一种脑功能模型构建及教学系统的制作方法

本发明涉及一种教学技术，尤其是涉及一种脑功能模型构建及教学系统。

背景技术：

脑是神经系统的最复杂部分，是人体的控制中枢，它被颅骨保护着，从侧面可以看见脑的三个部分：大脑、小脑和脑干，在进行脑功能教学时一般采用人体标本或者手工标本，但人体标本难于保存，手工标本只能表现出简单的脑的属性，真实性较差，同时标本制作的成本高，操作复杂，不适用于一对多的教学方式，同时教学资源有限，大脑研究实验室这类教学资源所需的成本较高；另外，脑模型结构复杂，对脑模型内侧进行学习时采用平面图像时不够形象和直观。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种脑功能模型构建及教学系统，操作简便，效率高。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种脑功能模型构建及教学系统，包括：

脑功能模型构建模块，用于通过unity3d制作脑功能研究实验室环境模型，包括脑功能实验的实验前准备间、脑功能实验控制台所在的扫描间和脑功能实验进行的磁体间，并通过webgl将脑功能研究实验室环境模型导出为html页面，还通过3dsmax制作大脑结构模型，包括左半球、右半球、小脑和脑干，所述的左半球和右半球各包含52个脑区，每个脑区所在位置设定相应的注释，通过verge3d将大脑结构模型导出为html页面；

脑功能实验演示模块，包括指令接收单元和教学演示单元，所述的指令接收单元用于接受操作指令，所述的教学演示单元用于演示脑功能研究实验室环境模型、脑功能研究实验步骤以及大脑结构，并根据操作指令执行相应动画操作，所述的动画操作包括隐藏、旋转、改变透明度以及隐藏和显示注释；

脑功能知识练习模块，用于考查脑功能连接的知识理论，包括题目编辑模块、考卷管理模块和成绩评定模块，所述的题目编辑模块用于生成题库，所述的考卷管理模块用于从题库充抽取题目生成考卷并接收答题信息，所述的成绩评定模块用于根据考卷答题信息生成考试评分；

进一步地，所述的脑功能实验演示模块包括操作演示单元和操作同步单元，所述的操作演示单元用于接收操作指令并进行演示，所述的操作同步单元与操作演示单元网络连接并同步显示。

进一步地，所述的脑功能研究实验步骤具体为：

选择脑区呈现方式，包括实心全脑呈现、实心半脑和透明全脑呈现；

选择脑功能实验方式：包括单一脑区识别实验和多脑区脑网络连接识别实验，所述的单一脑区识别实验即针对52个brodmann脑区进行逐一识别，所述的多脑区脑网络连接识别实验即可针对大脑的默认网络、视觉网络和奖赏网络。

与现有技术相比，本发明具有以如下有益效果：

(1)本发明设置了脑功能模型构建模块、脑功能实验演示模块和脑功能知识练习模块，脑功能模型构建模块建立脑功能研究实验室环境模型和大脑结构模型，脑功能实验演示模块包括指令接收单元和教学演示单元，指令接收单元用于接受操作指令，教学演示单元用于演示脑功能研究实验室环境模型、脑功能研究实验步骤以及大脑结构，并根据操作指令执行相应动画操作，能够三维呈现脑功能研究实验室和大脑结构，能够观察大脑内部结构以及各结构之间的相对位置，操作简便，节省空间和成本，同时通过脑功能知识练习模块进行脑功能连接知识理论的考查；

(2)本发明将左半球和右半球的脑区采用不同颜色表示，同时为左半球和右半球、小脑以及脑干设置对应的数字编号，方便快速、直观地查看脑内各个子结构的相对位置，操作简便；

(3)本发明设置了操作演示单元和操作同步单元，操作演示单元用于接收操作指令并进行演示，操作同步单元与操作演示单元网络连接并同步显示，提高了教学的效率。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

一种脑功能模型构建及教学系统，如图1，包括：

脑功能模型构建模块，用于通过unity3d制作脑功能研究实验室环境模型，包括脑功能实验的实验前准备间、脑功能实验控制台所在的扫描间和脑功能实验进行的磁体间，并通过webgl将脑功能研究实验室环境模型导出为html页面，还通过3dsmax制作大脑结构模型，包括左半球、右半球、小脑和脑干，左半球和右半球各包含52个脑区，每个脑区所在位置设定相应的注释，通过verge3d将大脑结构模型导出为html页面；

脑功能实验演示模块，包括指令接收单元和教学演示单元，指令接收单元用于接受操作指令，教学演示单元用于演示脑功能研究实验室环境模型、脑功能研究实验步骤以及大脑结构，并根据操作指令执行相应动画操作，动画操作包括隐藏、旋转、改变透明度以及隐藏和显示注释，脑功能实验演示模块包括操作演示单元和操作同步单元，操作演示单元用于接收操作指令并进行演示，操作同步单元与操作演示单元网络连接并同步显示；

脑功能知识练习模块，用于考查脑功能连接的知识理论，包括题目编辑模块、考卷管理模块和成绩评定模块，题目编辑模块用于生成题库，考卷管理模块用于从题库充抽取题目生成考卷并接收答题信息，成绩评定模块用于根据考卷答题信息生成考试评分；

每个脑区用不同颜色表示，可以清晰、立体地观察每个脑区的相对位置，为左半球、右半球、小脑、脑干以及各个脑区设置对应的数字编号，在html页面输入数字编号即可单独演示对应的脑结构，利用3dsmax的关键帧功能创建左半球和右半球的透明和隐藏动画，便于观察左半球和右半球的内侧部分以及脑干。

脑功能研究实验步骤具体为：

选择脑区呈现方式，包括实心全脑呈现、实心半脑和透明全脑呈现；

选择脑功能实验方式，包括单一脑区识别实验和多脑区脑网络连接识别实验。

可在脑功能实验演示模块的教师端通过对html页面输入操作指令，访问脑功能研究实验室环境模型的各个房间和器材设备；

同时例如需要对学习记忆功能的脑区进行教学时，可在脑功能实验演示模块的教师端通过html页面输入该脑区对应的数字编号以及操作指令，结合脑功能研究实验步骤、该脑区的相对位置和最新科学研究结果对该脑区进行教学。

本实施例提出了一种脑功能模型构建及教学系统，采用三维脑模型，更加直观，在不同脑结构上加入了注释，可快速选取教学的内容，可通过操作演示单元和操作同步单元进行互动，教学的效率高，操作简便。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：

1.一种脑功能模型构建及教学系统，其特征在于，包括：

脑功能模型构建模块，用于构建脑功能研究实验室环境模型和大脑结构模型；

脑功能实验演示模块，包括指令接收单元和教学演示单元，所述的指令接收单元用于接受操作指令，所述的教学演示单元用于演示脑功能研究实验室环境模型、脑功能研究实验步骤以及大脑结构，并根据操作指令执行相应动画操作；

脑功能知识练习模块，用于考查脑功能连接的知识理论。

2.根据权利要求1所述的一种脑功能模型构建及教学系统，其特征在于，所述的脑功能模型构建模块分别通过unity3d和webgl制作和展示脑功能研究实验室环境模型。

3.根据权利要求1所述的一种脑功能模型构建及教学系统，其特征在于，所述的脑功能研究实验室环境模型包括准备间、扫描间和磁体间。

4.根据权利要求1所述的一种脑功能模型构建及教学系统，其特征在于，所述的脑功能模型构建模块分别通过3dsmax和verge3d制作和展示大脑结构模型。

5.根据权利要求1所述的一种脑功能模型构建及教学系统，其特征在于，所述的大脑结构模型包括左半球、右半球、小脑和脑干，所述的左半球和右半球各包含52个脑区，各个脑区采用不同颜色表示。

6.根据权利要求1所述的一种脑功能模型构建及教学系统，其特征在于，所述的脑功能实验演示模块包括操作演示单元和操作同步单元，所述的操作演示单元用于接收操作指令并进行演示，所述的操作同步单元与操作演示单元网络连接并同步显示。

7.根据权利要求1所述的一种脑功能模型构建及教学系统，其特征在于，所述的脑功能研究实验步骤具体为：

选择脑区呈现方式，包括实心全脑呈现、实心半脑和透明全脑呈现；

选择脑功能实验方式，包括单一脑区识别实验和多脑区脑网络连接识别实验。

8.根据权利要求1所述的一种脑功能模型构建及教学系统，其特征在于，所述的脑功能知识练习模块包括题目编辑模块、考卷管理模块和成绩评定模块，所述的题目编辑模块用于生成题库，所述的考卷管理模块用于从题库充抽取题目生成考卷并接收答题信息，所述的成绩评定模块用于根据考卷答题信息生成考试评分。

技术总结
本发明涉及一种脑功能模型构建及教学系统，包括：脑功能模型构建模块，用于构建脑功能研究实验室环境模型和大脑结构模型；脑功能实验演示模块，包括指令接收单元和教学演示单元，所述的指令接收单元用于接受操作指令，所述的教学演示单元用于演示脑功能研究实验室环境模型、脑功能研究实验步骤以及大脑结构，并根据操作指令执行相应动画操作；脑功能知识练习模块，用于考查脑功能连接的知识理论。与现有技术相比，本发明具有操作简便、效率高等优点。

技术研发人员：沈可垚;钱晖;龚晓亮
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2020.06.19
技术公布日：2020.10.20