1、Web 3D 技术在护理解剖学翻转课堂教学 中的应用探讨 徐翰鹏 吴金成 张海丽 王春妹 袁武 邵珩 天津医科大学基础医学院人体解剖和组织胚胎学系 摘 要： 目的 分析在护理解剖教学过程中, 利用Web 3D技术整合实现翻转课堂教学模式 的可行性及助学助教的意义。方法 结合护理专业解剖教学的特点, 以臀肌注射 操作、胃插管等内容的教学实例具体阐述 Web 3D 技术在翻转课堂中的具体作用 和积极意义。结果 过Web 3D技术建立的虚拟现实情境作为翻转课堂教学模式的 补充完善内容, 更加形象化、情景化、实景化, 极大助力知识的理解和掌握, 促 进护理专业解剖教学和学习。结论 应用Web 3D 技
2、术可以极大推动护理解剖教学 的翻转课堂模式转换, 有效提高教学质量, 具有很大推广价值。 关键词： Web 3D技术; 翻转课堂; 护理解剖学; 虚拟现实; 教学方法; 作者简介：邵珩, E-mail: 医学界的护理学领域在系统化、专业化、高端化的今天, 需要专业知识准确、操 作技能精湛的高级护理人才。 护理解剖学作为人体解剖学的分支学科之一, 直接 服务于临床护理应用, 其教学效果可直接反映高端护理专业人才的培养质量。 作 为独立学科, 护理解剖学的教学不能完全照搬临床解剖学的教学模式, 必须结 合护理学的专业特点, 将最新的医护技能与新型教学模式相结合。 本文举例分析 了以当今时尚的Web
3、 3D 技术创建护理技术专业情境, 应用于护理解剖学的翻转 课堂教学模式中, 可以极大提高学习兴趣, 使教学内容更加直观, 实景演练的 可行性和可重复性, 有效提高教学质量, 具有推广应用的必要性和实效性。 1 护理解剖学的教学特点 人体解剖学是一门十分重要的医学基础课, 其知识点繁杂, 学习内容抽象晦涩, 是医学生较难学习掌握的科目。 护理解剖学是护理专业学生的必修课, 是必须具 备护理专业特点的人体解剖结构内容, 以常见护理操作原理及规范为核心, 选 择与护理操作技能密切相关的人体解剖学知识点作为重点要求1。例如介绍肛 门插管方向的解剖要点和注意事项;排除错误护理产生的口咽腔堵塞的方法及原
4、 理;怎样利用心外按摩驱动血流及操作原理;针对患者特点和检查特征在不同体位下操作检查的应用解剖学原则和理论;不同体位所致的液体引流或药液滴 (灌) 入的选择等;注射和穿刺的应用解剖学, 融会贯通其解剖学基础以及趋利避害的 依据等2。护理解剖学中的教学内容与临床应用解剖学是针对不同领域的特殊 需求加以安排和要求, 以达到培养不同专业医学生的目的。 2 Web 3D 技术概述 Web 3D技术指在网页中实现虚拟现实 (Virtual reality, VR) 的前沿手段, 可 总结为“互联网+虚拟现实技术”, 旨在网页中模拟虚拟三维世界, 以便深入透 彻地观察现实的物体3。Web 3D技术所模拟的
5、 3D模型可以在网页上执行拖动、 变换比例、 多维度展示等操作, 立体全方面地进行演示, 甚至理论上能实现更加 复杂的人机交互。Web 3D 技术较以往的三维动画技术兼有实时性强、传输量小、 交互性强的优势4。现在Web3D技术的实现手段包括 Java3D、Flash3D、VRML、 Cult3D、Viewpoint 等, 但使用效果与简明性都不能让人满意5-6。国内有学 者用3ds Max 模拟人体结构模型, 基于Web GL 程序创造立体模型, 在网页提供 显示并进行交互, 用户不用设置任何辅助程序, 操作十分简单。 使用者仅需于浏 览器内键入服务器的地址直接浏览, 传统教学中无法展现在眼
6、前的部分可以随 意调出、任意变换比例和相对位置, 以3D视角探索人体器官和毗邻结构, 阐释 教学的重难点4。护理解剖学建模的虚拟现实突破了时间与空间的限制, 达到 良好的学习效果, 为解剖教学的发展提供了无限的可能性7。 3 翻转课堂教学模式的兴起与特点 随着时代的进步, 现代教育理念和教育技术持续更新成为常态。 近几年, 美国乔 纳森伯尔曼 (Jon Bergmann) 和亚伦萨姆斯 (Aaron Sams) 最先发起的新兴 教学模式-“翻转课堂式教学” (the Flipped Classroom) 逐渐推广开来8。 翻转课堂可以解释为教师提供学生学习材料, 以自制教学视频主, 学生自主学
7、 习结束后带着问题上课, 和老师共同参与提出问题、 各抒己见和求同存异等环节 的新一代教学理念9。这是一种以学生为中心的教学模式, 既激发同学的学习 热情, 又锻炼其自主学习的能力。 把“先被动学习后机械复习”的传统模式改 进为“先自主学习后合作探究”。 而翻转课堂提供给学生的课前学习资料如果 结合Web 3D技术制作的三维模型 VR, 可以最大化丰富学习内容, 使学生的自主 学习内容更加广泛而直观。 在课前不仅通过教学视频和相关文字图片资料学习基 础理论, 更可以在网页上将所学习内容进行直观具体的观察和体验, 对位置、 形 态、毗邻、层次等内容进行全方位立体化感知, 加深和易化理解程度。这种
8、翻转 课堂的VR内容可尊重学生学习能力的个性化差异, 对不明确不清楚不理解的内 容反复观看练习, 真正做到主动性学习和个性化教学10。应用Web 3D 技术建 模人体结构有效结合到翻转课堂的高效学习模式中, 必然会提升学习理解能力, 实现新型教学模式的设计目标。 4 举例说明虚拟现实应用于翻转课堂 臀肌的肌内注射、胃插管、静脉穿刺术等教学内容是护理系学生必须掌握的操作 知识和技能。学生在学习时可能存在诸多疑问:例如臀肌的肌肉注射如何有效避 开坐骨神经达到安全注射;胃插管时由于咽与食管、喉的密切位置关系可能导致 插管过程的途径失误 (误插入气管导致操作失败) 等11。 这些都是由于解剖位 置关系
9、的明确性差或者没有深入理解所致。Web 3D技术的虚拟现实整合到学生 的学习资料中, 这些疑问都将迎刃而解。 例1:臀肌的肌肉注射。在翻转课堂的自主学习中首先应根据所供教学视频、图 片文字等资料学习操作基本解剖知识, 学习穿刺时经过的层次依次为皮肤、 浅筋 膜 (脂肪组织多) 、臀筋膜 (致密) 、臀大 (中、小) 肌。为避免伤及坐骨神经, 选取的臀大肌注射部位明确阐述为十字法 (从臀裂顶点向左或向左作一水平线, 然后从髂嵴最高点作一垂直线, 这样划分的 4个象限中的外上象限作为注射部 位, 注意避开内角) 或联线法 (取髂前上棘与尾骨联线的外 1/3处作为注射选 择部位) , 臀大肌注射在成
10、年人需刺入皮下 23 cm;而臀中肌、臀小肌注射定位 方法则“以示指尖和中指尖分别置于髂前上棘和髂嵴下缘, 髂嵴、示指、中指之 间构成的三角形区域中示指与中指构成的内角为注射区”或者是“髂前上棘外 侧三横指处 (以患者的手指宽度为准) ”, 注射深度稍浅于臀大肌注射12。在 了解基础理论后打开 VR网页, 在Web 3D技术构建的三维立体彩色臀部模型上, 轻点鼠标清晰显示各层次的相互关系及范围, 对各结构的空间位置达到深刻理 解;对 3D 模型可进行自由旋转和观察, 在不同体位姿势下操作技术的特点和要 求;选择进行模拟注射, 点击鼠标明确选择注射点, 滚动鼠标滑轮改变和选择进 针角度, 移动鼠
11、标进行进针深度的操练。 通过调整透明度, 显示深面结构, 学生 可自行观察注射的操作效果, 坐骨神经的位置与注射途径的位置关系等。 经过反 复的模拟练习, 增强基础知识的准确掌握程度, 明确把控实际操作的过程和成 功信心。 在课堂讨论中, 师生共同交流模拟操作的体会和感受, 使老师的教学工 作事半功倍。 例2:胃插管术是临床中给不能正常进食的病人所采用的操作, 由于插管路径较 长, 途经结构较多, 实际操作机会珍贵, 导致实操性较差。在课下学生自学中, 认真学习相关文字、 图片或视频了解基本操作原理。 查验插管操作是否成功以“1 抽2听 3看”作为标准13。 在理论基础清晰后, 进入网页观察胃
12、插管术操作的 三维模型, 调整观察操作经过的不同层次, 观察会厌软骨、食管、气管等毗邻结 构的空间位置;调整透明度, 选择进行模拟插管, 用鼠标控制进入长度与角度调 整, 透过半透明的操作过程可以清晰看到胃管在管道内行进及毗邻器官的情况, 观察感受插管深度的过程, 分析如何避免误入气管甚至可以误操作演示插入气 管的过程感受来评判理解正确的操作原则。 经过反复多次的模拟训练, 感受经历 并总结经验, 最后可在课上与同学老师交流讨论明确, 深刻理解所学知识并亲 身体验收获操作技巧。 5 小结 面对不断发展的临床护理需求, 护理解剖学的教学质量必须与时俱进, 有机结 合先进的教学理念和配套的先进技术
13、。 翻转课堂的理念以学生为主体, 倡导自主 学习和交流讨论。 传统的教学视频、 图片、 动画不能满足学生的自学需要, Web 3D技术从立体化、实景化、仿真环境等方面有效补充翻转课堂中的资料素材, 让学 生在兴趣和模拟实践中摸索、 总结和掌握知识, 有效提升护理解剖学的教学效果 和质量, 减轻教师的教学工作负担, 是当今护理医学教育值得进一步整合推广 的教学新思路和方向。 参考文献 1王伟伟, 郑鸣, 张建国, 等.以护理操作为中心的教学模式在护理解剖学实 验教学中的实践J.四川解剖学杂志, 2016, 24 (1) :44-45. 2 姚前尹, 程亚涛, 刘伟聪, 等.护理解剖学教学的理念及
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