3D数字虚拟仿真系统在人体解剖学与组织胚胎学教学中的应用研究

凡梨花

摘 要 随着时代的发展和科学技术的进步，医学领域出现了一系列3D数字虚拟仿真系统的人类研究产品。这些三维虚拟教学软件的出现，为困扰解剖学教学多年的问题找到了答案，受到了医学教师、学生和临床工作者的认可。在此背景下，本文论述了3D数字虚拟仿真系统的内涵与特点，及其在人体解剖学与组织胚胎学教学中的应用与效果、评价，希望为相关工作者提供宝贵的信息。

关键词 3D数字虚拟 人体解剖 组织胚胎学

中图分类号：G424                                   文献标识码：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

传统的人体解剖学和组织胚胎教学依靠教科书、图册、标本和模型，以教师授课，学生观察标本或解剖尸体的方式进行教学。然而，由于缺少活体标本、平面图像不够生动和解剖课时不足等原因，使初学者不能够深入了解这两门学科，让初学者感到一些恐惧和困难。因此，为了服务于视觉人、虚拟人和数字人的研究，应该将传统解剖学和胚胎组织学与3D数字虚拟仿真系统相结合进行教学，两者之间取长补短，相互包容，相互融合。随着3D数字虚拟仿真系统的突破和逐步完善，一些以医学教育为重点的三维解剖学和组织胚胎学仿真系统，应运而生。这些3D数字虚拟仿真系统具有可视化、三维化、虚拟化和交互等特点。

1 3D数字虚拟仿真系统的内涵与特点

3D数字虚拟仿真系统，是利用计算机技术和生物信息学技术实现人体解剖结构和组织胚胎结构信息可视化的软件系统，其通过采集人体解剖结构和组织胚胎信息，利用计算机和生物信息学技术重建人体三维图像（图1），形成了一套系统、完整、灵活的视觉人体解剖学和组织胚胎学信息软件。之后，通过显示屏动态显示，方便多角度、多方向进行观测，其操作界面还具有单独显示、透明、逐层剥离等特殊功能。

利用计算机三维重建技术，其可以将大量连续的人体和组织胚胎横截面数据集成并重建成人体和组织胚胎三维结构图像。可以说，现代信息技术和计算机技术与医学发展的结合是医学界的又一大里程碑。自从 3D数字虚拟仿真系统出现以来，其已被广泛应用于医学领域，特别是在人类形态学领域和组织胚胎学领域中发挥出巨大作用。3D数字虚拟仿真系统可以从任何角度和方向观察到人體的部位与细节，使用者可以通过触摸屏随意旋转、拉伸和剪切图像，从而深入、全面地了解人体结构的形态特点、毗邻关系、层次变化和体表标志的局部解剖学知识。

2 3D数字虚拟仿真系统在人体解剖学与组织胚胎学教学中的实际应用

2.1 具有完整性特点

3D数字虚拟仿真系统具有完整性的特点，有助于引导学生在医学领域的学习起步。相对于普通图集来说，3D人体解剖和组织胚胎系统图像的清晰度和饱和度更具优势。图像中充满了文字和生动的图像，使原本枯燥难懂的解剖学知识十分生动。在解剖学的“导论”部分，多数理论概念是抽象的，让学生觉得这一学科晦涩难懂。而3D数字虚拟仿真系统具有完整性特点，通过操作3D数字虚拟仿真人体解剖和组织胚胎系统，可以直观地显示人体和组织胚胎的系统组成。一旦目录打开，就可以看到整个身体结构。立体图清楚地显示了器官和组织胚胎的位置和形状，揭开了解剖学和组织胚胎学的神秘面纱，增强了学生的感知和理解能力，使学生对解剖学和组织胚胎学学习的内容和范围有了良好的认识，明确了学习目标的同时又消除了学习的恐惧，使学生能够在课堂上对解剖学和组织胚胎学学习有很好的理解，掌握解剖学和组织胚胎学学习的内容和范围， 提高学生的学习信心。

2.2 容易操作，激发学生热情

3D数字虚拟仿真系统具有界面简单、使用方便、截面准确、外形真实等特点，其可以让解剖结构图360靶醚苋菀椎卮佣喔鍪咏侨ス鄄烊颂迥P偷亩喔龇较颉2⑶腋孟低衬芄唤中槟夥抡嫒颂逋枷裼肴P拖嘟岷希扛鼋馄式峁贡暧形淖炙得骱凸丶峁贡昵U庵种惫坌缘难胺绞侥芄淮雍艽蟪潭壬习镏匀颂褰峁菇欣斫夂图且洹T谘导什僮髦校岣吡搜靶剩⑶铱梢钥焖佟⑷娴卣莆罩叮壹し⒀暗幕浴？

2.3 培养学生自主学习能力

通过3D数字虚拟仿真系统对学生进行解剖学和组织胚胎学的教学能够充分地使学生进一步认知解剖学和组织胚胎学的研究成果。在进行教学时，教师应该注重于引导学生自觉地进行学习并且刺激其学习热情;同时，学生也必须要根据自己的个人学习能力量力而行，跟上教师的教学步伐。并且，由于虚拟仿真系统是依托于信息技术，因此能够让学生反复观察学习，促进其自主学习能力提高，既能让学生自己理解和掌握新知识，又能培养自我探索和独立解决问题的能力。

2.4 实现教学创新

3D数字虚拟仿真系统能够为教学创新提供设备和科学保障。为了更好地服务于解剖学教学，3D数字虚拟仿真系统还设计了许多快速方便的数字特效功能，它可以对同一个器官和组织胚胎进行多方位、多角度观察，既直观又清晰。虽然操作起来简单，但教学资源却十分丰富，其不但能够提高学生学习效率，还可以改善目前人体解剖标本的短缺问题。该系统也为人体解剖学的教学和研究提供了方向，因为其系统中可以随时修改和添加最新的图片和信息。

3 应用效果与评价

3.1 提高实验效率，减少尸体浪费，增加尸体利用率

由于解剖学的内容和结构排列复杂，因此解剖实验具有破坏性和不可逆性。在传统的实验教学模式下，存在着效率低、尸体利用率低、浪费严重等问题。在解剖某些部位的时候，区域会变得越来越小和更深，并且由于肌肉组织不同和重叠长度的差异，因此在传统的教学模式中只能显示静态图像，不能够呈现出生动、形象的动态图像。在解剖过程中，由于辨认困难，学生往往会在操作过程中对组织或者结构造成不可逆转的损伤。这不仅浪费了尸体标本，也引起了学生学习的负面情绪。3D数字虚拟仿真系统能从多个角度动态显示标本所有结构，可以有效地帮助教师引导学生遵守秩序。另外，采用3D数字虚拟仿真系统进行教学解剖不仅减少了尸体标本的浪费，而且提高了实验的效率和尸体的利用率。

3.2 提高学生的实验成就感，激发学生的主动性和积极性

采用3D数字虚拟仿真系统进行教学，虽然不能使教师言传身教，亲身指导每一个学生，但从很大程度上能够提高学生学习的主观意识，这也是教师和学生要共同突破的难题。3D数字虚拟仿真系统能够解决学生速度慢、不敢用刀、过度使用刀等问题，通过将动态实验内容呈现在终端显示器上，从多个角度显示各个器官和组织的具体位置。当然，教师要负责监督学生操作和控制操作流程，这不仅在减轻了教师的负担同时提高了教学效率，还提高了学生在解剖实践中的主观体验和实践能力，提高了其实践成就感和主动性。

3.3 促进青年教师专业素质的成长和进步

随着高校扩招和解剖学教学任务的逐步增加，越来越多的青年教师进入了解剖学和组织胚胎教学领域。年轻的教师热情踏实，但在教学过程中，难免会遇到专业素质差、教学经验不足、课堂控制能力差等问题。3D数字虚拟仿真系统能高精度动态显示图像，使使用者看到多个复杂部位。

3.4 软件操作简单、便捷，使用灵活、广泛

随着互联网技术日渐发达，3D数字虚拟仿真系统可以实现解剖学和组织胚胎学教学资源的时空共享。传统的解剖和组织胚胎教学受时间和空间的限制，使课堂上学生遗留的一些问题在课后难以解决，导致问题的积累，这些问题甚至制约着解剖学和组织胚胎学教学质量的提高。为了培养更多的高质量临床医学人才，上课前，学生可以在便携式和多功能的终端设备上提前进行虚拟的解剖过程，这样不仅能够实现空间和时间上的资源共享，还能帮助学生自己总结经验，养成独立思考、独立解决问题的能力。课后，学生难免会心存疑惑，通过3D数字虚拟仿真系统还能够帮助学生及时温习操作过程，解答心中所惑并且及时总结经验。

3.5 软件系统可升级和更新，能够实现有限资源的高效利用

在解剖學和组织胚胎学的教学实践中，还存在着内容不足、个别结构的科学性错误以及未来版本过时等问题。而随着科学的进步，3D数字虚拟仿真系统可以实现资源的有效利用，而教师在使用过程中，需要不断对终端设备进行更新和跟踪，更新教学资源。

4结语

综上所述，采用3D数字虚拟仿真系统辅助区域解剖学和组织胚胎学实验教学作用巨大。然而，在实际应用中该系统还存在着许多不足。对此，广大教师在解剖学和组织胚胎学实验教学中，应取其精华，去其糟粕，满足师生的共同需求和利益，促进解剖学和组织胚胎学的发展。

参考文献

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