3D打印在《家畜解剖學(xué)》教學(xué)中的應(yīng)用

譚立 王一強(qiáng) 劉豐圖 馬君艷 馬林 陳雪龍

摘要：采用3D打印技術(shù)替代甲醛浸制法和塑化法進(jìn)行動(dòng)物解剖標(biāo)本的制作，對(duì)標(biāo)本數(shù)字化模型構(gòu)建、打印材料的優(yōu)化等方面進(jìn)行探討，改進(jìn)并完善基于3D打印解剖標(biāo)本的制作技術(shù);同時(shí)也降低了解剖標(biāo)本制作過程中有毒有害物質(zhì)的使用與殘留，在規(guī)模應(yīng)用中降低標(biāo)本制作費(fèi)用，提高標(biāo)本制作效率，改善多期標(biāo)本的一致性與準(zhǔn)確性，并擴(kuò)展3D打印技術(shù)在動(dòng)物解剖等課程中的應(yīng)用，為豐富動(dòng)物解剖學(xué)課程的教學(xué)手段提供新的技術(shù)方向和保障。

關(guān)鍵詞：3D打印;解剖學(xué);標(biāo)本制作;塑化標(biāo)本;教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：S852.1 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-9737（2019）05-0012-02

《家畜解剖學(xué)》是農(nóng)業(yè)院校動(dòng)物醫(yī)學(xué)、動(dòng)物科學(xué)、動(dòng)物藥學(xué)等專業(yè)一門重要的基礎(chǔ)專業(yè)課。熟練掌握此課程是其他基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵?！都倚蠼馄蕦W(xué)》作為一門形態(tài)學(xué)描述學(xué)科的課程，其特殊性是具有直觀性、名詞多、術(shù)語多、理解難、記憶難等[1]。2011年黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科學(xué)專業(yè)被黑龍江省“十二五”規(guī)劃確定為省級(jí)特色專業(yè)后，培養(yǎng)扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)踐能力強(qiáng)的本科生成為主要目標(biāo)?！都倚蠼馄蕦W(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其教學(xué)中的重要組成部分，是決定該學(xué)科教學(xué)質(zhì)量的重要因素。實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量直接影響學(xué)生自主解剖操作技能的提高和思維能力的提升，也決定了動(dòng)物科學(xué)應(yīng)用型人才培養(yǎng)，教研室的所有專業(yè)老師都是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)本的現(xiàn)狀和臨床實(shí)踐的價(jià)值以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的應(yīng)用，將原有的理論基礎(chǔ)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐操作，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)，更可以加深學(xué)生們的印象[2]。

在實(shí)驗(yàn)中最重要的便是解剖模型，原始的辦法都是由甲醛浸泡的而甲醛卻對(duì)人體有很大的危害，采用3D打印技術(shù)替代甲醛浸制法和塑化法進(jìn)行動(dòng)物解剖標(biāo)本的制作，對(duì)標(biāo)本數(shù)字化模型構(gòu)建、打印材料的優(yōu)化等方面進(jìn)行探討，改進(jìn)并完善基于3D打印解剖標(biāo)本的制作技術(shù)[3];也降低了解剖標(biāo)本制作過程中有毒有害物質(zhì)的使用與殘留，在規(guī)模應(yīng)用中降低標(biāo)本制作費(fèi)用，提高標(biāo)本制作效率，改善多期標(biāo)本的一致性與準(zhǔn)確性，并擴(kuò)展3D打印技術(shù)在動(dòng)物解剖等課程中的應(yīng)用，為豐富動(dòng)物解剖學(xué)課程的教學(xué)手段提供新的技術(shù)方向和保障。

1 3D打印制作解剖標(biāo)本基本步驟

首先使用計(jì)算機(jī)建模軟件對(duì)模型進(jìn)行建模，然后將3D模型“分段”為逐層切片或切片，以指導(dǎo)打印機(jī)逐層打印。PLY是掃描3D文件的掃描儀，生成的VRML或WRL文件通常用作全彩色打印輸入文件。3D打印機(jī)的工作方式與傳統(tǒng)打印機(jī)的工作方式大致相同，包括控制組件、機(jī)械組件、打印機(jī)、耗材和介質(zhì)。該體系結(jié)構(gòu)由相同的打印原理組成。3D打印機(jī)主要在計(jì)算機(jī)上構(gòu)建完整的3D模型，然后打印出來。

2 3D打印技術(shù)制作標(biāo)本的優(yōu)勢(shì)與局限

與傳統(tǒng)塑化標(biāo)本相比，塑化標(biāo)本無味、無毒、對(duì)人體刺激性小，消除了學(xué)生接觸標(biāo)本時(shí)的恐懼和惡心反應(yīng)。形態(tài)清晰直觀，易于觀察和識(shí)別，便于學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)[4]。明確教學(xué)目標(biāo)，提高教學(xué)效果，補(bǔ)充教學(xué)的不足。這樣進(jìn)行教學(xué)，節(jié)約教學(xué)資源。塑化標(biāo)本雖然有許多優(yōu)點(diǎn)，但也存在不足。因此在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，除了充分利用塑化試樣外，還要合理配置相應(yīng)的傳統(tǒng)塑料試件使用后，應(yīng)放置在通風(fēng)、陰涼、干燥處，以保證其質(zhì)量和使用。塑化標(biāo)本在學(xué)生的教學(xué)實(shí)驗(yàn)上是有一定的缺陷的，塑化標(biāo)本的成本相對(duì)較高，保存方法相對(duì)復(fù)雜，制作周期長。因此在《家畜解剖學(xué)》的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中塑化標(biāo)本技術(shù)相對(duì)完善。

3D打印技術(shù)不僅能使學(xué)生更容易接受和掌握知識(shí)，還可以結(jié)合計(jì)算機(jī)知識(shí)和解剖學(xué)知識(shí)擴(kuò)展技能提高學(xué)習(xí)能力[5]。由于肌肉、骨骼、血管和神經(jīng)的復(fù)雜性，解剖學(xué)的難點(diǎn)在于掌握解剖技能掌握解剖技能是非常困難的，單憑記憶知識(shí)點(diǎn)并不是有效和無聊的。利用該技術(shù)制作樣本，通過觀察樣本，可以看到原因，所學(xué)知識(shí)可以用于進(jìn)一步分析和判斷，可以獲得診斷和治療計(jì)劃，并可以制定解剖計(jì)劃。學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作能力可以在解剖學(xué)實(shí)踐中逐步培養(yǎng)。在選拔、生產(chǎn)、改進(jìn)等過程中，團(tuán)隊(duì)需要相互協(xié)商、學(xué)習(xí)和提升。從而可以使《家畜解剖學(xué)》教學(xué)質(zhì)量進(jìn)一步提高。

3 3D打印技術(shù)展望

3D打印技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，在大規(guī)模社會(huì)生產(chǎn)領(lǐng)域具有革命意義。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育業(yè)都有很大的應(yīng)用?？梢詾槿藗儙砗艽蟮膸椭?。因此作為中華民族偉大復(fù)興的不懈追求，中國應(yīng)該毫不猶豫地接受這場技術(shù)革命的指揮，努力追趕它[6]。3D打印技術(shù)已成為當(dāng)今世界技術(shù)創(chuàng)新的趨勢(shì)，這是不可逆轉(zhuǎn)的。但首先， 我們必須弄清楚這項(xiàng)技術(shù)是否對(duì)我國有實(shí)質(zhì)性的影響，以便做出更有效的科學(xué)判斷和合理的規(guī)劃，從而使其有更好的發(fā)展[7]。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 包慧君.動(dòng)物標(biāo)本在《動(dòng)物解剖學(xué)》課程中的應(yīng)用[J].畜牧與飼料科學(xué)，2015，36（09）：62-64.

[3] 李勇，巴發(fā)海，許鶴君.3D打印技術(shù)的發(fā)展和挑戰(zhàn)[J].理化檢驗(yàn)（物理分冊(cè)），2018，54（11）：799-804，825.

[4] 徐松鶴，郭永明，杜章.小型動(dòng)物整體標(biāo)本的塑化制作方法[J].集寧師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，38（05）：14-16，22.

[5] 王元楨.3D打印技術(shù)應(yīng)用簡介[J].中國設(shè)備工程，2018（15）：169-170.

[6] 任旭陽，崔玉影，王曉旭，等.“動(dòng)物標(biāo)本制作技能訓(xùn)練”開放實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目的建設(shè)與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2016，19（03）：164-166，171.

[7] 楊彩霞. 3D打印技術(shù)如何影響未來[N].學(xué)習(xí)時(shí)報(bào)，2018-11-21.