三维耳蜗动画教学案例的设计与应用

目的：为进一步优化教学管理和教学过程，帮助学生更好地理解和掌握课程三维耳蜗相关知识点。方法：通过3DMAX技术对三维耳蜗进行动画设计，通过三维医学动画案例对耳蜗教学内容进行深入剖析，将耳蜗教学讲授重点采用三维动画方式进行讲解，其他概念多配以图片进行讲解。结果：三维耳蜗医学动画教学案例制作完成后，被应用于听力专业相关课程教学中，并根据课件内容设计了调查问卷。调查问卷结果显示，学生普遍认为三维动画比图片展示更容易被理解，三维耳蜗相关工作原理更容易被学生接受和掌握。结论：三维医学动画案例教学手段直观易懂，能使同学们更迅速掌握知识难点，课件教学效果良好。

三维医学动画三维耳蜗3DMAX开发技术案例教学一、引言

随着计算机技术不断的发展，医学教学也在不断地进步，而动画教学也随着计算机技术革新出现。医学教学不仅仅像过去整天对着实验室的动物做解剖、做实验，更多是看前辈的录制成视频实验，学习前辈的精华之处，自己再去做实验，更能体会与掌握其中的知识要点。而动画教学脱离了时间、空间、仪器等一切物质条件，可以直观真实动态地展现各种各样的行为动作，其效果逼真、可重复性高、且不会失真、能多次观看操作、无损。在很多领域都有应用动画技术，特别是医学领域，更有巨大的发展空间，如医学解剖、医学诊断、医学教学、医学知识的普及。

在3D耳蜗教学上，动画技术能改变传统的教学手法，能更好的展示人肉眼无法观察到的细胞组织等微小事物，可以生动形象的展示耳蜗的细胞组织、经脉，完善现有教学方式。而在教学中，可以利用计算机仿真技术，将耳蜗虚拟化，为耳科疾病诊断和新医疗技术手法的提升打开方便之门，同时学生可以通过更改参数来演习手术，多方位的观察耳蜗的内部结构，使教学更加生动形象，通俗易懂。

在国外，不少医学院校采用3D仿真教学技术，利用3D动画技术和虚拟成像技术建立了一个三维人体心脏模型，以实时显示细胞生物和机械动力对单个细胞的影响。这样可以更好的帮助医生了解探究心脏缺陷的方法。

国内动画产业起步较晚，由于技术和设备的限制，在众多领域，虚拟仿真技术的应用尚处于空白。在医学教育领域，目前也只能找到一个单独零散的解剖3D模型，没有形成完整体系的医学模型。

基于听力学院同学们对相关三维耳蜗知识点理解普遍存在困难，本课题着手进行三维耳蜗医学教学案例的制作。

二、三维耳蜗医学动画制作过程

三维医学动画具备不受时空、结构与尺度限制的特征，能逼真展示图片无法显示的内容，使用三维动画技术能真实、清新得展示视域中的每一个小细节，突破物理局限性，对事物内部结构进行透射，而且能表现物质的真实感、空间层次感。

而一般的医学影像表现有摄影、插图、二维动画和三维动画这四种手段，其特点各不相同。但是在真实感、空间层次感上都没有三维动画效果好，而在教学上，三维动画效果更加生动形象体现教学内容。

三维耳蜗主要分为三个模块，分别是骨迷路、膜迷路、螺旋器。骨迷路由致密的骨质构成，厚2～3mm，包括前庭、半规管和耳蜗膜迷路（membranous labyrinth） 膜迷路由膜管和膜囊组成，借纤维束固定于骨迷路内，悬浮于外淋巴中，膜迷路内充满内淋巴，膜迷路相应地分为3 部分：椭圆囊及球囊、膜半规管及膜蜗管各部互相沟通。螺旋器（Corti器）位于基底膜上，由各种感觉毛细胞、支持细胞及盖膜等构成，是听觉感受器。

以螺旋器为例，讲解一下制作过程。我们主要应用的软件是Autodesk 3ds Max 2010，我们根据螺旋器的平面图制作成如图1、图2所示的立体结构。再根据实际螺旋器内部结构情况进行修改，以内毛细胞为例（如图3），讲解制作过程，内毛细胞外形像茄子。

先用创建面板上的线条工具，画出如图4 所示的样条线。然后在修改器列表中选择车削，如图5。这样就可以生成如图6所示的立体图。如果觉得形状不满意，可以在修改面板处选择顶点，移动左边的顶点，这样就可以修改形状大小，如此在修改面板上做各种修改，就可以做成满意的立体图了。

以此类推，通过Autodesk 3ds Max 2010的各项工具，在老师的指导和查询各类资料帮助下，我们完成整个三维耳蜗医学动画教学案例。

三、三维耳蜗医学动画教学效果评价

三维耳蜗的医学动画的最终效果是能够帮助大家全面而细致的了解耳蜗生理以及病理的形态及其功能。三维耳蜗的确立形成，可以克服医学生在学习耳蜗结构时，因耳蜗结构复杂精细同时课本上的讲解过于平实而产生的理解困难。主要能够理解骨迷路、膜迷路、螺旋器之间的从属关系，骨半规管、骨蜗管、前庭、膜迷路等重要结构的位置极其形态以及螺旋器的听觉感受细胞的形状、功能以及位置。3d耳蜗的医学动画效果是可以通过Autodesk3ds Max 2010的各项工具，在各个方位和角度对耳蜗极其内部结构进行观察为最终目的。而最终目的是更好地帮助学生和老师进行学习以及教学。使学生增强画面感及立体感，加深对结构的认知，同时教师也可以进行更丰富的教学，使课堂更加生动有趣。

四、结论

3D耳蜗的医学动画主要针对医学院校的大学生。教师可以根据自己讲课进程播放动画，可重复随时播放，降低教师上课难度，活跃课堂气氛。学生可以自己私下学习播放，充分调动学生的学习积极性，生动形象展现耳蜗的组织形态。但是动画只能让学生被动接受，如果加上教师现场答疑，学生更能深入客观了解掌握知识。以后医学动画的发展可以往人机交互和三维成像等技术相结合的方向深入。三维动画应用与临床教学，既能提高学生对相关知识的理解，也能使课堂更生动。而且三维医学动画在远程教学、医学教学、教育中都有很好的发展空间。

参考文献：

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[3]孙嘉，丘文峰.冠心病教学中三维动画的制作与应用[J].中国医学教育技术，2013，27（2）：159-161.

本文受校级重点教改课题“以多媒体技术及应用为例学生技能培养与课程教学互动关系的研究”，（课题编号：12013）；教育厅课题“基于Scrum模型的案例设计及课堂教学改革”（课题编号：kg2013191）、“浙江中医药大学本科课堂教学评价指标体系的研究与设计”（课题编号：kg2013186）及浙江省科技厅新苗计划课题资助。