠状面、水平面、矢状面等断面上器官的位置、结构、毗邻的科学，是临床影像学的形态学基础[2]。随着临床影像技术（如X线、超声、CT、MRI）的不断发展，断层解剖学在医学影像专业中的地位日益重要。断层解剖学断面多，每个断面结构复杂，相邻断面结构相似但又有区别。由于学生的学习基础不扎实以及学习方法不科学等原因[3]，死记硬背重要断面的结构名称，严重影响学生对断层解剖学的学习兴趣和效果[4]。随着信息技术的快速发展，利用虚拟数字人技术进行断层解剖学教学已成为一种趋势，它为学生创造了一种可重复操作、直观、三维立体、清楚的学习环境[5]。为此，我校引进虚拟数字人软件，在断层解剖学教学中采用基于虚拟数字人的翻转课堂教学模式，现分享如下。
1对象与方法
1.1研究对象
以我校2019级专科医学影像技术专业学生为研究对象，随机选取60人为对照组，60人为实验组，均为大学一年级学生，在第二学期学习断层解剖学。两组学生的一般资料（性别、年龄、学习成绩）比较，差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。
1.2研究方法
实验组与对照组的理论课及实验课均由相同教师完成，教学学时总数、使用的教材、考核方式和考核内容均相同。对照组采用传统教学模式进行授课；实验组采用基于虚拟数字人的翻转课堂教学模式。实验组具体教学过程如下：（1）课前：教师通过分析教学内容，精选相关教学资料，例如微课、电子图谱、视频、课件、习题等，提前一周通过学习通平台发给学生，让学生进行针对性预习。（2）课中：首先，教师利用虚拟数字人软件，要求学生对每个器官的主要结构及空间毗邻关系进行辨认。其次，依次拖动矢状面、冠状面、水平面3个方向的虚拟切面对人体进行切割，显示出相应的断面，要求学生辨认这些断面中主要的结构名称。对于错误率较高或者较难辨认的结构，教师进行针对性讲解，答疑解惑。最后，教师对应配上同断层的影像学图片让学生进一步辨认，进行基础与临床的结合。（3）课后：通过学习通的习题，检测学生对知识的掌握情况。实验课使用虚拟数字人软件和直接观察断层标本相结合的方式进行。
1.3评价方法
课程结束，对两组学生的总成绩进行比较分析，总成绩包括平时成绩（20%）、实验成绩（30%）和理论成绩（50%）。并对教学方法的评价进行问卷调查。数据用SPSS22.0软件进行统计处理，P＜0.05为差异有统计学意义。
2结果
2.1实验组与对照组学生的学习成绩比较
从研究结果可以看出，实验组学生的平时成绩、理论成绩、实验成绩及总成绩均高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。
2.2实验组与对照组学生的问卷调查结果比较
从研究结果可以看出，实验组学生对教学方法的接受度高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05）；实验组认为本组所采用的教学方法能提高学习兴趣、学习效率、空间定位能力、自主学习能力、分析和解决问题能力、语言表达能力、临床思维能力的人数比例显著高于对照组（P＜0.05），见表2。
3讨论
3.1翻转课堂教学模式的起源
翻转课堂起源于美国，两名教师尝试将PPT课件利用录屏软件录制成视频，并配以声音和字幕，然后将视频上传网络学习平台，使不能到学校上课的学生随时可以登录网络学习，实现在家中学习。这一新的教学模式弥补了传统教学的不足，迅速在美国推广。这种先学后教的模式与传统教学安排不同，称为翻转课堂教学模式。教师在课前将有关的教学资源上传网络学习平台，学生利用学习终端随时随地进行自主学习，在学校，学生以课前所学知识为基础，通过同学之间交流及教师答疑解惑，最终将知识消化、吸收[6]，达到掌握知识的目的。
3.2断层解剖学教学中实施翻转课堂的必要性
在断层解剖学教学中实施翻转课堂的原因：（1）尸体短缺。近几年，由于国家重视职业教育，高职医学院校学生人数增多[7]，再加上很多人受传统观念影响，不愿将去世亲人的尸体用于医学研究，造成尸体严重不足。（2）福尔马林的危害。由于福尔马林具有挥发性和毒性，尤其对人体的呼吸系统和眼有很大影响，当气温较高或者通风条件不好时，气味刺鼻，让人难以靠近。（3）尸体解剖操作劳累、辛苦、周期长等因素，也大大降低了断层解剖学的教学效果。（4）学习时间及地点不受限制。翻转课堂教学模式可以有效弥补传统教学模式的不足，学习时间、学习地点更加灵活。目前大学生课外活动很多，大部分学生需要花费不少时间参加各种活动，如参加学术讲座、志愿者活动、文艺演出、体育比赛、学生会工作等，翻转课堂教学模式可以很好地解决学习时间及地点的冲突，学生能够更加合理地安排学习时间，也不再局限于教室这一学习地点。
3.3基于虚拟数字人的翻转课堂在断层解剖学教学中应用的优势
随着网络的全覆盖、计算机信息技术的飞速发展、移动终端学习软件的增多，虚拟教学手段进入高校课堂[8]。虚拟数字人是现代科技发展的产物[9]，虚拟数字人支撑下的翻转课堂为断层解剖学教学改革提供了新的思路。本研究将虚拟数字人与翻转课堂相结合应用于断层解剖学教学，有如下优势。
3.3.1三维立体显示，提高学生对人体结构的空间定位能力
在断层解剖学教学中，培养学生对人体结构的空间定位能力是非常重要的，但是仅通过观察二维平面图片达不到教学目标，学生并不能对器官空间位置、形态结构、毗邻关系进行准确描述。虚拟数字人呈现的人体结构是三维立体的，且能够根据需要增加或减少结构，还可以透明化、逐层分离深层结构等，实现多角度、全方位观察[10]，对每个器官的位置、结构及器官间的空间毗邻关系能够清晰、直观、立体显示，可较好地突破教学难点，达成教学目标。通过运用虚拟数字人进行断层解剖学教学，将复杂、难懂、难记的各断面结构三维立体显示，易于理解记忆，使学生的人体结构空间定位能力有了极大提高[11]。
3.3.2提高学生学习兴趣及学习积极性
虚拟数字人操作简单、方便易行，学生可以在课堂上自主进行操作学习[12]，提高动手能力和主动探索能力，适合爱玩电子产品的学生，让学生在“玩中学、学中玩”，使学习过程主动性更高、趣味性更强[13]。由于虚拟数字人可以清楚、直观显示各器官的结构及空间毗邻关系，学生在人体器官空间结构上的疑惑瞬间被解开，不再单纯死记硬背文字与图片，可以更好地理解掌握断层解剖学知识，与被动听课的传统教学模式相比，能降低学习难度，提高学习积极性，激发学习兴趣[14]。虚拟数字人系统还设有自主检测模块，有解剖标本辨认、理论知识检测题等，学生学习任务完成之后还可以随时检测对解剖知识的掌握程度，学习目标非常明确，深受学生欢迎。
3.3.3提高学生的主体地位及自主学习能力
翻转课堂把“教师讲、学生听”的传统教学模式翻转过来，将教师课堂讲授转变为学生课前自主学习，突破时间、地点限制。通过线下的课堂教学进行答疑解惑、巩固知识点和拓展学生联系临床的思考，能更好地培养学生分析问题和解决问题能力、语言表达能力、临床思维能力等，从而使学生由被动接受知识向主动探索知识转变[15]。通过教学模式转变，提高了学生学习的主体地位[16]和自主学习能力。本研究结果显示，虚拟数字人结合翻转课堂模式不仅让枯燥的断层解剖学课程变得更加生动、形象、有趣，同时着眼于教育教学改革，促进多学科交叉融合、协同发展，将会成为解剖学科教育发展的希望和亮点[17]。基于虚拟数字人的翻转课堂模式应用于断层解剖学教学，能够有效提高学生的学习成绩，提高学生的学习积极性及学习兴趣，提高学生自主学习能力、学习的主体地位及空间定位能力等。但在断层解剖学实际教学中也发现了一些问题：（1）实验组学生虽然考核成绩不错，但如果单一考查学生对标本结构掌握情况和临床操作能力，实验组学生在尸体标本上操作不够准确和灵活。（2）虚拟数字人教学系统信息量非常大，对学生的电脑操作熟练程度有较高的要求。由于授课对象是大学一年级学生，部分学生在拆分、透明化解剖结构时，操作不够娴熟，一定程度上造成学习效果的差异。随着教学的推进，可能还有更多类似问题或者其他问题出现。数字人终究是虚拟的，和真实标本存在一定差异，一些微细结构无法完全、准确显示[18]，不能完全代替肉眼观察标本的现实体验[19]，所以在教学中需要结合传统的断层解剖标本、模型等实物教具，虚实结合、扬长避短，使传统教学工具与信息化教学手段完美融合。如何综合应用信息化教学手段与传统教学手段，如何协调各学科之间的交叉影响等问题，在今后的教学实践中，还要不断优化和完善该教学方法，努力提高断层解剖学教学水平和教学效果。
作者：杨显国 尹金鹏 张庆远 单位：南阳医学高等专科学校基础医学部
