1、基金项目：海南 省 十一五规划课题 高校运动解剖学实验室教学软件的研制与运用课题编号： QJL11508 第 1 作者：贺昆（ 1981-），男（汉），河南安阳。讲师，硕士，主要从事体育教育训练和体育教育技术研究。Tel:13687581065 Email: 高校运动解剖学教学软件的设计与实现 贺昆 ， 叶晓兰 ， 李日昌 （ 琼台师范高等专科学校 海南海口 571127 ） 摘要： 为了满足 运动解剖教学对直观性和实践性的要求，弥补尸源紧张，教具有限，传统影片功能欠缺的不足，应用虚拟现实技术 （ shockwave 3d） ，结合 3ds max和 poser 等三维制作软件，开发虚拟运动解
2、剖教学软件。该教学软件可以通过网络使每个学生都能身临其境 地 观察到人体运动系统的各种模型，而且可以通过鼠标和键盘对各种模型进行操作。 关键词：运动解剖；虚拟现实；教学软件 Design and Realization of College Sports Anatomy Teaching Software He Kun, Ye Xiao-lan, Li Ri-chang Qiongtai Teachers College Haikou 571127， Hainan China Abstract:We develop sports anatomy teaching software with v
3、irtual reality science and technology (shockwave 3d) , 3dsmax and poser, in order to satisfy the need of intuition and practicalness of sports anatomy teaching. The software can make students observe kinds of models in humen sports system ground of be personally on the scene, and control the models
4、with the mouse and the keyboard. Keyword: Sports Anatomy;virual reality; teaching software 前言： 近几年来，随着我国综合国力的增强，各项体育事业取得了长足的发展，对体育教学和训练的科学化程度提出了更高的要求，而科学 地 进行体育教学和训练主要取决于高校体育教育学生对专业基础理论课程的掌握。在专业基础理论课程中，运动解剖学处在尤为突出的位置。 体育教育专业的学生如果不对运动解剖学，特别是对运动系统（肌肉、骨骼、关节）的知识有直观深入的理解，就无法进行科学的体育教学和训练。运动解剖 是一门形态科学 1，如果
5、只依靠口头讲述和课本上有限图片进行讲解，容易将本来具体生动的东西，变成晦涩难记的理论，很难让学生清 晰、完整地理解教学内容，也很难激发起学生的积极性，因此教学效果不佳。只有建设运动解剖实验室供学生实际观察和动手操作，才能为学生打下良好专业理论基础，满足时代的要求。但是由于学校资金缺乏，只有少数院校拥有运动解剖实验室 ,即便有实验室也普遍存在尸源紧张的情况 2。在这种情况下教师多采用教具和教学影像进行直观教学。而这两种教学手段也存在很大的局限性，首先，教具数量有限，只能满足教师的教，而不能满足学生的学；第二，教学影像是二维影片，无法立体展示某个组织、器官，学生也无法像操作教具模型那样操作教学影像
6、中的组织、器 官。因此有限的教具和教学录像依然无法满足运动解剖教学对直观性和实践性的要求。 为了解决上述问题，我们决定应用虚拟现实技术 shockwave 3d，结合 3ds max和 poser 等三维制作软件，开发虚拟运动解剖教学软件。该 教学软件 可以通过网络使每个学生都能身临其境的观察到人体运动系统的各种模型，而且可以通过鼠标和键盘对各种模型进行实验操作。 基金项目：海南 省 十一五规划课题 高校运动解剖学实验室教学软件的研制与运用课题编号： QJL11508 第 1 作者：贺昆（ 1981-），男（汉），河南安阳。讲师，硕士，主要从事体育教育训练和体育教育技术研究。Tel:13687
7、581065 Email: 1. 研究对象 整合桌面式虚拟现实技术的运动解剖教学软件 。 2. 研究方法 2.1. 文献资料法 主要通过中国 知 网 ,万方数据库 查阅有关文献 40 余篇， 以及相关软件的英文帮助 ，明确了该软件需要解决 的问题和制作整合桌面式虚拟现实技术的运动解剖教学软件的技术路径。 2.2. 专家访谈法 运动解剖学涉及的内容比较多，通过对海南省部分高校体育院系讲师以上 专任教师的走访，确定了该软件要呈现的内容。 2.3. 计算机辅助法 该教学软件 由 poser7.0、 3dsmax 2009、 director MX 2004 等多款软件互相配合制作而成。 3. 研究结
8、论 3.1. 运动解剖教学软件的设计 3.1.1. 设计目标和思路 设计的总目标 :密切结合运动解剖教学的需要， 制作出更容易引起学生的兴趣 ,交互性更强 ,更有利于学生形成清晰、全面、正确 概念 的 教学软件，可以在一定的范围 内代替尸体和教具 。 实现目标的思路 :用 可以设置三维交互的 shockwave 3d逼真地展示 骨骼和肌肉模型；用 WMV 格式的影片展示 某 块肌肉的功能，影片加入常用交互功能 (如播放、停止、暂停、慢放、上一段、下一段 )；用 GIF 动画展示特定肌肉的练习方法 。 最终帮助学生具体、直观 地 理解骨骼的形态，肌肉的形态、功能和练习方法 。 3.1.2. 系统
9、结构 根据体育院系学生的实际需要，系统设计以骨骼和肌肉的内容为主体，整个系统共有三个层次，具体如图 一 图一 运动解剖教学软件系统结构 图 3.1.3. 主要功能 封面 全身骨骼展示 全身肌肉展示 单一骨骼展示 单一骨骼描述 单一肌肉展示 单一肌肉描述 单一肌肉起止点 单一肌肉功能 单一肌肉练习手段 一级界面 一级界面 二级界面 二级界面 三级界面 三级界面 基金项目：海南 省 十一五规划课题 高校运动解剖学实验室教学软件的研制与运用课题编号： QJL11508 第 1 作者：贺昆（ 1981-），男（汉），河南安阳。讲师，硕士，主要从事体育教育训练和体育教育技术研究。Tel:13687581
10、065 Email: 首先，可以通过鼠标和键盘控制三维骨骼和肌肉模型的观察角度和位置 （图二 、图三 ） ； 第二 ，对骨骼和肌肉进行文字描述，显示肌肉的起止点，演示不同肌肉的功能，展示肌肉练习的手段 （图 四 ） 。 图二 通过鼠标和键盘控制三维骨骼和肌肉模型的观察角度 图 三 通过鼠标和键盘控制三维骨骼和肌肉模型的位置 图 四 展示肌肉功能和练习手段 3.1.4. 导航设计 该软件系统层次少，导航也力求简洁、直观，主要的导航方式有文字超链接、图片热区和 shockwave 3d 热区三种导航方式。文 字超链接和图片热区导航方式是常用的导航方式如图 五 。 Shockwave 3d 导航方式
11、是指当鼠标点击单一肌肉或骨骼模型，软件会自动跳转到相应的二级界面，如 图 六 。 基金项目：海南 省 十一五规划课题 高校运动解剖学实验室教学软件的研制与运用课题编号： QJL11508 第 1 作者：贺昆（ 1981-），男（汉），河南安阳。讲师，硕士，主要从事体育教育训练和体育教育技术研究。Tel:13687581065 Email: 图 五 文字导航和图片热区导航 图 六 Shockwave 3d 热区导航 3.1.5. 三维 骨骼和肌肉模 型 的创建 骨骼的创建是在 poser 7.0 软件中完成，然后导出为 .3ds 文件，再经过3dsmax2009 软件将其导出为 .w3d 文件供
12、 director MX 2004 应用。肌肉模型的创建直接在 3dsmax2009 软件中进行并导出为 .w3d 文件。 3.1.6. 设置三维动画 肌肉功能例如近固定收缩的动作、远固定收缩的动作、旋内和旋外，以及该肌肉的练习手段均在 3dsmax2009 软件中进行动画设置，然后渲染为 .avi 影片。 3.1.7. 导出为 shockwave 3d 文件格式 为了逼真地展示技术动作 ,其中的几何体质量、纹理质量及动画质量的设置务必设置成 100%,但是对计算机的配置要求较高 ,建议结合用户计算机的性能来进行压缩设置。 3.1.8. 将 shockwave 3d 导入到 director
13、中与其它媒体素材 按照脚本的设计 设置到位 将 shockwave 3d(.w3d)、图片、 影像 、文 字等多媒体素材按照脚本（图 七 ）的设计一一设置、摆放到位。 基金项目：海南 省 十一五规划课题 高校运动解剖学实验室教学软件的研制与运用课题编号： QJL11508 第 1 作者：贺昆（ 1981-），男（汉），河南安阳。讲师，硕士，主要从事体育教育训练和体育教育技术研究。Tel:13687581065 Email: 图 七 第三级界面的图文脚本 3.1.9. 加入各种交互设置 （ 1） 加入三维交互设置 加入三维互动设置的方法有两种 :一种是运用动作行为库 (behavior)中 3D
14、类行为 (Action)如摄影机移动、模型转动和触发器 (triggers)如单击鼠标 ,按下键盘相配合进行设置 ,最终实现对 3d“世界”的控制和交互。用该方法添加交互的步骤是 :首先将 3d 类行为赋予 Shockwave 3d 动画模型 ,对 3d 类行为进行设置之后再添加触发器 ,并对触发器进行设置 ,这样就可以轻松地完成三维交互 的设置 ,无需任何编程的基础。另一种是通过 lingo 语言来控制 shockwave 3d,可以实现更多的三维交互功能。 （ 2） 加入二维交互设置 主要是通过 行为库 (behavior)或者 通过 lingo 语言 设置二维交互。主要用于导航设置和对影
15、片播放的各种控制。 3.1.10. 打包发布 在这个步骤中 ,可以将 shockwave 3d 和其它媒体素材连同播放器一起打包于 .exe 可执行文件中 ； 也可以将其发布为 Shockwave 网络电影 (DCR)在网上发行观看 ， 至此完成了课件制作。 4. 结语 该教学软件已经在我校体育系运动解剖和健身健美课程中得到应用 ，实践证明该软件可以帮助学生直观、清晰 地 理解肌肉和骨骼的形态及功能，为学生从事体育教学和训练打下良好的基础。 另一方面 ，本软件还应在以下三个方面进行改进： (一 ) 提升软件运行速度，减少文件容量 其实在全身骨骼和肌肉展示界面中的三维模型已经包括了所有的肌肉模型
16、，不用在下级界面再次导入，由于还未能熟练掌握 lingo 语言，因此只能用比较简单却繁琐的方式通过单一肌肉和骨骼模型的导入来实现各种功能，增加了软件容量，降低了运行速度。今后应进一步学习 lingo 语言，多利用已经导入的模型，避免重复导入带来的负面影响。 (二 ) 完善三维交 互功能，增加操控性 采用 director mx 2004 自带的行为库对模型进行控制不够精确，需根据现有模型设计 lingo 程序才能够更加精确 地 控制模型。 (三 ) 丰富和完善导航方式和功能 现有文字导航和三维模型热区导航，但是深层的肌肉模型由于受到表层肌肉的遮挡用鼠标很难捕捉到该三维模型热区，今后争取加入隐藏
17、表层肌肉的功能，使深层肌肉模型热区导航更加方便。 目前，为了显示鼠标进入某块三维肌肉模型，我们让鼠标光标在点到三维肌肉模型时变成手指形态，今后还将加入所指肌肉模型颜色 改变 来提示用户 已选 的基金项目：海南 省 十一五规划课题 高校运动解剖学实验室教学软件的研制与运用课题编号： QJL11508 第 1 作者：贺昆（ 1981-），男（汉），河南安阳。讲师，硕士，主要从事体育教育训练和体育教育技术研究。Tel:13687581065 Email: 肌肉模型。 参考文献 1盛克标 . 如何提高运动解剖课的教学效果 J.武汉体育学院学报 ,1986 2韩利军 . 虚拟解剖实验室与教学 J. 中国科技信息 ,2009:240 3贺 昆 . 应用虚拟现实推铅球课件的制作及其应用效果的研究 D.武汉体育学院 ,2007 4贺 昆 . Shockwave 3d 新一代技术动作展示媒体浅析 J.首都体育学院学报 ,2007,19(6):126-128 5刘青 ,刘锐 ,张凡 .基因工程虚拟实验室的设计与实现 J.现代教育技术 ,2006,16(5):60-63 6冯传诚 ,贺 昆 . 整合虚拟现实技术的背向滑步推铅球教学课件的设计与实现 J.武汉体育学院学报， 2007， 41(5):71-73
