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3D动画在人体解剖学教学中的运用探究

2024-02-27 78 上传者：管理员

摘要：在我国的医学专业教学中，人体解剖学课程仍然以传统教学方法为主。解剖学是医学生学习涯中最基础的课程，传统的教学方法借助解剖器械切割尸体，医学生用肉眼观察人体各器官、各系统的形态和结构。如今，传统教学模式不能适应培养新型人才的要求。寻求更好的课堂教学手段，解决由于缺少标本而单纯讲解教材知识的问题，改变教师只讲教材、学生只学教材的不良局面，是大学人体解剖教学改革必须重视的任务。为了提高人体解剖学课程的教学质量，解决“缺少大体”的难题，未来3D动画视频教学模式将成为当前教育行业的主流趋势，学校将其广泛应用于医学教育甚至普通教育实践中，发挥其直观、方便、灵活的优势，有利于提高教师教学水平，实现教育资源优化配置。3D动画视频教学在传统教学模式的基础上去芜存菁，有助于服务医学教育事业、拓展教学改革的深度。

关键词：
3D动画
;医学
人体解剖学
教学改革
教学模式
教育
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人体解剖学是医学课程的基础学科，主要内容包括人体各组织器官的形态、结构、位置、生长发育规律、生理功能等内容，是医学生学习生涯中最基本的内容，也是学习其他临床医学知识的基础。由于理论具有抽象性，学生需要在解剖课的实践操作中才能进一步认识到具体结构的位置及其毗邻的其他结构[1,2]。由于标本损耗严重，可利用的标本资源匮乏，学生们进行实践操作和实物观察的机会大大减少，对人体某些细节部分的认知存在一定局限性，难以将教材中学习到的理论知识融入实际。3D动画视频在医学研究、教育当中均有较多的应用，不但能够清晰地展示简单的物体模型，也能较好地展示复杂的解剖模型；3D动画视频的灵活性较强，在应对单一、静态模型的同时也能满足复杂、动态的模型展示需求；3D动画能够依靠强大的技术展示出人体解剖的复杂结构[3]。3D动画视频能使学生不受时间、地域的限制，随时随地进行学习，从而改变了传统的书面教学模式，在人体解剖学课程发挥着不可或缺的作用，让学生能够事半功倍，改进了人体解剖学教学模式，在医学人体解剖学教学变革中起到了十分重要的作用。

1、传统教学在人体解剖学中的局限性

在当今科技迅猛发展、知识大爆炸的互联网时代，“以教师讲授为中心”的传统课堂受到严重的冲击，已经越来越不适应学生自我学习和发展能力的新要求；人体解剖学具有专业名词多、概念抽象等特点，学生记忆困难，容易混淆相关概念[4]。为提高教学效率，学生经常通过辨认模型，加强对理论知识的记忆。以前的解剖课教学大多采用图片与录像相结合的方式，这种方式灵活性较差，学生只能以特定角度进行观察，难以全面把握知识；图片、录像缺乏立体感，难以直观地展示机体结构层次。在传统的解剖学教学模式中，学生被动地接受知识，死记硬背地记忆人体中各部位名称，缺乏主动性。另外，在传统教学模式中，教师用平面图像解释立体结构，难以将其直观地呈现在学生面前，影响教学效果。

2、3D动画视频教学推动了人体解剖学教学模式的改革

20世纪初，科学技术飞速发展，数字技术成为促进国家发展进步的重要力量。在此背景下，3D动画视频应运而生。3D动画从纵、横、深3个方向构图，从而实现图像的立体效果。3D动画具有不限空间、精确、全面、灵活、方便等特点[5]。一些实践过程需要在特定的场所中完成，由于教学资源紧张，有时可能不具备相应的实验场所条件，3D动画就解决了这个难题。3D数字动画模拟技术的虚拟空间与虚拟角色相结合，全面提高了交互程度，节约了授课实践的运行成本，让学生能够真正掌握专业内涵与实时动态，帮助学生建立对课程内容的直观感受[6]。

对传统课件而言，3D动画对某些特定解剖结构的展示更为准确，其可以切换不同视角全面观察研究对象。在教学过程中，3D动画解决了以往传统教学模式中图片连续性差、展示不直观的问题。3D动画若出现错误，可轻易修改，并可以重复使用，减少教学成本[7]。3D视频在人体解剖学中的应用，可以演示人体各个组织、器官、系统的立体和动态；有些结构组织在传统的教学方法中是难以阐明的难点内容，是完全抽象的画面，而在3D动画中却能快速、清晰、逼真地显示出来。因此，3D动画视频使人体解剖学教学不再是单一的、传统的，改变了传统以二维图片讲解为主、标本录像为辅的教学模式[8]。

3、3D动画视频结合人体解剖学进行教学改革的必要性

3.1 将人体解剖的过程用动画展示给学生

课堂上，教师可以利用多媒体3D技术向学生展示人体解剖的各个部分以及解剖顺序各个步骤。例如，人体淋巴系统的走向、心脏射血的发生过程等，3D动画配以声音讲解，将使学生能够抽象具体化，弥补标本不足的问题，学生能够更快地掌握人体各个系统的解剖过程，并且能最大限度地调动学生学习的积极性、趣味性，使学生主动探求人体医学科学，满足学生对人体科学认识的渴望[9]。

3.2 将人体各种活动机制用动画展示给学生

以运动神经系统为例，神经系统之所以能完成复杂传导功能与其复杂的形态结构是分不开的，而运动神经系统的课程重点在于理解和掌握其纤维走形、联系、毗邻关系、传导通路、功能支配和损伤后的临床表现[10]。人体神经系统功能复杂、结构多样，神经系统各束支支配的神经丛各不相同，损伤后呈现的症状也多种多样，传统的教学模式较为枯燥，学生无法理解相关理论知识。3D动画视频能够立体、直观地向学生们展示复杂的神经传导，有利于学生掌握理论知识，提高教学效果[11]。3D动画视频直接刺激视觉和听觉，真实直观地展现各种人体结构，对学生的学习和记忆知识有着积极的作用。3D动画视频提高了教学效果，使学生能够更好地记忆抽象的理论知识。

3.3 将3D视频用于实验预习效果明显

学生在进行人体解剖实验前，教师将相关学习内容发给学生，学生提前预习有利于学生的实践操作，但往往很多学生因为课本的文字介绍而难以在脑海里形成相应的画面。教师在实验前让学生观看与操作技术有关的3D动画视频，例如：腹部的基本层次结构、腹部的血管走向、腹股沟管的内部结构等，学生能够直观地了解关于腹部的实践内容，可以更灵活、准确地进行操作，更好地分离相应结构组织；3D动画视频大大缩短了教师课堂上的讲解时间和演示时间，教师有更多时间亲自指导学生动手实验，纠正其错误。此外，教师在实验的总结中运用3D动画视频，连贯、完整地展示了解剖的完整过程，强化了学生的基础记忆[12]。

3.4 3D视频技术可以将课堂内无法完成的实验展现出来

3D动画视频使人体解剖学变得更生动立体、更容易理解，加深了学生对所学知识的记忆，也对课堂上一些重点难点做了更加细致的剖析，大大提高了教学效率[13]。3D动画视频的表现能力十分强大，它可以不受客观条件的限制，使抽象组织变为具体，使细胞的微观形态变为宏观现象，将抽象的运动传导方式以简单、形象的方式呈现给学生，并且通过颜色区分，形象、逼真地表现人体各个组织器官的真实质感，使人体解剖教学能够更加简化，学生易于理解、便于记忆，从而大大提高了学生的学习兴趣。

3.5 3D动画视频能够提高教学效率

教育心理学家特瑞赫拉通过实验证实：人的信息2.5%来自味觉，7.5%来自嗅觉，32%来自听觉，58%来自视觉[14]。特瑞赫拉的研究显示，获取的信息中有一半来自视觉，其对人类获取信息来源至关重要。在人体解剖学中，3D动画教学可以立体直观、有效地刺激学生的视觉，配合教师适宜的语言讲解，有效刺激学生的听觉，有利于学生最大化、最高效地获取信息，从而大大提高了人体解剖学的教学效率。传统的教学模式以教师的解说讲授为主，学生仅是通过听力获取信息，相比之下其听课的效率大打折扣[15]。

3.6 3D动画视频能增加资源的利用率

目前，人体解剖学的教学方法由传统的教学方法趋向于3D动画多媒体教学手段的教学方法16]，借助3D动画视频，学生可以通过反复观看动画，发现人体各个器官组织结构特点，从而培养学生的观察能力和思维能力。教师将制作好的人体解剖3D动画发布到网站上，可以实现人体解剖课程的教学资源的共享。一方面，学生可以通过下载相关人体解剖学教程的教学动画，进行课前预习和课后复习；另一方面，教师不再重复制作类似视频，可以从网站上直接下载相关的教学动画视频，节省了其他教师的时间，方便了教学，解决了人体解剖学教学3D动画短缺的现状。

3.7 3D动画视频能促进教师综合能力的提升

教师在制作3D动画视频的过程中，需要查找相关资料，分类，整理零散的资料，尽可能地压缩资料内容的时长。这就要求教师清晰地了解授课群体，针对不同的授课群体投放不同深度和广度的知识内容[17]。教师在收集资料、整理素材的同时，能够巩固已有的知识，拓展其他不同领域的知识。此外，教师还要学会利用不同软件整合、编辑文字、图片、音视频等资源。经过3D动画视频的制作及教学实践，教师不断反思、总结经验，有利于教学质量的提升及业务水平的提高。

4、3D动画视频教学在人体解剖学教学改革应用中的短板

3D动画视频为学生在学习人体解剖学带来非常逼真的三维直观视觉效果，但3D动画视频依然仍存在一定的不足之处。第一，3D动画视频提供的视觉效果通常是由软件系统经过数据处理合成得来，在相关课程之前，教师们需要花大量的时间去设计、制作相关的动画视频，通过软件系统进行数据处理合成，这对教师的软件熟悉程度和专业知识储备综合性的要求非常高[18]。第二，3D动画视频是根据标准教程的人体结构设计而成，实体表现出的解剖特征与动画展示的人体结构可能存在实质性差异，且只能虚拟观看，无法进行实体的实验操作，会造成学生动手能力的缺失。第三，动画制作的过程十分烦琐，教师需要一定时间才能熟练掌握，并且在此过程中需要消耗大量时间和精力；视频呈现知识的节奏快，许多学生的思考还未完成，就被动接受视频中直观的信息结果，导致学生思考时间减少，思考问题不全面。由于这种直观的表达方式，许多教材中抽象的概念得到具象化，在一定程度上限制了学生的想象力，阻碍了创新型学生的培养。由于这种方式过于直观，导致师生间互动减少，教师的主导和学生的主体地位被削弱[19]。

5、针对3D动画视频运用于人体解剖学中存在的局限性提出改进策略

5.1 将虚拟3D动画视频与实验操作相结合

教师在讲课时充分利用3D动画视频教学资源，并根据动画视频安排相应的实体解剖操作实验课，为学生提供实体标本解剖、人体各种系统模拟等实际体验环节。在人体解剖学教学中，教师将3D动画视频与实验课程相结合，学生不再是单纯的虚拟学习，有利于学生更好地将理论知识与实践操作结合起来，增强了学生的学习主动性与趣味性。

5.2 改革教学评价、改进考核方式

人体解剖学的课程内容较多且抽象化，对授课教师的水平要求较高。这要求教师在上课前认真备课，做好充足的知识储备。教师在课堂教学中增加课堂研究讨论，根据学生的学习表现和动手能力打分，开展小组成员之间互相评价、相互打分环节，进行相关章节测验以及学生之间互评作业等，教师将这些分模块的成绩当作期末平时成绩的一部分，以此来提高学生的学习主动性[20]。

3D动画技术作为一种先进的计算机辅助教学手段，已经逐渐运用到传统的化学教学模式中，3D动画视频具有直观性强等优点，应用于医学教育或其他专业教育，可促进学生对所学知识的理解与记忆，教师要充分地发挥3D动画教学的优势，与传统教学模式相结合，培养学生的逻辑思维和创造能力，以达到提高教学效率，构建有效课堂的目的[21]，而如何更好地利用3D动画视频等信息技术，结合传统教学方法，充分发挥3D动画视频教学的优点，值得进一步实践。

参考文献:

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