三維耳蝸動(dòng)畫教學(xué)案例的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

目的：為進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)管理和教學(xué)過程，幫助學(xué)生更好地理解和掌握課程三維耳蝸相關(guān)知識點(diǎn)。方法：通過3DMAX技術(shù)對三維耳蝸進(jìn)行動(dòng)畫設(shè)計(jì)，通過三維醫(yī)學(xué)動(dòng)畫案例對耳蝸教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行深入剖析，將耳蝸教學(xué)講授重點(diǎn)采用三維動(dòng)畫方式進(jìn)行講解，其他概念多配以圖片進(jìn)行講解。結(jié)果：三維耳蝸醫(yī)學(xué)動(dòng)畫教學(xué)案例制作完成后，被應(yīng)用于聽力專業(yè)相關(guān)課程教學(xué)中，并根據(jù)課件內(nèi)容設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷。調(diào)查問卷結(jié)果顯示，學(xué)生普遍認(rèn)為三維動(dòng)畫比圖片展示更容易被理解，三維耳蝸相關(guān)工作原理更容易被學(xué)生接受和掌握。結(jié)論：三維醫(yī)學(xué)動(dòng)畫案例教學(xué)手段直觀易懂，能使同學(xué)們更迅速掌握知識難點(diǎn)，課件教學(xué)效果良好。

三維醫(yī)學(xué)動(dòng)畫三維耳蝸3DMAX開發(fā)技術(shù)案例教學(xué)一、引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷的發(fā)展，醫(yī)學(xué)教學(xué)也在不斷地進(jìn)步，而動(dòng)畫教學(xué)也隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)革新出現(xiàn)。醫(yī)學(xué)教學(xué)不僅僅像過去整天對著實(shí)驗(yàn)室的動(dòng)物做解剖、做實(shí)驗(yàn)，更多是看前輩的錄制成視頻實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)前輩的精華之處，自己再去做實(shí)驗(yàn)，更能體會(huì)與掌握其中的知識要點(diǎn)。而動(dòng)畫教學(xué)脫離了時(shí)間、空間、儀器等一切物質(zhì)條件，可以直觀真實(shí)動(dòng)態(tài)地展現(xiàn)各種各樣的行為動(dòng)作，其效果逼真、可重復(fù)性高、且不會(huì)失真、能多次觀看操作、無損。在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用動(dòng)畫技術(shù)，特別是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，更有巨大的發(fā)展空間，如醫(yī)學(xué)解剖、醫(yī)學(xué)診斷、醫(yī)學(xué)教學(xué)、醫(yī)學(xué)知識的普及。

在3D耳蝸教學(xué)上，動(dòng)畫技術(shù)能改變傳統(tǒng)的教學(xué)手法，能更好的展示人肉眼無法觀察到的細(xì)胞組織等微小事物，可以生動(dòng)形象的展示耳蝸的細(xì)胞組織、經(jīng)脈，完善現(xiàn)有教學(xué)方式。而在教學(xué)中，可以利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，將耳蝸虛擬化，為耳科疾病診斷和新醫(yī)療技術(shù)手法的提升打開方便之門，同時(shí)學(xué)生可以通過更改參數(shù)來演習(xí)手術(shù)，多方位的觀察耳蝸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使教學(xué)更加生動(dòng)形象，通俗易懂。

在國外，不少醫(yī)學(xué)院校采用3D仿真教學(xué)技術(shù)，利用3D動(dòng)畫技術(shù)和虛擬成像技術(shù)建立了一個(gè)三維人體心臟模型，以實(shí)時(shí)顯示細(xì)胞生物和機(jī)械動(dòng)力對單個(gè)細(xì)胞的影響。這樣可以更好的幫助醫(yī)生了解探究心臟缺陷的方法。

國內(nèi)動(dòng)畫產(chǎn)業(yè)起步較晚，由于技術(shù)和設(shè)備的限制，在眾多領(lǐng)域，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用尚處于空白。在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域，目前也只能找到一個(gè)單獨(dú)零散的解剖3D模型，沒有形成完整體系的醫(yī)學(xué)模型。

基于聽力學(xué)院同學(xué)們對相關(guān)三維耳蝸知識點(diǎn)理解普遍存在困難，本課題著手進(jìn)行三維耳蝸醫(yī)學(xué)教學(xué)案例的制作。

二、三維耳蝸醫(yī)學(xué)動(dòng)畫制作過程

三維醫(yī)學(xué)動(dòng)畫具備不受時(shí)空、結(jié)構(gòu)與尺度限制的特征，能逼真展示圖片無法顯示的內(nèi)容，使用三維動(dòng)畫技術(shù)能真實(shí)、清新得展示視域中的每一個(gè)小細(xì)節(jié)，突破物理局限性，對事物內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行透射，而且能表現(xiàn)物質(zhì)的真實(shí)感、空間層次感。

而一般的醫(yī)學(xué)影像表現(xiàn)有攝影、插圖、二維動(dòng)畫和三維動(dòng)畫這四種手段，其特點(diǎn)各不相同。但是在真實(shí)感、空間層次感上都沒有三維動(dòng)畫效果好，而在教學(xué)上，三維動(dòng)畫效果更加生動(dòng)形象體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容。

三維耳蝸主要分為三個(gè)模塊，分別是骨迷路、膜迷路、螺旋器。骨迷路由致密的骨質(zhì)構(gòu)成，厚2～3mm，包括前庭、半規(guī)管和耳蝸膜迷路（membranous labyrinth） 膜迷路由膜管和膜囊組成，借纖維束固定于骨迷路內(nèi)，懸浮于外淋巴中，膜迷路內(nèi)充滿內(nèi)淋巴，膜迷路相應(yīng)地分為3 部分：橢圓囊及球囊、膜半規(guī)管及膜蝸管各部互相溝通。螺旋器（Corti器）位于基底膜上，由各種感覺毛細(xì)胞、支持細(xì)胞及蓋膜等構(gòu)成，是聽覺感受器。

以螺旋器為例，講解一下制作過程。我們主要應(yīng)用的軟件是Autodesk 3ds Max 2010，我們根據(jù)螺旋器的平面圖制作成如圖1、圖2所示的立體結(jié)構(gòu)。再根據(jù)實(shí)際螺旋器內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行修改，以內(nèi)毛細(xì)胞為例（如圖3），講解制作過程，內(nèi)毛細(xì)胞外形像茄子。

先用創(chuàng)建面板上的線條工具，畫出如圖4 所示的樣條線。然后在修改器列表中選擇車削，如圖5。這樣就可以生成如圖6所示的立體圖。如果覺得形狀不滿意，可以在修改面板處選擇頂點(diǎn)，移動(dòng)左邊的頂點(diǎn)，這樣就可以修改形狀大小，如此在修改面板上做各種修改，就可以做成滿意的立體圖了。

以此類推，通過Autodesk 3ds Max 2010的各項(xiàng)工具，在老師的指導(dǎo)和查詢各類資料幫助下，我們完成整個(gè)三維耳蝸醫(yī)學(xué)動(dòng)畫教學(xué)案例。

三、三維耳蝸醫(yī)學(xué)動(dòng)畫教學(xué)效果評價(jià)

三維耳蝸的醫(yī)學(xué)動(dòng)畫的最終效果是能夠幫助大家全面而細(xì)致的了解耳蝸生理以及病理的形態(tài)及其功能。三維耳蝸的確立形成，可以克服醫(yī)學(xué)生在學(xué)習(xí)耳蝸結(jié)構(gòu)時(shí)，因耳蝸結(jié)構(gòu)復(fù)雜精細(xì)同時(shí)課本上的講解過于平實(shí)而產(chǎn)生的理解困難。主要能夠理解骨迷路、膜迷路、螺旋器之間的從屬關(guān)系，骨半規(guī)管、骨蝸管、前庭、膜迷路等重要結(jié)構(gòu)的位置極其形態(tài)以及螺旋器的聽覺感受細(xì)胞的形狀、功能以及位置。3d耳蝸的醫(yī)學(xué)動(dòng)畫效果是可以通過Autodesk3ds Max 2010的各項(xiàng)工具，在各個(gè)方位和角度對耳蝸極其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察為最終目的。而最終目的是更好地幫助學(xué)生和老師進(jìn)行學(xué)習(xí)以及教學(xué)。使學(xué)生增強(qiáng)畫面感及立體感，加深對結(jié)構(gòu)的認(rèn)知，同時(shí)教師也可以進(jìn)行更豐富的教學(xué)，使課堂更加生動(dòng)有趣。

四、結(jié)論

3D耳蝸的醫(yī)學(xué)動(dòng)畫主要針對醫(yī)學(xué)院校的大學(xué)生。教師可以根據(jù)自己講課進(jìn)程播放動(dòng)畫，可重復(fù)隨時(shí)播放，降低教師上課難度，活躍課堂氣氛。學(xué)生可以自己私下學(xué)習(xí)播放，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，生動(dòng)形象展現(xiàn)耳蝸的組織形態(tài)。但是動(dòng)畫只能讓學(xué)生被動(dòng)接受，如果加上教師現(xiàn)場答疑，學(xué)生更能深入客觀了解掌握知識。以后醫(yī)學(xué)動(dòng)畫的發(fā)展可以往人機(jī)交互和三維成像等技術(shù)相結(jié)合的方向深入。三維動(dòng)畫應(yīng)用與臨床教學(xué)，既能提高學(xué)生對相關(guān)知識的理解，也能使課堂更生動(dòng)。而且三維醫(yī)學(xué)動(dòng)畫在遠(yuǎn)程教學(xué)、醫(yī)學(xué)教學(xué)、教育中都有很好的發(fā)展空間。

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本文受校級重點(diǎn)教改課題“以多媒體技術(shù)及應(yīng)用為例學(xué)生技能培養(yǎng)與課程教學(xué)互動(dòng)關(guān)系的研究”，（課題編號：12013）；教育廳課題“基于Scrum模型的案例設(shè)計(jì)及課堂教學(xué)改革”（課題編號：kg2013191）、“浙江中醫(yī)藥大學(xué)本科課堂教學(xué)評價(jià)指標(biāo)體系的研究與設(shè)計(jì)”（課題編號：kg2013186）及浙江省科技廳新苗計(jì)劃課題資助。