三維耳蝸動畫教學案例的設計與應用

目的：為進一步優化教學管理和教學過程，幫助學生更好地理解和掌握課程三維耳蝸相關知識點。方法：通過3DMAX技術對三維耳蝸進行動畫設計，通過三維醫學動畫案例對耳蝸教學內容進行深入剖析，將耳蝸教學講授重點采用三維動畫方式進行講解，其他概念多配以圖片進行講解。結果：三維耳蝸醫學動畫教學案例制作完成后，被應用于聽力專業相關課程教學中，并根據課件內容設計了調查問卷。調查問卷結果顯示，學生普遍認為三維動畫比圖片展示更容易被理解，三維耳蝸相關工作原理更容易被學生接受和掌握。結論：三維醫學動畫案例教學手段直觀易懂，能使同學們更迅速掌握知識難點，課件教學效果良好。

三維醫學動畫三維耳蝸3DMAX開發技術案例教學一、引言

隨著計算機技術不斷的發展，醫學教學也在不斷地進步，而動畫教學也隨著計算機技術革新出現。醫學教學不僅僅像過去整天對著實驗室的動物做解剖、做實驗，更多是看前輩的錄制成視頻實驗，學習前輩的精華之處，自己再去做實驗，更能體會與掌握其中的知識要點。而動畫教學脫離了時間、空間、儀器等一切物質條件，可以直觀真實動態地展現各種各樣的行為動作，其效果逼真、可重復性高、且不會失真、能多次觀看操作、無損。在很多領域都有應用動畫技術，特別是醫學領域，更有巨大的發展空間，如醫學解剖、醫學診斷、醫學教學、醫學知識的普及。

在3D耳蝸教學上，動畫技術能改變傳統的教學手法，能更好的展示人肉眼無法觀察到的細胞組織等微小事物，可以生動形象的展示耳蝸的細胞組織、經脈，完善現有教學方式。而在教學中，可以利用計算機仿真技術，將耳蝸虛擬化，為耳科疾病診斷和新醫療技術手法的提升打開方便之門，同時學生可以通過更改參數來演習手術，多方位的觀察耳蝸的內部結構，使教學更加生動形象，通俗易懂。

在國外，不少醫學院校采用3D仿真教學技術，利用3D動畫技術和虛擬成像技術建立了一個三維人體心臟模型，以實時顯示細胞生物和機械動力對單個細胞的影響。這樣可以更好的幫助醫生了解探究心臟缺陷的方法。

國內動畫產業起步較晚，由于技術和設備的限制，在眾多領域，虛擬仿真技術的應用尚處于空白。在醫學教育領域，目前也只能找到一個單獨零散的解剖3D模型，沒有形成完整體系的醫學模型。

基于聽力學院同學們對相關三維耳蝸知識點理解普遍存在困難，本課題著手進行三維耳蝸醫學教學案例的制作。

二、三維耳蝸醫學動畫制作過程

三維醫學動畫具備不受時空、結構與尺度限制的特征，能逼真展示圖片無法顯示的內容，使用三維動畫技術能真實、清新得展示視域中的每一個小細節，突破物理局限性，對事物內部結構進行透射，而且能表現物質的真實感、空間層次感。

而一般的醫學影像表現有攝影、插圖、二維動畫和三維動畫這四種手段，其特點各不相同。但是在真實感、空間層次感上都沒有三維動畫效果好，而在教學上，三維動畫效果更加生動形象體現教學內容。

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

以螺旋器為例，講解一下制作過程。我們主要應用的軟件是Autodesk 3ds Max 2010，我們根據螺旋器的平面圖制作成如圖1、圖2所示的立體結構。再根據實際螺旋器內部結構情況進行修改，以內毛細胞為例（如圖3），講解制作過程，內毛細胞外形像茄子。

先用創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，移動左邊的頂點，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的各項工具，在老師的指導和查詢各類資料幫助下，我們完成整個三維耳蝸醫學動畫教學案例。

三、三維耳蝸醫學動畫教學效果評價

三維耳蝸的醫學動畫的最終效果是能夠幫助大家全面而細致的了解耳蝸生理以及病理的形態及其功能。三維耳蝸的確立形成，可以克服醫學生在學習耳蝸結構時，因耳蝸結構復雜精細同時課本上的講解過于平實而產生的理解困難。主要能夠理解骨迷路、膜迷路、螺旋器之間的從屬關系，骨半規管、骨蝸管、前庭、膜迷路等重要結構的位置極其形態以及螺旋器的聽覺感受細胞的形狀、功能以及位置。3d耳蝸的醫學動畫效果是可以通過Autodesk3ds Max 2010的各項工具，在各個方位和角度對耳蝸極其內部結構進行觀察為最終目的。而最終目的是更好地幫助學生和老師進行學習以及教學。使學生增強畫面感及立體感，加深對結構的認知，同時教師也可以進行更豐富的教學，使課堂更加生動有趣。

四、結論

3D耳蝸的醫學動畫主要針對醫學院校的大學生。教師可以根據自己講課進程播放動畫，可重復隨時播放，降低教師上課難度，活躍課堂氣氛。學生可以自己私下學習播放，充分調動學生的學習積極性，生動形象展現耳蝸的組織形態。但是動畫只能讓學生被動接受，如果加上教師現場答疑，學生更能深入客觀了解掌握知識。以后醫學動畫的發展可以往人機交互和三維成像等技術相結合的方向深入。三維動畫應用與臨床教學，既能提高學生對相關知識的理解，也能使課堂更生動。而且三維醫學動畫在遠程教學、醫學教學、教育中都有很好的發展空間。

參考文獻：

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本文受校級重點教改課題“以多媒體技術及應用為例學生技能培養與課程教學互動關系的研究”，（課題編號：12013）；教育廳課題“基于Scrum模型的案例設計及課堂教學改革”（課題編號：kg2013191）、“浙江中醫藥大學本科課堂教學評價指標體系的研究與設計”（課題編號：kg2013186）及浙江省科技廳新苗計劃課題資助。