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微观教学设计的重要性

日期:2007-7-4 8:00:42  作者:杨再石  来源:杨再石  

 

 

   第一,“可视人体”作为一个研究项目的成果,应该把事实叙述清楚。VHP是Visible Human Project 的缩写,中文为“可视人体项目”。VHP 最早的idea由世界上最大的医药图书馆——美国国会医药图书馆(NLM,National Library of Medicine)的生物医学工程师迈克尔·阿克曼(Michael Ackerman)于1989年提出。

 

   第二,需要描述“可视人体”研制的过程。马里兰州解剖局于1993年通过严格筛选,获得7具男性和3具女性符合研制条件的供体,经专家认定可用来执行VHP项目的仅仅2男1女。最终,专家们选择了在得克萨斯用化学致命剂处决的、身高为5英尺11、体重为199磅的39岁杀人犯约瑟夫·保罗·杰尼根。

 

   核心过程是数据采集,供体经高速冷冻至-50~-60℃后,用铣床按每两片间距0.1cm的精度铣削,对每一片铣削截面进行照相,投入经费140万美元,花了4个月,铣削成1871片,全部数字化,数据量达15G。采用一定的数学模型,对切片数据进行数字化合成,最后成为世界上第一个可视人体。

 

  1995年,对女性供体进行铣削,一共铣削成5187片,花了10个月完成,数据量达40G。成为世界上第一个可视女人体。

 

  为了说明过程,可以通过6分39秒的电影片段,对人体数据采集的操作过程进行演示(6:39)。

 

  第三,人体切片数据数字化合成。上述仅仅是VHP的一种表观的介绍,真正提升到教学资源,关键要解决概念和原理的表述。教学上,不可能重复数字化合成,但可以设计一个数学模拟,使得数字化合成的概念和原理变得容易理解和掌握。

 

  首先选择人体头部核磁共振截面图像27幅,作为模拟切片数据,目标是利用数学工具,将这些原始数据进行数字化。然后将模拟的人头数据进行着色钩边处理后,将图像进行对应定位。再对对切片间的缺损的数据,进行插值后最后数字化合成,显现部分立体头像。

 

  可以看到,以上安排是一连串的数学和数字绘画设计,实行的结果,把数字化虚拟可视人体的理论核心体现出来,从中可以悟出数字化可视人体概念和原理,实现向学习者的有效传递。不仅如此,数字化可视人体与物理模拟实体结合,可以把虚拟现实技术运用到解剖实习培训的教学中去,极大地提高高级解剖人员的培养效率。有一段电影片段,演示实习生用传感解剖刀在物理胳膊上划拉,虚拟现实技术可以在屏幕上展示胳膊被划破的过程,实习生的传感解剖刀用力的大小都可以在屏幕上演示出来。这样,就将传统的教学提升到一个新的高度。

 

  3. 同一层次的概念结构功能并联组织

 

  在传统的教学中,优秀的教师面对学生的反映,能举一反三,从多个角度把问题讲深讲透。不过,这种举一反三是逻辑性举一反三。在数字技术支持下,可以利用多种呈现方式举一反三,多角度阐述,其新生功效是仅仅采用逻辑分析所不具备的。用多种呈现方式,对同一层次对象,从概念结构功能多角度观察,是一种并联组织设计。例如,《免疫学网络课程》在讲述MHC(主要组织相溶性复合体)时就采用了多种呈现方式举一反三的设计。MHC I和MHC II传统上用一段文字进行表述:

 

  Ⅰ类分子由重链(α链)和β2m组成,分布于所有有核细胞表面;Ⅱ类分子由α链和β链组成,仅表达于淋巴样组织中的各种细胞表面……Ⅰ类分子重链胞外段有三个结构域(α1、α2、α3)……Ⅱ类分子的α、β链各有两个胞外结构域α1、α2;β1、β2,……

 

  显然,从文字能知道大概是什么,但空间结构及其特征、局部与局部、局部与整体的几何关系就很难想象。图像呈现对几何结构的理解有很大的优势。见MHC

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