三维重建技术在药学教学中的实用性论文.doc

三维重建技术在药学教学中的实用性论文 三维重建技术在药学教学中的实用性论文预读: 摘要:三维重建技术的应用随着计算机软硬件和图像处理等技术的飞速发展,三维重建技术应运而生.相比二维图像,三维图像更直观、更精确,观察者可以从任意角度观察图像.利用计算机图形学的知识,进一步通过人机交互,对重建出的物体进行各种拟真操作,如旋转、缩放、切割等,使各组织在三维重建中得以系统、完善地表达,教师能够更好地借助它对物体进行空间定位,详细讲解各解剖结构的空间关系.三维重建技术已经广泛应用于生物医疗行业的各个环节,如在生物体组织形态结构学[6-9]、医学疾病准确诊断和手术规划与模拟[10-12]、医学教育和研究[4,13]等方面发挥着重要的作用.三维重建技术在药用植物学教学中的应用药用植物学是中药学、药学、中药制药学、药剂学等专业学生的重要专业基础课,是学习中药学、中药鉴定学、生药学、药用植物栽培学、中药资源开发与利用等学科的形态学基础.学习药用植物学的任务是使学生理解和掌握药用植物的形态特征、显微结构和系统分类,但如何使学生从空间结构理解药用植物的各个器官和内部构造特征,并对不同药用植物加以区分,特别是一些外部形态相似而药性差异显著的植物进行区分是整个教学的难点.因此,采用传统教学与三维重建技术资料教学相结合的教学模式就会彰显出强大的优势.三维重建图像比二维照相和视频更直观学生可根据自己的要求,任意旋转、组合和拆分,从不同侧面进行观察,有利于学生建立起立体空间概念,加深对抽象知识的理解.例如：在植物茎次生构造的学习中,木材三切面（横切面、径向切面、切向切面）的比较,对学生而言,首先可以在电脑中观察植物木材次生构造的三维形态,帮助学生们直观地理解并记忆各种切面的结构及其特征形状,对各结构的毗邻关系也能清楚地观察到,而不再需要辛苦地冥想各结构的立体位置.可以拓展教学内容应用三维重建技术,可优化教学过程,激发学生的学习兴趣,开发学习潜能.由于实验条件的限制(学生人数多,标本来源有限等),学生的实践机会很少.虽然随着计算机辅助教学的开展,教师在教学过程中使用幻灯课件、实物录像、投影等辅助手段,在一定程度上提高了教学效果,但学生在课后复习或自学过程中,还是只能面对课本和平面图谱对植物结构和显微构造进行辨认.由于植物结构异常复杂和学生的学习时间紧张,复习效果不尽如人意.重建的三维模型可以在个人计算机上使用三维重建技术的应用,解决了学生下课后看不到标本、不方便复习的难题,方便老师的教学和学生的学习.如果将各种三维重建模型放在服务器上,学生在安装了适当的图像软件后,就可以随时登录服务器下载三维模型,学习者变被动为主动操作图像,而不用专门到实验室,这样他们可以自己安排学习时间及学习进度,满足个性化学习的需求.降低教学成本常见药用植物可以通过野外实习采集标本解剖来进行学习,但某些药用植物,比较昂贵和稀有,没有标本,这类植物的教学将陷入瘫痪,而这类植物往往又具有很好的药用价值.基于成本的考虑,课程中学生并没有太多的机会来通过实验、观察,加深对所学内容的理解.通过影像三维重建模式能为解剖学教学提供活体功能状态下器官形态结构知识及可视化的动态资料,加之三维重建资料可以无数次使用,使教学内容不受时间、空间限制,可降低教学标本的需求量和教学成本.三维重建技术应用于药用植物学教学的难点与人体解剖学的三维重建不同,人体解剖学教学需要重建的三维模型单一.而植物的形态变化丰富、生长发育机理复杂,解剖结构复杂,即使同一种类的植物由于环境因素的影响也会呈现出形态多样性和随机性,无法用简单统一的模型对其进行仿真.因此,构建植物的三维模型时,工作量巨大,成本高昂.但是,一旦数据库建立,其三维重建资料不仅可以应用于药用植物学教学,还可以应用于中药学和中药学鉴定的教学中,对药用植物资源开发和利用研究都有很大帮助.而且对珍稀药用植物（水杉、红豆杉、天麻、黄芪、明党参、北沙参、厚朴、黄檗、牡丹、人参、杜仲、巴戟天等）构建三维模型更有实际意义,因为这些珍稀药用植物资源的稀缺性和不可得,在教学过程中往往一带而过,学生对这类珍贵的药用植物的了解较为匮乏,而三维重建资料可以解决教学中的这类问题.结语根据原创论文数据统计分析显示,在现阶段,再好的技术也不能脱离传统教学而独立存在,传统的教学手段在多年的教学实践中,积累了丰富而行之有效的经验和方法.就药用植物学教学而言,实验和野外观察实习,培养动手能力和实际操作能力是必要的手段.将三维重建技术等多媒体技术与传统的教学手段有机地结合起来,充分发挥各自优势,达到有效提高教学效果和教学质量的目的.我们应让多媒体技术与传统教学手段长期共存,交相辉映,共同推进药用植物学教学的改革与发展.。