小兒外科教學三維動畫多媒體課件應用

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【摘要】：目的探討模擬胚胎發(fā)育過程的三維動畫多媒體課件在小兒外科學教學中的應用效果。方法制作腸旋轉不良三維動畫課件，并將其應用至小兒外科教學中，通過問卷調查評估教學效果。結果完成三維動畫制作及相關授課。課后問卷調查顯示，大部分學生認為通過三維動畫課件教學與傳統(tǒng)教學方式相比，更容易掌握課程學習內容，能獲得更好的課堂學習效果。結論使用三維動畫多媒體課件授課可以提高小兒外科學的教學效果，值得進一步探索和應用。

【關鍵詞】：腸旋轉不良；小兒外科；三維動畫；教學應用

腸旋轉不良是胚胎發(fā)育過程中，腸管以腸系膜上動脈旋轉和固定發(fā)生異常而導致的一種先天性消化道畸形。由于腸管解剖位置發(fā)生變異和腸系膜附著不全，可引起上消化道梗阻、腸扭轉腸壞死等嚴重后果，是新生兒腸梗阻的常見原因之一［1］。小兒外科疾病譜與成人外科有很大差別，以先天性發(fā)育畸形為主，發(fā)病機制與胚胎發(fā)育異常存在密切聯(lián)系。胚胎發(fā)育過程較抽象，傳統(tǒng)教學中只能以自制教具或圖片形式來闡述，學生多難以理解，學習效果不佳。腸旋轉不良是非常具有代表性的疾病，也是小兒外科學教學中的難點［2］。為解決上述問題，我們嘗試通過制作三維動畫課件，以更簡單、直觀的方式展示相關內容，以期獲得更佳的教學效果。

1腸旋轉不良三維動畫課件制作

1．1三維動畫課件內容以現(xiàn)有教科書

《小兒外科學》（第五版）為基礎，參考國內外文獻資料，依據(jù)教學大綱及教案要求，撰寫腸旋轉不良三維動畫視頻腳本，主要內容包括疾病概述、正常胚胎期腸管發(fā)育過程、發(fā)病機制、主要病理改變、臨床表現(xiàn)、診斷、治療原則，以及手術操作過程。

1．2三維動畫課件制作過程

通過與專業(yè)計算機三維動畫制作公司合作，制作該動畫視頻。應用Maya軟件創(chuàng)建三維動畫模型、渲染動畫素材，通過AfterEffects軟件進行動畫特效合成，最終在Premiere軟件里進行動畫拼接、剪輯，添加音頻、字幕、重點解剖部位標注，并插入相關影像學素材及手術照片，最終調整了片段轉場設置和時間軸，以達到教學應用要求后輸出成品樣片。以AVI、MOV、MP4格式輸出樣片，樣片分辨率為1920×1080像素。

2應用三維動畫進行教學實踐

2．1教學過程

選取上海交通大學醫(yī)學院2016級臨床醫(yī)學專業(yè)某班級34名學生進行教學實踐。在腸旋轉不良課程教學中，我們首先應用傳統(tǒng)教學模式進行授課，課中使用常規(guī)多媒體課件教學；之后通過播放三維動畫課件結合教師重點知識鞏固的模式，使學生再次學習該內容。

2．2教學效果評估

課程結束后，通過問卷星網(wǎng)絡問卷調查的方式對兩種不同教學方法進行效果評估，并對問卷結果進行分析。

3結果

3．1三維動畫課件制作完成

歷時半年時間，經(jīng)歷多次版本修改、調整，最終完成三維動畫視頻制作（如圖1～圖5所示）。將視頻插入授課幻燈片中，應用于課堂教學，并上傳該動畫視頻至網(wǎng)絡，課后公布網(wǎng)絡地址，便于學生復習。

3．2學生對兩種教學方式評價結果

通過課后問卷調查發(fā)現(xiàn)：①85．29％的學生認為應用三維動畫形式的多媒體課件授課對提升學習效率非常有幫助；②與傳統(tǒng)授課方式相比，67．65％的學生認為觀看三維動畫課件更容易理解該課程的授課內容；③76．47％的學生認為，通過觀察動畫課件授課能夠掌握大部分的課程內容；相比傳統(tǒng)授課模式，僅61．77％的學生能獲得類似體驗；④88．24％的學生認為如果將三維動畫課件上傳至網(wǎng)絡，可隨時觀看，學習效率會得到很大提升。

3．3學生主觀感受

與傳統(tǒng)授課中應用的多媒體教材相比，三維動畫課件教學形式新穎，內容生動、形象，重點突出，更能吸引學生的注意力，提高學習效率。傳統(tǒng)教學方式中的圖片、照片都不能很好地反映出胚胎發(fā)育過程中臟器的形態(tài)變化、與周圍毗鄰組織關系，以及解剖位置變化過程，而三維動畫則能清晰地展現(xiàn)完整過程，更有利于學生掌握，也更受學生歡迎。將動畫課件上傳網(wǎng)絡，更便于學生學習、復習相關知識。

4討論

4．1小兒外科教學難點

小兒外科疾病多與胚胎期發(fā)育異常相關，因此在教學中需要重點闡述這一過程。由于內容抽象，醫(yī)學生往往較難理解、掌握，也是教學中的難點；但受制于技術條件限制，當前傳統(tǒng)多媒體課件素材大多采用示意圖和真實病例照片等二維靜態(tài)圖片，形式單調且不能反映出實際人體臟器復雜的立體形態(tài)：因而，課堂教學中教師只能通過大量語言講解來解釋該部分內容，不能得到滿意的教學效果。另外，腸旋轉不良等先天性消化道畸形多發(fā)生于新生兒期，即使手術觀摩等教學實踐活動，由于新生兒手術要求的特殊性（如切口盡量小、手術時間盡量短等）要求，亦難以保證學生清晰、完整地獲得較好的教學效果。

4．2三維動畫特點

利用現(xiàn)代化計算機技術優(yōu)勢，通過制作三維動畫課件，能動態(tài)演示胚胎期組織臟器的立體變化過程、疾病異常狀態(tài)、手術操作過程，甚至一些延誤或操作不當?shù)暮蠊芎芎玫貜浹a傳統(tǒng)多媒體教學過程中的不足。三維動畫課件能將無法直接觀察、攝影攝像無法拍攝，以及可能對患兒造成損害的情境更直觀地展現(xiàn)給學生，使學生能夠清晰地觀察每一個細節(jié)，另外，三維動畫能夠模擬顯微條件下難以看見的過程，具有簡單、高效、重復性高、帶入感強的特點［3］。憑借計算機和網(wǎng)絡技術優(yōu)勢，采用三維動畫課件授課，不受地域、時間限制，能更好地保障同質化教學開展。通過問卷調查分析，我們認為完善的三維動畫課件應具備以下要素：①直觀、生動的三維動畫；②重點部位標識；③適當?shù)淖帜?；④清晰的語音；⑤課程重點和難點提示；⑥附參考書目和思考題；⑦片段時間以10min左右為宜。當今醫(yī)學教育發(fā)展迅速，固定三維動畫課件可能無法滿足日益變化的教學內容，因而可以嘗試“雜交模式”進行授課，即部分內容用動畫替代，部分內容用傳統(tǒng)多媒體模式來講解。除了傳統(tǒng)課堂授課外，三維動畫課件還適用于以問題為導向的學習（problem－basedlearning，PBL）、以案例為導向的學習（casebasedlearning，CBL）和醫(yī)學模擬教學中。亦可將其上傳至網(wǎng)絡，便于醫(yī)學生在課余時間利用碎片化時間進行學習、復習，此形式也更易于被接受［4－6］。通過相關技術經(jīng)驗的積累，有利于醫(yī)學教育資源庫的建設，為醫(yī)學教學提供優(yōu)質資源［7］，也為后續(xù)開發(fā)、引入醫(yī)學計算機虛擬現(xiàn)實教學提供基礎。

4．3三維動畫制作難點與解決措施

雖然，三維動畫有其教學和應用優(yōu)勢，但在制作上仍存在一定困難，主要包括制作費用高、制作周期長、技術難度高、制作后不易更改等問題。醫(yī)學教學人員對于操作專業(yè)動畫制作軟件存在困難，故需專業(yè)動畫制作人員進行制作；計算機專業(yè)人員亦缺乏相應的醫(yī)學專業(yè)知識。在制作過程中，雙方應積極配合、及時溝通，以達到制作要求，通過反復嘗試和改革，不斷提高課件質量［8］。另一方面，由于制作經(jīng)費高和時間長，傳統(tǒng)多媒體教學可以滿足的課程無須應用三維動畫課件；部分抽象、難以理解，或者學生多存在困惑的內容，可率先開展三維動畫課件教學?？傊S動畫課件制作與當前教材相結合，豐富了課程教學手段，確實提升了教學質量。這一舉措通過將枯燥乏味的理論知識轉變?yōu)榛铎`活現(xiàn)的動畫促進課堂教學吸引力，不僅能激發(fā)學生興趣，更可確保教學素材、教學方式與授課內容穩(wěn)定，最終提高小兒外科專業(yè)理論教學質量。

參考文獻

［2］吳強，陳欣欣，徐宏文，等．小兒外科學臨床教學中的問題及對策［J］．醫(yī)藥前沿，2014（14）：30－31

［3］孫嘉．三維醫(yī)學微動畫的設計分析［J］．信息記錄材料，2018，19（4）：94－95

［4］陳杰，葛文亮．小兒外科臨床教學的探索和思考［J］．交通醫(yī)學，2009，23（3）：333－334

［5］李濤，王福順，朱繼業(yè)，等．三維動畫教學軟件結合CBL在腹股溝疝教學中的應用［J］．中華醫(yī)學教育探索雜志，2014（8）：844－847

［6］石新麗，唐飛羽，孫夢雯，等．虛擬實驗室在醫(yī)學實驗教學中的應用研究［J］．實驗技術與管理，2014（6）：114－116

［7］葉濤．關于醫(yī)學教育三維模型庫構建的探討［J］．中國醫(yī)學教育技術，2010，24（2）：132－135

［8］陳沛，郜鑫磊，汪銘．生理學三維動畫的制作技巧及體會［J］．中國醫(yī)學教育技術，2016，30（2）：156－158

作者：鄔文杰 陶怡菁 呂凡 王成棟 吳曄明 單位：上海交通大學醫(yī)學院附屬新華醫(yī)院