教育教学研究课题年度进展报告.doc

河南中医学院教育教学研究课题年 度 进 展 报 告（2010年度）项目编号 ：MP2009-31项目名称 ：多媒体虚拟现实技术在医学教学中的应用研究项目来源：河南中医学院项目负责人 ：杨枫所在部门：信息技术学院起止年月 ：2009年7月 至2011年7月填报日期 ：2010年12月16日河南中医学院教育研究与评价中心制 请按照下列提纲编写（可根据需要另加页）：1、研究工作主要进展和结果。2、根据国内外新发展对哪些研究内容作了必要调整和变动。3、哪些研究内容未按计划完成，原因何在？4、当年经费使用情况和下年度经费安排计划。5、存在问题、建议及需要说明的情况。6、本年度实际参加人数（高级职称、中级职称、初级职称、博士后、博士生、硕士生、其他人员各几人） 1、研究工作主要进展和结果本项目主要研究在现代计算机的虚拟现实环境下如何构建医学的虚拟教学环境，以实现更好、更逼真的教学场景。虚拟现实应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它营造了“实景学习”的教学环境，由传统的“以教促学”的教学方式代之为学习者通过自身与信息环境的相互作用来得到知识、技能的新型学习方式。虚拟现实产生于虚拟环境，是一个封闭的回路系统。将仿真现实环境的图像、音响和语言、压力等等通过人机接口系统作用到使用者的感官，并通过传感器测试及跟踪使用者的行为与互应，使用者通过交互方式感知和响应虚拟环境。本项目的具体研究内容包括：如何将多媒体虚拟现实技术和传统课堂教学有机的结合？如何构建逼真的虚拟现实环境？如何利用该虚拟现实环境实现医学行为的模拟？其中以构建逼真的虚拟现实环境并实现医学行为的模拟最为重要，它是能否实现良好的教学效果的基础和保证。对于虚拟现实技术来说，虚拟现实使用的模型都是使用三维建模软件制作的，通过特有的虚拟现实设计软件就可以编辑、输出可在线浏览的文件格式，再通过浏览器插件显示在屏幕上。虚拟现实在医学教学中的应用，主要体现在虚拟人体和人体器官并动态实现某些医学行为，包括数据（通常是解剖学数据）的三维可视化并与可视化数据的交互作用，采用VRML（虚拟现实建模语言）技术、QuickTime VR技术或者3DS MAX、AutoCAD三维建模技术，ultigen Creator等技术建立起医学三维模型，显示为三维虚拟人体或虚拟器官。 本项目已经解决的关键问题如下：（1）精确的三维计算机模型。模拟的东西总是与现实存在的东西有一定差距，但医学是一种非常科学和严肃的学科，它要求医生必须对人体各个器官能百分百把握，绝不能出任何纰漏，在医学教学上这些差距也是绝对不允许的。因此，如何构建精确的三维计算机模型则是需要必须解决的问题。（2）模型在虚拟现实软件环境中广角（宽视野）的立体显示。人看周围的世界时，由于两只眼睛的位置不同，得到的图像略有不同，这些图像在头脑里融合起来，就形成了一个关于周围世界的整体景象，在传统的计算机图形技术中，视场的改变是通过鼠标或者键盘来实现的，用户的视觉系统和运动感知系统是分离的，那么在三维空间中因为有六个自由度，很难找出比较直观的办法把鼠标的平面运动映射成三维空间的任意运动。怎么样保证在虚拟现实软件环境中实现广角（宽视野）的立体显示则是需要解决的另外一个问题。在项目研究的过程中，通过综合各种三维造型软件的功能，有关精确的三维计算机模型已经成功完成，并且通过借助强大的第三方虚拟平台已经可以实现模型在虚拟现实软件环境中广角（宽视野）的立体显示。2、根据国内外新发展对哪些研究内容作了必要调整和变动。 本课题根据国内外新发展做了部分调整。主要表现在在传统医学教学中引入多媒体虚拟现实技术，使教师和学生能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。通过教师、学生与虚拟现实环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位的获取虚拟环境所蕴含的各种空间信息和逻辑信息。沉浸临场感和实时交互性是虚拟现实的实质性特征，对时空环境的现实构想（即启发思维，获取信息的过程）是虚拟现实的最终目的。3、哪些研究内容未按计划完成，原因何在？ 本课题内容基本都按照计划完成。4、当年经费使用情况和下年度经费安排计划。本年度经费使用60%，主要用在实验硬件和实验耗材的购买上，下年度将使用经费的40%，用于系统的测试和部署。5、存在问题、建议及需要说明的情况。存在的问题主要是：虽然本项目已基本完成，但是还存在着一定的问题。首先，由于试验条件的限制，尤其是缺少高性能的计算机，使得在建造各种医学模型和场景时，无法对模型进行渲染或者渲染速度太慢，这导致只能建立精细度不高的模型才能正常渲染，那么这样就会导致模型不精细，一旦对场景放大就会出现马赛克现象，影响对关键部位的展示。其次，对模型的交互性不强，某些场景只能静态展示，无法实现教师与平台的交互，这使得在模拟某些动态医学行为，比如针刺的过程、手术的模拟操作等等无法更逼真的再现现场过程。下一步，本项目将继续完善虚拟医学教学平台，增加交互式编程，吸引更多的学生和老师以此作为传统教学的辅助平台，并加强虚拟学习各个环节的更加功能化的建设。6、本年度实际参加人数 本年度实际参加人数6人，主要在模型构建、设计和调研上做了大量工作。 项目负责人（签字）：年 月 日所在学科/专家组审查意见： 负责人（签字） 年 月 日所在部门审查意见： 部门主管领导（签章）： 年 月 日教育研究与评价中心审查意见：部门领导（签章）： 年 月 日说明：1.年度进展报告用于汇报所承担的项目本年度的研究工作，尚未结束研究工作的项目