加入3D解剖模擬技術(shù)的新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法研究

李小飛，沈軍生，毋濤濤

（河南理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，河南 焦作 454000；焦作衛(wèi)生醫(yī)藥學(xué)校，河南 焦作 454000）

加入3D解剖模擬技術(shù)的新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法研究

李小飛，沈軍生，毋濤濤

（河南理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，河南 焦作 454000；焦作衛(wèi)生醫(yī)藥學(xué)校，河南 焦作 454000）

3D解剖模擬技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合產(chǎn)生的新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法，解決了人體解剖學(xué)教學(xué)過程中標(biāo)本數(shù)量少、掛圖和教科書插圖無立體感、解剖名詞難以理解等諸多問題，在理論和實驗教學(xué)中利用其三維立體空間構(gòu)象，便于學(xué)生理解解剖學(xué)知識。

3D解剖模擬技術(shù)；人體解剖學(xué)；教學(xué)方法

人體解剖學(xué)是研究人體形態(tài)結(jié)構(gòu)及其發(fā)生發(fā)展的科學(xué)，屬于生物學(xué)科中形態(tài)學(xué)范疇，是醫(yī)學(xué)教育中一門重要的基礎(chǔ)課程，其主要任務(wù)是研究人體器官組織的形態(tài)特征、發(fā)生發(fā)展及位置毗鄰，故要求教師在教學(xué)過程中逐步培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和立體構(gòu)象能力。

人體解剖學(xué)教學(xué)常采用教科書、圖譜、標(biāo)本和模型輔以教師指導(dǎo)的教學(xué)方法，但由于尸源緊缺、模型仿真度不夠、掛圖和教科書插圖無立體感等問題，使得人體解剖學(xué)內(nèi)容抽象且難以理解。本文探討加入3D解剖模擬技術(shù)的新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法，即3D解剖模擬技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合，以達到教學(xué)內(nèi)容直觀明了、學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高、課堂教學(xué)質(zhì)量提升的目的。

1 3D解剖模擬技術(shù)

1.1 3D解剖模擬技術(shù)的硬件支持

實施3D解剖模擬技術(shù)的新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法需要有多媒體教室，在多媒體教室安裝運行3D解剖學(xué)軟件、辦公軟件等多媒體素材的計算機及投影儀和音響設(shè)備。

1.2 3D解剖模擬技術(shù)的特點

3 D解剖模擬技術(shù)是將教學(xué)素材以多媒體形式展現(xiàn)出來，應(yīng)用于人體解剖學(xué)教學(xué)，達到全方位、多角度、精細、立體展現(xiàn)各器官、系統(tǒng)的目的。

3 D多媒體素材以人體CTMRI掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)［1］，經(jīng)過圖像獲取、圖像預(yù)處理、圖像分割、三維重建等步驟構(gòu)建起來的三維模型［2］，可以實現(xiàn)高精度360度旋轉(zhuǎn)、高清晰度放大縮小、獨立展示單個結(jié)構(gòu)和整體展示多系統(tǒng)或器官位置等操作。

可供教學(xué)使用的3D多媒體素材種類較多，由國內(nèi)和國外多家公司制作，教學(xué)使用過程中各有優(yōu)勢和弊端，所以在教學(xué)中應(yīng)根據(jù)教學(xué)對象的學(xué)歷層次、專業(yè)方向以及所授課程的章節(jié)特點靈活運用［3］，突出重、難點。同時可將多種3D多媒體素材結(jié)合使用，以期獲得理想的教學(xué)效果。

2 新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法的實施

3 D多媒體素材可分為3類：圖片、視頻、軟件。可根據(jù)講授內(nèi)容的特點，合理地將這3種多媒體素材融入傳統(tǒng)人體解剖學(xué)教學(xué)方法中，使抽象、枯燥的知識變得生動形象。

2.1 3D圖片與傳統(tǒng)教學(xué)方法的結(jié)合

利用我國可視化人體CVH數(shù)據(jù)集創(chuàng)建的PDF文件，在每個解剖局部單獨生成一個三維便攜式文件［4］。該便攜式文件，幾乎包括該局部的所有解剖結(jié)構(gòu)，解剖結(jié)構(gòu)被定義它們常用的解剖顏色，三維模型表面光滑、美觀。在講解局部解剖結(jié)構(gòu)時，可以直接觀看PDF文件，也可在PPT課件制作時用PDF文件截圖，選擇合適視角來清晰展示局部解剖結(jié)構(gòu)。

2.2 3D視頻與傳統(tǒng)教學(xué)方法的結(jié)合

3 D視頻可以通過轉(zhuǎn)換為WMV或者AVI視頻格式，嵌入PPT課件，在講解器官的動態(tài)結(jié)構(gòu)功能時播放，變枯燥的文字?jǐn)⑹鰹閯討B(tài)的視覺展示，降低學(xué)生理解的難度。例如，在講解動脈血管和靜脈血管血管壁的區(qū)別時，通過3D視頻展示動脈血管和靜脈血管中的血液流動，讓學(xué)生自己總結(jié)動脈血管和靜脈血管的特點。

2.3 3D軟件與傳統(tǒng)教學(xué)方法的結(jié)合

3 D軟件可以和PPT課件同時運行，WINDOWS XP系統(tǒng)提供在放映PPT課件時通過快捷鍵“ALT+TAB”進行快捷切換，隨后的WIN7和WIN8系統(tǒng)均支持“ALT+TAB”進行快捷切換和“開始+TAB”三維預(yù)覽界面快捷切換。故講解系統(tǒng)整體組成和器官局部結(jié)構(gòu)時，可通過快捷方式切換出3D軟件，選擇合適視角進行解剖學(xué)講解。

3 新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法的應(yīng)用

3.1 新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法在理論課教學(xué)中的應(yīng)用

人體解剖學(xué)理論課傳統(tǒng)教學(xué)只利用掛圖和幻燈片來單純展示二維平面圖，無立體感，層次結(jié)構(gòu)和方位不夠清晰；在教學(xué)過程中，對于一些名詞和描述需要學(xué)生利用抽象思維，建立人體各系統(tǒng)和各器官之間的空間結(jié)構(gòu)，學(xué)生常感到抽象難懂。

新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法可以將3D圖片、3D視頻、3D軟件運用于理論教學(xué)，3D圖片和3D視頻可以直接插入PPT課件，3D軟件在需要展示局部結(jié)構(gòu)或整體方位特點時，可通過快捷切換的方式展現(xiàn)。3D多媒體素材的加入可以直觀展示整體和局部特點，清晰展現(xiàn)三維架構(gòu)，減少學(xué)生聽課負(fù)擔(dān)，降低教師授課難度。例如，利用3D軟件在單獨講解肱骨和肩胛骨局部結(jié)構(gòu)后整體講解肩關(guān)節(jié)的組成及特點，運用3D視頻展示肩關(guān)節(jié)運動形式。

3.2 新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法在實驗課教學(xué)中的應(yīng)用

在傳統(tǒng)人體解剖學(xué)實驗課教學(xué)中，教師拿著標(biāo)本或者模型在講臺上示教，然后指導(dǎo)學(xué)生觀察。由于標(biāo)本少，同時標(biāo)本無法既顯示表面結(jié)構(gòu)又顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)；模型仿真度不高，局部結(jié)構(gòu)小而不易于觀察到；尸體標(biāo)本經(jīng)甲醛處理，具有非常強烈的揮發(fā)性和刺激性，教師和學(xué)生長時間吸入甲醛，會嚴(yán)重影響身心健康［5］。

利用新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法，在實驗課上通過投影儀展示掛圖、標(biāo)本或是模型上無法觀察到的結(jié)構(gòu)，完整、直觀地顯示在大屏幕上，整體結(jié)構(gòu)和局部結(jié)構(gòu)均清晰可見。所以，新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法可以降低標(biāo)本的數(shù)量需求，減輕教師和學(xué)生的負(fù)擔(dān)，提高教師的教學(xué)熱情和學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性。

4 結(jié)語

加入3D解剖模擬技術(shù)的新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法彌補了傳統(tǒng)理論和實驗教學(xué)的不足，不僅可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)人體解剖學(xué)的熱情，提高對知識的理解和掌握程度，而且減少了學(xué)校解剖實驗室建設(shè)投入，降低了教師授課難度。但是應(yīng)用新型人體解剖學(xué)教學(xué)方法還需注意一些問題，教師教學(xué)不能完全依賴3D解剖模擬技術(shù)而忽略對知識點的講解和總結(jié)；同時，學(xué)校要與相關(guān)軟件公司建立長期的合作關(guān)系，對3D多媒體素材進一步加工和修改。

［1］劉明.3D多媒體在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.解剖學(xué)研究，2012（2）：147-150.

［2］范敏，戴培山.計算機三維模型在解剖教育中的應(yīng)用［J］.中國醫(yī)學(xué)物理學(xué)雜志，2012（6）：3822-3826.

［3］段妍君，袁芳.中醫(yī)院校解剖教學(xué)中3D多媒體技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用［J］.數(shù)理醫(yī)藥學(xué)雜志，2012（6）：755-756.

［4］吳毅，羅娜，譚立文，等.三維便攜式文件在解剖教學(xué)中的應(yīng)用［J］.西北醫(yī)學(xué)教育，2014（2）：320-321.

［5］王星，史君，張少杰，等.3D多媒體技術(shù)在解剖學(xué)教學(xué)中應(yīng)用探討［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2014（1）：163-165.

G434

B

1671-1246（2015）09-0041-02

2014年河南省醫(yī)學(xué)教育教學(xué)改革和研究項目“3D模擬技術(shù)在人體解剖學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究”（WJLX2014180）