以數(shù)字化推動高等教育內(nèi)涵式發(fā)展
——真實(shí)3D犬科（狗）解剖數(shù)據(jù)庫的開發(fā)與出版實(shí)踐

劉 丹 劉 暢

（科學(xué)出版社，北京 100717）

十九大報告提出，“中國特色社會主義進(jìn)入了新時代，我國社會主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾。人民群眾期盼有更好的教育就是其中的需求之一，滿足人民群眾對優(yōu)質(zhì)高等教育的需求是中國大學(xué)的歷史使命和責(zé)任擔(dān)當(dāng)?！?018年6月21日召開的新時代全國高等本科教育工作會議發(fā)出的“成都宣言”也把堅持“以本為本”，推進(jìn)“四個回歸”，加快建設(shè)高水平本科教育、全面提高人才培養(yǎng)能力，造就堪當(dāng)民族復(fù)興大任的時代新人作為高等教育的重要任務(wù)。作為一名新時代的編輯，把握當(dāng)前教育需求，推動高等教育內(nèi)涵式發(fā)展是我們不可推卸的責(zé)任。

一、數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展的重要手段

在宏觀生命科學(xué)領(lǐng)域，對生物體的結(jié)構(gòu)認(rèn)知是基礎(chǔ)的生命科學(xué)知識，它關(guān)乎對生物體功能、機(jī)制、進(jìn)化、生理、病理、生態(tài)等多個學(xué)科的系統(tǒng)認(rèn)知。在生命科學(xué)的高等教育方面，動物學(xué)的系統(tǒng)學(xué)習(xí)是后續(xù)動物生理學(xué)學(xué)、動物解剖學(xué)，動物組織胚胎學(xué)等的基礎(chǔ)，也是動物醫(yī)學(xué)、動物科學(xué)、生物科學(xué)等多個學(xué)科專業(yè)的必修課程。傳統(tǒng)的教材以平面圖和文字講解為主，學(xué)生難以及時接觸動物解剖學(xué)標(biāo)本，動物的結(jié)構(gòu)與解剖學(xué)細(xì)節(jié)是這幾門課程中學(xué)習(xí)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。同時由于學(xué)生眾多，大部分的高校難以滿足每位學(xué)生對動物標(biāo)本的需求。

動物體由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，各個組織和器官的空間準(zhǔn)確位置、大小通過口頭講解和結(jié)構(gòu)示意圖已難以快速、精確地學(xué)習(xí)掌握，這對高等教育的數(shù)字化提出了明確的需求。我們經(jīng)過充分調(diào)研和系統(tǒng)學(xué)習(xí)動物學(xué)相關(guān)知識，計劃從兩個角度來解決這個問題。一是，通過建立動物3D仿真模型，從各大系統(tǒng)和組織、器官，模擬出交互式的3D動物模型；二是，通過建立動物真實(shí)標(biāo)本的3D模型來構(gòu)建系統(tǒng)的解剖數(shù)據(jù)庫。這兩種解決途徑各有優(yōu)勢，相互補(bǔ)充。我社已經(jīng)開發(fā)了牛、馬、犬、羊、兔等交互式的3D動物模型，并且市面也有類似產(chǎn)品，比如谷歌公司推出的谷歌人體，因此，本文重點(diǎn)闡述真實(shí)3D犬科（狗）解剖數(shù)據(jù)庫的開發(fā)與出版實(shí)踐，也即上述第二種解決方案。

二、真實(shí)3D犬科（狗）解剖數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容與特點(diǎn)

本數(shù)據(jù)庫由東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)學(xué)院白志坤博士與美國德州農(nóng)工大學(xué)（Texas A&M University）獸醫(yī)學(xué)院Michelle Pine博士以及該校建筑學(xué)院視覺系Jinsil Hwaryoung Seo博士合作完成，并由科學(xué)出版社出版發(fā)行。本項目獲得國家自然基金委（項目編號31302048）和國家留學(xué)基金委資助。本數(shù)據(jù)庫以真實(shí)的動物解剖標(biāo)本為基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)者可以借助解剖數(shù)據(jù)庫里的解剖標(biāo)本增強(qiáng)其解剖經(jīng)驗，并幫助他們有效地學(xué)習(xí)解剖，同時對于動物各個系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)能有更為直接和便捷的認(rèn)識和學(xué)習(xí)。建設(shè)的目標(biāo)以適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)時代的教育和傳播方式，提供真實(shí)的3D動物解剖標(biāo)本，以增強(qiáng)讀者對解剖的學(xué)習(xí)和理解，同時減少對動物尸體的需要。

在本數(shù)據(jù)庫上，讀者可以隨時查看犬3D動物（目前已開發(fā)了犬，正在開發(fā)牛、兔子等）解剖數(shù)據(jù)庫。它包含了美國德州農(nóng)工大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院用于家畜解剖學(xué)教學(xué)用犬骨骼系統(tǒng)中頭骨、頸椎、胸椎、腰椎、薦椎、髖骨、前肢骨、后肢骨等典型骨骼真實(shí)三維圖形數(shù)據(jù)，還包含了如犬胸腔和肝臟等三維圖形數(shù)據(jù)。這些三維數(shù)據(jù)通過使用高質(zhì)量的照片，利用Maya 2016以及Sculptris alpha 6，并且通過Agisoft PhotoScan創(chuàng)建并最終生成。

讀者可以通過點(diǎn)擊或拖動鼠標(biāo)從任何角度和各種縮放級別查看3D犬骨骼解剖。例如，當(dāng)你按住鼠標(biāo)左鍵并滑動鼠標(biāo)可以從不同角度觀察標(biāo)本；而當(dāng)你按住鼠標(biāo)右鍵并上下滑動鼠標(biāo)可以放大或縮小標(biāo)本。如果你同時按下“ctrl”鍵和鼠標(biāo)左鍵并滑動鼠標(biāo)，可以移動標(biāo)本。

本數(shù)據(jù)庫主要有以下優(yōu)勢：

①該三維數(shù)據(jù)均以真實(shí)標(biāo)本為基礎(chǔ)獲得，真實(shí)、清晰。

②改變了以往二維解剖圖譜的限制，由平面圖形發(fā)展到三維立體標(biāo)本，3D視角，便于觀察，還可以進(jìn)一步進(jìn)行AR、VR類教材或其他形式產(chǎn)品的開發(fā)。

③所有數(shù)據(jù)以PDF格式呈現(xiàn)，無需專業(yè)軟件支持，方便使用。

④操作極為簡單，點(diǎn)擊或拖動鼠標(biāo)即可完成學(xué)習(xí)和交互。

⑤與動物解剖學(xué)、動物學(xué)、動物組織與胚胎學(xué)課程緊密相聯(lián)系，滿足課程教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)的展示與學(xué)習(xí)。

⑥數(shù)據(jù)大小合理，方便使用高?；蜓芯繖C(jī)構(gòu)購買、內(nèi)部使用，數(shù)據(jù)持續(xù)更新，享受增值服務(wù)。

⑦減少對動物標(biāo)本的需求，減少實(shí)驗室標(biāo)本損耗，人員開支。

下面以犬的頭骨3D標(biāo)本為例，說明其學(xué)習(xí)、交互過程（圖1、圖2）：

圖1 犬頭骨3D真實(shí)標(biāo)本水平旋轉(zhuǎn)（依次90度）

圖2 犬頭骨3D真實(shí)標(biāo)本垂直旋轉(zhuǎn)（依次90度）

三、犬3D真實(shí)標(biāo)本數(shù)字化教育資源的推廣與展望

本數(shù)據(jù)庫主要面向高校教學(xué)及動物醫(yī)學(xué)、動物科學(xué)領(lǐng)域的科技人員。我們在多所高校組織座談，對上百余名一線教師進(jìn)行了演示與討論，與會老師們認(rèn)為此種專業(yè)化數(shù)字資源的開發(fā)大大提高了教學(xué)效果，節(jié)省了人力物力財力，表現(xiàn)出較高興趣。部分學(xué)校也在采購多元化的數(shù)字教學(xué)資源，市場需求旺盛。國內(nèi)設(shè)置有動物醫(yī)學(xué)或動物科學(xué)專業(yè)的高校在40余所左右，生命科學(xué)類專業(yè)的高校300余所，同時各地動物醫(yī)院、動物研究所、各級動物衛(wèi)生防疫機(jī)構(gòu)也是潛在客戶。

本數(shù)據(jù)庫一期工作已經(jīng)完畢，資源建設(shè)目標(biāo)以涵蓋動物解剖學(xué)常見代表性動物牛（大動物），犬（寵物）、兔子（小動物）的骨骼與淺層肌肉為標(biāo)志的全部數(shù)字化標(biāo)本數(shù)據(jù)庫，滿足高校日常教學(xué)與科技人員的參考，同時，對標(biāo)本適當(dāng)容量的標(biāo)引，便于數(shù)據(jù)庫的交互使用和體驗。本數(shù)據(jù)庫已我社中科云教育平臺上線出版，預(yù)期收益主要來自于兩個方面：一是本數(shù)據(jù)庫的銷售收入，二是本數(shù)據(jù)庫的后續(xù)開發(fā)與利用，與紙質(zhì)圖書的結(jié)合，提高圖書銷量等。

四、結(jié)語

在黨的十九大報告中，習(xí)近平總書記明確要求“實(shí)現(xiàn)高等教育內(nèi)涵式發(fā)展”。這是在中國特色社會主義進(jìn)入新時代，我國社會主要矛盾發(fā)生新變化的大背景下，高等教育發(fā)展方式必須變革的時代要求，也是我國高等教育自身健康發(fā)展的內(nèi)在要求。高等教育內(nèi)涵式發(fā)展既是教育從業(yè)者的責(zé)任，也是教育出版者責(zé)無旁貸的歷史使命，新時代的編輯理應(yīng)有這種責(zé)任意識和擔(dān)當(dāng)。

《真實(shí)3D犬科（狗）解剖數(shù)據(jù)庫》為這種背景下，面向出版轉(zhuǎn)型、移動互聯(lián)網(wǎng)時代教育變革的全新嘗試，原創(chuàng)度高，已經(jīng)完成了一期工程，有一定的基礎(chǔ)，持續(xù)投入與推廣，對于提高我國生命科學(xué)、動物醫(yī)學(xué)教學(xué)質(zhì)量，契合高校建設(shè)一流學(xué)科，凝聚一批優(yōu)秀的教師隊伍、技術(shù)隊伍、編輯隊伍將有很大的幫助作用，同時，也是提高出版社在數(shù)字領(lǐng)域的核心競爭力的有益嘗試。