3D數字虛擬仿真系統在人體解剖學與組織胚胎學教學中的應用研究

凡梨花

摘 要 隨著時代的發展和科學技術的進步，醫學領域出現了一系列3D數字虛擬仿真系統的人類研究產品。這些三維虛擬教學軟件的出現，為困擾解剖學教學多年的問題找到了答案，受到了醫學教師、學生和臨床工作者的認可。在此背景下，本文論述了3D數字虛擬仿真系統的內涵與特點，及其在人體解剖學與組織胚胎學教學中的應用與效果、評價，希望為相關工作者提供寶貴的信息。

關鍵詞 3D數字虛擬 人體解剖 組織胚胎學

中圖分類號：G424?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.12.055

Research on the Application of 3D Digital Virtual Simulation System

in the Teaching of Human Anatomy and Histoembryology

FAN Lihua

（North Sichuan College of Preschool Teacher Education， Guangyuan， Sichuan 628017）

Abstract With the development of the times and the progress of science and technology， a series of human research products of 3D digital virtual simulation system have appeared in the field of medicine. The emergence of these three-dimensional virtual teaching software has found the answer to the problems that have puzzled anatomy teaching for many years， and has been recognized by medical teachers， students and clinical workers. In this context， this paper discusses the connotation and characteristics of 3D digital virtual simulation system， and its application， effect and evaluation in the teaching of human anatomy and histoembryology， hoping to provide valuable information for relevant workers.

Keywords 3D digital virtual; human anatomy; histoembryology

0 引言

傳統的人體解剖學和組織胚胎教學依靠教科書、圖冊、標本和模型，以教師授課，學生觀察標本或解剖尸體的方式進行教學。然而，由于缺少活體標本、平面圖像不夠生動和解剖課時不足等原因，使初學者不能夠深入了解這兩門學科，讓初學者感到一些恐懼和困難。因此，為了服務于視覺人、虛擬人和數字人的研究，應該將傳統解剖學和胚胎組織學與3D數字虛擬仿真系統相結合進行教學，兩者之間取長補短，相互包容，相互融合。隨著3D數字虛擬仿真系統的突破和逐步完善，一些以醫學教育為重點的三維解剖學和組織胚胎學仿真系統，應運而生。這些3D數字虛擬仿真系統具有可視化、三維化、虛擬化和交互等特點。

1 3D數字虛擬仿真系統的內涵與特點

3D數字虛擬仿真系統，是利用計算機技術和生物信息學技術實現人體解剖結構和組織胚胎結構信息可視化的軟件系統，其通過采集人體解剖結構和組織胚胎信息，利用計算機和生物信息學技術重建人體三維圖像（圖1），形成了一套系統、完整、靈活的視覺人體解剖學和組織胚胎學信息軟件。之后，通過顯示屏動態顯示，方便多角度、多方向進行觀測，其操作界面還具有單獨顯示、透明、逐層剝離等特殊功能。

利用計算機三維重建技術，其可以將大量連續的人體和組織胚胎橫截面數據集成并重建成人體和組織胚胎三維結構圖像。可以說，現代信息技術和計算機技術與醫學發展的結合是醫學界的又一大里程碑。自從 3D數字虛擬仿真系統出現以來，其已被廣泛應用于醫學領域，特別是在人類形態學領域和組織胚胎學領域中發揮出巨大作用。3D數字虛擬仿真系統可以從任何角度和方向觀察到人體的部位與細節，使用者可以通過觸摸屏隨意旋轉、拉伸和剪切圖像，從而深入、全面地了解人體結構的形態特點、毗鄰關系、層次變化和體表標志的局部解剖學知識。

2 3D數字虛擬仿真系統在人體解剖學與組織胚胎學教學中的實際應用

2.1 具有完整性特點

3D數字虛擬仿真系統具有完整性的特點，有助于引導學生在醫學領域的學習起步。相對于普通圖集來說，3D人體解剖和組織胚胎系統圖像的清晰度和飽和度更具優勢。圖像中充滿了文字和生動的圖像，使原本枯燥難懂的解剖學知識十分生動。在解剖學的“導論”部分，多數理論概念是抽象的，讓學生覺得這一學科晦澀難懂。而3D數字虛擬仿真系統具有完整性特點，通過操作3D數字虛擬仿真人體解剖和組織胚胎系統，可以直觀地顯示人體和組織胚胎的系統組成。一旦目錄打開，就可以看到整個身體結構。立體圖清楚地顯示了器官和組織胚胎的位置和形狀，揭開了解剖學和組織胚胎學的神秘面紗，增強了學生的感知和理解能力，使學生對解剖學和組織胚胎學學習的內容和范圍有了良好的認識，明確了學習目標的同時又消除了學習的恐懼，使學生能夠在課堂上對解剖學和組織胚胎學學習有很好的理解，掌握解剖學和組織胚胎學學習的內容和范圍， 提高學生的學習信心。

2.2 容易操作，激發學生熱情

3D數字虛擬仿真系統具有界面簡單、使用方便、截面準確、外形真實等特點，其可以讓解剖結構圖360靶醚莧菀椎卮傭喔鍪詠僑ス鄄烊頌迥P偷畝喔齜較頡2⑶腋孟低襯芄喚中檳夥掄嬡頌逋枷裼肴P拖嘟岷希扛黿餛式峁貢曖形淖炙得骱凸丶峁貢昵U庵種憊坌緣難胺絞僥芄淮雍艽蟪潭壬習鎦勻頌褰峁菇欣斫夂圖且洹T諮導什僮髦校岣吡搜靶剩⑶銥梢鑰燜佟⑷嫻卣莆罩叮壹し⒀暗幕浴？

2.3 培養學生自主學習能力

通過3D數字虛擬仿真系統對學生進行解剖學和組織胚胎學的教學能夠充分地使學生進一步認知解剖學和組織胚胎學的研究成果。在進行教學時，教師應該注重于引導學生自覺地進行學習并且刺激其學習熱情;同時，學生也必須要根據自己的個人學習能力量力而行，跟上教師的教學步伐。并且，由于虛擬仿真系統是依托于信息技術，因此能夠讓學生反復觀察學習，促進其自主學習能力提高，既能讓學生自己理解和掌握新知識，又能培養自我探索和獨立解決問題的能力。

2.4 實現教學創新

3D數字虛擬仿真系統能夠為教學創新提供設備和科學保障。為了更好地服務于解剖學教學，3D數字虛擬仿真系統還設計了許多快速方便的數字特效功能，它可以對同一個器官和組織胚胎進行多方位、多角度觀察，既直觀又清晰。雖然操作起來簡單，但教學資源卻十分豐富，其不但能夠提高學生學習效率，還可以改善目前人體解剖標本的短缺問題。該系統也為人體解剖學的教學和研究提供了方向，因為其系統中可以隨時修改和添加最新的圖片和信息。

3 應用效果與評價

3.1 提高實驗效率，減少尸體浪費，增加尸體利用率

由于解剖學的內容和結構排列復雜，因此解剖實驗具有破壞性和不可逆性。在傳統的實驗教學模式下，存在著效率低、尸體利用率低、浪費嚴重等問題。在解剖某些部位的時候，區域會變得越來越小和更深，并且由于肌肉組織不同和重疊長度的差異，因此在傳統的教學模式中只能顯示靜態圖像，不能夠呈現出生動、形象的動態圖像。在解剖過程中，由于辨認困難，學生往往會在操作過程中對組織或者結構造成不可逆轉的損傷。這不僅浪費了尸體標本，也引起了學生學習的負面情緒。3D數字虛擬仿真系統能從多個角度動態顯示標本所有結構，可以有效地幫助教師引導學生遵守秩序。另外，采用3D數字虛擬仿真系統進行教學解剖不僅減少了尸體標本的浪費，而且提高了實驗的效率和尸體的利用率。

3.2 提高學生的實驗成就感，激發學生的主動性和積極性

采用3D數字虛擬仿真系統進行教學，雖然不能使教師言傳身教，親身指導每一個學生，但從很大程度上能夠提高學生學習的主觀意識，這也是教師和學生要共同突破的難題。3D數字虛擬仿真系統能夠解決學生速度慢、不敢用刀、過度使用刀等問題，通過將動態實驗內容呈現在終端顯示器上，從多個角度顯示各個器官和組織的具體位置。當然，教師要負責監督學生操作和控制操作流程，這不僅在減輕了教師的負擔同時提高了教學效率，還提高了學生在解剖實踐中的主觀體驗和實踐能力，提高了其實踐成就感和主動性。

3.3 促進青年教師專業素質的成長和進步

隨著高校擴招和解剖學教學任務的逐步增加，越來越多的青年教師進入了解剖學和組織胚胎教學領域。年輕的教師熱情踏實，但在教學過程中，難免會遇到專業素質差、教學經驗不足、課堂控制能力差等問題。3D數字虛擬仿真系統能高精度動態顯示圖像，使使用者看到多個復雜部位。

3.4 軟件操作簡單、便捷，使用靈活、廣泛

隨著互聯網技術日漸發達，3D數字虛擬仿真系統可以實現解剖學和組織胚胎學教學資源的時空共享。傳統的解剖和組織胚胎教學受時間和空間的限制，使課堂上學生遺留的一些問題在課后難以解決，導致問題的積累，這些問題甚至制約著解剖學和組織胚胎學教學質量的提高。為了培養更多的高質量臨床醫學人才，上課前，學生可以在便攜式和多功能的終端設備上提前進行虛擬的解剖過程，這樣不僅能夠實現空間和時間上的資源共享，還能幫助學生自己總結經驗，養成獨立思考、獨立解決問題的能力。課后，學生難免會心存疑惑，通過3D數字虛擬仿真系統還能夠幫助學生及時溫習操作過程，解答心中所惑并且及時總結經驗。

3.5 軟件系統可升級和更新，能夠實現有限資源的高效利用

在解剖學和組織胚胎學的教學實踐中，還存在著內容不足、個別結構的科學性錯誤以及未來版本過時等問題。而隨著科學的進步，3D數字虛擬仿真系統可以實現資源的有效利用，而教師在使用過程中，需要不斷對終端設備進行更新和跟蹤，更新教學資源。

4結語

綜上所述，采用3D數字虛擬仿真系統輔助區域解剖學和組織胚胎學實驗教學作用巨大。然而，在實際應用中該系統還存在著許多不足。對此，廣大教師在解剖學和組織胚胎學實驗教學中，應取其精華，去其糟粕，滿足師生的共同需求和利益，促進解剖學和組織胚胎學的發展。

參考文獻

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