小兒外科教學(xué)三維動畫多媒體課件應(yīng)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(xué)教學(xué)中的應(yīng)用效果。方法制作腸旋轉(zhuǎn)不良三維動畫課件，并將其應(yīng)用至小兒外科教學(xué)中，通過問卷調(diào)查評估教學(xué)效果。結(jié)果完成三維動畫制作及相關(guān)授課。課后問卷調(diào)查顯示，大部分學(xué)生認為通過三維動畫課件教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，更容易掌握課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，能獲得更好的課堂學(xué)習(xí)效果。結(jié)論使用三維動畫多媒體課件授課可以提高小兒外科學(xué)的教學(xué)效果，值得進一步探索和應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】：腸旋轉(zhuǎn)不良；小兒外科；三維動畫；教學(xué)應(yīng)用

腸旋轉(zhuǎn)不良是胚胎發(fā)育過程中，腸管以腸系膜上動脈旋轉(zhuǎn)和固定發(fā)生異常而導(dǎo)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(zhuǎn)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(xué)中只能以自制教具或圖片形式來闡述，學(xué)生多難以理解，學(xué)習(xí)效果不佳。腸旋轉(zhuǎn)不良是非常具有代表性的疾病，也是小兒外科學(xué)教學(xué)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(guān)內(nèi)容，以期獲得更佳的教學(xué)效果。

1腸旋轉(zhuǎn)不良三維動畫課件制作

1．1三維動畫課件內(nèi)容以現(xiàn)有教科書

《小兒外科學(xué)》（第五版）為基礎(chǔ)，參考國內(nèi)外文獻資料，依據(jù)教學(xué)大綱及教案要求，撰寫腸旋轉(zhuǎn)不良三維動畫視頻腳本，主要內(nèi)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(shù)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(yīng)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(guān)影像學(xué)素材及手術(shù)照片，最終調(diào)整了片段轉(zhuǎn)場設(shè)置和時間軸，以達到教學(xué)應(yīng)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(yīng)用三維動畫進行教學(xué)實踐

2．1教學(xué)過程

選取上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院2016級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)某班級34名學(xué)生進行教學(xué)實踐。在腸旋轉(zhuǎn)不良課程教學(xué)中，我們首先應(yīng)用傳統(tǒng)教學(xué)模式進行授課，課中使用常規(guī)多媒體課件教學(xué)；之后通過播放三維動畫課件結(jié)合教師重點知識鞏固的模式，使學(xué)生再次學(xué)習(xí)該內(nèi)容。

2．2教學(xué)效果評估

課程結(jié)束后，通過問卷星網(wǎng)絡(luò)問卷調(diào)查的方式對兩種不同教學(xué)方法進行效果評估，并對問卷結(jié)果進行分析。

3結(jié)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(diào)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(yīng)用于課堂教學(xué)，并上傳該動畫視頻至網(wǎng)絡(luò)，課后公布網(wǎng)絡(luò)地址，便于學(xué)生復(fù)習(xí)。

3．2學(xué)生對兩種教學(xué)方式評價結(jié)果

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

3．3學(xué)生主觀感受

與傳統(tǒng)授課中應(yīng)用的多媒體教材相比，三維動畫課件教學(xué)形式新穎，內(nèi)容生動、形象，重點突出，更能吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)習(xí)效率。傳統(tǒng)教學(xué)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(guān)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(xué)生掌握，也更受學(xué)生歡迎。將動畫課件上傳網(wǎng)絡(luò)，更便于學(xué)生學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)相關(guān)知識。

4討論

4．1小兒外科教學(xué)難點

小兒外科疾病多與胚胎期發(fā)育異常相關(guān)，因此在教學(xué)中需要重點闡述這一過程。由于內(nèi)容抽象，醫(yī)學(xué)生往往較難理解、掌握，也是教學(xué)中的難點；但受制于技術(shù)條件限制，當(dāng)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(diào)且不能反映出實際人體臟器復(fù)雜的立體形態(tài)：因而，課堂教學(xué)中教師只能通過大量語言講解來解釋該部分內(nèi)容，不能得到滿意的教學(xué)效果。另外，腸旋轉(zhuǎn)不良等先天性消化道畸形多發(fā)生于新生兒期，即使手術(shù)觀摩等教學(xué)實踐活動，由于新生兒手術(shù)要求的特殊性（如切口盡量小、手術(shù)時間盡量短等）要求，亦難以保證學(xué)生清晰、完整地獲得較好的教學(xué)效果。

4．2三維動畫特點

利用現(xiàn)代化計算機技術(shù)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(shù)操作過程，甚至一些延誤或操作不當(dāng)?shù)暮蠊?，能很好地彌補傳統(tǒng)多媒體教學(xué)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(xué)生，使學(xué)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(fù)性高、帶入感強的特點［3］。憑借計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)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(zhì)化教學(xué)開展。通過問卷調(diào)查分析，我們認為完善的三維動畫課件應(yīng)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(dāng)?shù)淖帜唬虎芮逦恼Z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(dāng)今醫(yī)學(xué)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(xué)內(nèi)容，因而可以嘗試“雜交模式”進行授課，即部分內(nèi)容用動畫替代，部分內(nèi)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(dǎo)向的學(xué)習(xí)（problem－basedlearning，PBL）、以案例為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)（casebasedlearning，CBL）和醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)中。亦可將其上傳至網(wǎng)絡(luò)，便于醫(yī)學(xué)生在課余時間利用碎片化時間進行學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)，此形式也更易于被接受［4－6］。通過相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗的積累，有利于醫(yī)學(xué)教育資源庫的建設(shè)，為醫(yī)學(xué)教學(xué)提供優(yōu)質(zhì)資源［7］，也為后續(xù)開發(fā)、引入醫(yī)學(xué)計算機虛擬現(xiàn)實教學(xué)提供基礎(chǔ)。

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(xué)和應(yīng)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(shù)難度高、制作后不易更改等問題。醫(yī)學(xué)教學(xué)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(yīng)的醫(yī)學(xué)專業(yè)知識。在制作過程中，雙方應(yīng)積極配合、及時溝通，以達到制作要求，通過反復(fù)嘗試和改革，不斷提高課件質(zhì)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(xué)可以滿足的課程無須應(yīng)用三維動畫課件；部分抽象、難以理解，或者學(xué)生多存在困惑的內(nèi)容，可率先開展三維動畫課件教學(xué)?？傊?，三維動畫課件制作與當(dāng)前教材相結(jié)合，豐富了課程教學(xué)手段，確實提升了教學(xué)質(zhì)量。這一舉措通過將枯燥乏味的理論知識轉(zhuǎn)變?yōu)榛铎`活現(xiàn)的動畫促進課堂教學(xué)吸引力，不僅能激發(fā)學(xué)生興趣，更可確保教學(xué)素材、教學(xué)方式與授課內(nèi)容穩(wěn)定，最終提高小兒外科專業(yè)理論教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻

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

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［8］陳沛，郜鑫磊，汪銘．生理學(xué)三維動畫的制作技巧及體會［J］．中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，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(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院