任铭新 刘依林 李 兰 张文勇

（南方科技大学医学院，深圳 518055）

解剖学的学习需要大量的时间死记硬背，其过程繁琐、甚至枯燥，给医学生带来了一定挑战。随着现代教学方法和手段革新，尤其在5G的环境下，更多的教学资源和教学方式得以进一步的呈现，更有效的教学和学习策略也不断涌现，解剖学教学同样也正在经历一个渐进的变化过程。5G环境下，如何更好地整合教学资源，发挥5G优势服务和推动教学改革，目前已经成为十分重要且迫切的研究课题。沉浸式教学最早见于外语教学中，后逐步得到完善并应用于其他教学实践。特别是虚拟现实技术在5G网络下的逐步普及和完善，沉浸式教学越来越多受到教育者的关注。本校一直以来秉承精英化、国际化的教学理念，实行小班制教学正贴合实施沉浸式教学的要求。在教学中不拘泥于某一种教学模式，而是根据具体的教学需求，以学生为中心最大限度地发挥学生的积极主动性，将基于问题的学习（PBL）、基于团队的学习（TBL）、基于案例的学习（CBL）以及翻转课堂、模拟和虚拟交互式3D影像等融入教学的环节，尽可能地使学生沉浸在教学的全过程。

1 5G环境下解剖学沉浸教学的具体实施

沉浸式教学在大学教学中主要体现在3个方面：第二语言教学、心理沉浸体验和虚拟现实技术应用[1]。解剖学教学的全过程以5G+三种沉浸式教学为依托，在教学各个环节融入相应的技术和教学模式。

1.1 5G+以第二语言为教学语言的沉浸式教学

语言教学中的沉浸式教学，是将学生要学习的第二语言作为教学语言的教学模式，通过语言学习和知识学习共同沉浸，在提高第二语言学习的同时，实现其他知识的学习目标[2]。

具体实施：解剖学教学中，教材采用原版全英文教材+中文教材相结合，教学过程由双语教学逐渐向全英教学转变；建立英文解剖学题库，组建5G网络下的局域网，将理论考试、组卷逐渐转为线上；本院已与学校语言中心合作，通过线上和线下进行教师、助教以及学生的英文教学学习培训；在局域网云平台上传相关的英文解剖学讲解以及操作视频，将英文原版电子书和解剖学图谱上传至学习平台，并匹配及时翻译软件。

1.2 5G助力“课前—课中—课后”全周期闭环的沉浸式教学

认知心理学家Mihalyi Csikszentmihalyi[3]教授最先提出沉浸理论，该理论认为：在进行活动时，人们完全投入情境当中，并且过滤掉不相关的知觉，进入一种“忘我”的沉浸状态[4]。也有很多学者将沉浸教学定义为“教育教学工作者在施教过程中巧妙运用多种教学手段，激发学生的学习兴趣，使学生进入一种“沉浸体验”的学习状态”[4]。

具体实施：①课前—预习学习重点及自学情况分析。在课前阶段，教师针对每节课的教学内容和重点、难点知识制作1～2段3～5 min的视频，上传于云端资源库并在课前发布预习任务。学生通过学生移动端APP可随时随地访问资源库、接收任务，并完成课前自学。移动端短视频学习可充分利用学生的碎片时间（如在食堂排队、乘坐校巴等），在不占据大块时间的前提下方便反复观看学习，对于课业繁重的临床医学专业学生可降低时间成本，提高学习灵活性和学习效率。此外，视频结束后的自测题目可及时向学生和教师反馈学生对重点难点知识的掌握情况，有助于学生和教师对学习内容和学习进度有针对性地进行调整。

②课中—教师实时监督分组实践操作及互动讲解答疑。解剖学实践教学以小组为单位，通常情况下课程配备的指导教师人数无法满足对所有小组的实时观察与指导。依托实时高效数据传输的5G通讯技术，解剖学实验室配备有数字网络解剖互动教学系统，通过高清摄像机对每个小组的实操活动进行录像并实时传输至教师端。教师可对所有小组的操作进行实时多屏监看，并在发现某组解剖到典型性或特殊结构的时候，将该组的分屏投射在教室前端的大屏幕上，供全班观摩学习。同时，学生可以通过学生移动端APP观看本组的操作直播，对有疑问的地方截屏标注并发送至教师端，教师可通过文字或音频对问题实时回复，或亲临该组进行操作指导。本系统同时也适用于远程教学、多场地互动教学等情景。

③课后—知识巩固与拓展。课中小组实操的录像视频同时上传至云端资源库，学生在课后可随时随地通过移动端APP反复观看，加强记忆。此外，云端资源库还包含教学视频课件、解剖操作录像等高清视频资源，同时还向学生推荐相关精品慕课作为补充和拓展内容。5G技术实现了移动端随时随地、高清流畅地访问这些资源的可能性，还可选择配备弹幕、留言等功能，增强了学生学习的自主性、灵活性、趣味性和互动性。

1.3 5G+VR技术的沉浸式辅助教学

虚拟现实（virtual reality，VR）技术是计算机仿真技术的一种，以其交互性、沉浸性与构想性的特点，为人类的认知活动与实践活动提供了一个对象、内容、工具、媒介相统一且可操控的新世界[5]。笔者在解剖学课堂教学中应用VR解剖学教学系统、多点触控虚拟解剖学系统进行演示，学生在手机端或平板电脑上安装3D互动解剖软件，这些软件和设备可模拟真实解剖过程，对3D解剖模型进行操作，观察断层图像，同时与X线等影像学图像进行融合，查看某一解剖部位与CT、MRI影像的对应关系，便于学生更好地理解局部结构的毗邻关系，还可进行手术方案的设计，模拟手术操作训练，并实现实时反馈。这种基于虚拟现实技术的沉浸式教学，为解剖学教学提供了一个丰富多彩的理论与实践相结合空间，学生通过直观地观察、逼真地实验，沉浸其中。

2 5G环境下解剖学沉浸教学的优势与挑战

2.1 5G促进大学教学多层面深度沉浸化

以解剖学为代表的形态学，需要大量的高清视频和图片，以往深受传输速度的限制，但随着5G网络的全覆盖以及设备的更新，这些困难迎刃而解，学生学习方式、方法得到很大改善。在5G的基础上，基于VR技术的沉浸式教学将传统的图文、视频和音频整体设计成具有沉浸感的课程内容，学生身临其境，各种感官都沉浸在课程内容中，从多角度观察和学习课程内容。对知识的学习过程和教学情景设置多种教学方法的灵活运用，如翻转课堂、TBL、PBL、CBL等，以学生为中心进行教学设置，最大程度发挥学生的能动性。5G网络下多种教学方式方法的应用使教师和学生共同沉浸于课堂教学，学生通过视觉、听觉、触觉全方位沉浸在课堂内容中。通过互动充分发挥学生的主体作用，在不断反馈中让学生产生一种忘我学习、沉浸式的最佳体验，有效地激发和调动学习的积极性、主动性和创造性，从而多层面促进沉浸式教学。

2.2 打破教学时空限制，有效提升学生的自主学习能力

5G网络技术的发展，打破了传统教育的时空界限，学生可以随时随地学习知名学校的优质课程，优质的教育资源得以共享。虚拟教学和网络课程通过手机端或PC端呈现，学生可以随时随地根据自身的实际情况自主学习相关教学资源，完全不受时空的限制。例如本院学生在慕课能学习到全世界一流大学的课程，迄今为止，我国上线慕课数量已超过5 000门，学习人数超过7 000万。同时在沉浸式课堂中5G网络给课程内容带来了立体化和沉浸交互感，帮助学生理解和记忆课堂内容；课下学生也可以根据自己的情况自主学习，巩固对课堂内容的掌握。

2.3 降低标本需求，提高教学资源的利用率

人体结构本身极为精密复杂，个体之间又存在一定的差异，单纯依靠书本和课堂讲解很难达到理想的效果，实践中又由于大体标本的短缺而得不到充分的锻炼机会。虚拟现实是一很好的补充，尤其是5G网络下教学中大量的场景和设备都可以通过虚拟现实技术来搭建，只需要手机等移动端设备就可以完成教学和学习。在课堂上学生可以基于不同基础自由选择教学进度，遇到未能掌握的知识点，课下也可以在虚拟现实环境中反复学习。不但设备得到充分利用，教师也不用重复授课。教师只要定期对不同专业的虚拟场景设备进行更新，一旦出现故障或者问题对设备的维护成本都比较低。而且不同专业的场景设备还可以有效融合应用，提高虚拟场景和设备的利用率。通过减少标本使用、避免重复教学、应用5G网络来进行管理等举措，整体降低了人力管理成本，提高了教学设备利用率。

2.4 面临的困难和挑战

大学教学的全面沉浸化是5G时代技术与教育各自变革的必然方向，也是两者融合发展的应然结果。但是，5G网络的建设和推广需要一个逐渐推进的过程，存在各个区域发展不平衡的问题，其实现还需要5G与VR等相关技术的进一步发展成熟、深度融合与普遍应用；教师教学理念和课堂管理的相应转变需要一个过程，教师的角色由传统的传道授业向解惑转变，对教师要求更高，责任更大。而学生也要有更好的自我学习能力和掌控能力来适应未来的变化；另外，仅仅单一课程或学科的应用发展需要耗费大量的物力和财力，多学科统筹应用才能有效地降低单一成本，这就需要学校或更高层面的统筹和支持。这些问题和挑战在未来的发展过程中都有待我们逐步解决完善。

总之，在新型冠状病毒的影响下，给人类带来了危机和挑战，同时也孕育着新的机遇和变革，教育也在其中，而5G的到来更是加速了这场变革的进程。5G环境下新的策略正出现在解剖学教学中，结合多种教学方式、方法，以学生为中心，使学习沉浸于整个的教学过程中，这种在虚拟现实技术配合下的沉浸式教学必将更多出现在解剖学的教学中。