小儿外科教学三维动画多媒体课件应用

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【摘要】：目的探讨模拟胚胎发育过程的三维动画多媒体课件在小儿外科学教学中的应用效果。方法制作肠旋转不良三维动画课件，并将其应用至小儿外科教学中，通过问卷调查评估教学效果。结果完成三维动画制作及相关授课。课后问卷调查显示，大部分学生认为通过三维动画课件教学与传统教学方式相比，更容易掌握课程学习内容，能获得更好的课堂学习效果。结论使用三维动画多媒体课件授课可以提高小儿外科学的教学效果，值得进一步探索和应用。

【关键词】：肠旋转不良；小儿外科；三维动画；教学应用

肠旋转不良是胚胎发育过程中，肠管以肠系膜上动脉旋转和固定发生异常而导致的一种先天性消化道畸形。由于肠管解剖位置发生变异和肠系膜附着不全，可引起上消化道梗阻、肠扭转肠坏死等严重后果，是新生儿肠梗阻的常见原因之一［1］。小儿外科疾病谱与成人外科有很大差别，以先天性发育畸形为主，发病机制与胚胎发育异常存在密切联系。胚胎发育过程较抽象，传统教学中只能以自制教具或图片形式来阐述，学生多难以理解，学习效果不佳。肠旋转不良是非常具有代表性的疾病，也是小儿外科学教学中的难点［2］。为解决上述问题，我们尝试通过制作三维动画课件，以更简单、直观的方式展示相关内容，以期获得更佳的教学效果。

1肠旋转不良三维动画课件制作

1．1三维动画课件内容以现有教科书

《小儿外科学》（第五版）为基础，参考国内外文献资料，依据教学大纲及教案要求，撰写肠旋转不良三维动画视频脚本，主要内容包括疾病概述、正常胚胎期肠管发育过程、发病机制、主要病理改变、临床表现、诊断、治疗原则，以及手术操作过程。

1．2三维动画课件制作过程

通过与专业计算机三维动画制作公司合作，制作该动画视频。应用Maya软件创建三维动画模型、渲染动画素材，通过AfterEffects软件进行动画特效合成，最终在Premiere软件里进行动画拼接、剪辑，添加音频、字幕、重点解剖部位标注，并插入相关影像学素材及手术照片，最终调整了片段转场设置和时间轴，以达到教学应用要求后输出成品样片。以AVI、MOV、MP4格式输出样片，样片分辨率为1920×1080像素。

2应用三维动画进行教学实践

2．1教学过程

选取上海交通大学医学院2016级临床医学专业某班级34名学生进行教学实践。在肠旋转不良课程教学中，我们首先应用传统教学模式进行授课，课中使用常规多媒体课件教学；之后通过播放三维动画课件结合教师重点知识巩固的模式，使学生再次学习该内容。

2．2教学效果评估

课程结束后，通过问卷星网络问卷调查的方式对两种不同教学方法进行效果评估，并对问卷结果进行分析。

3结果

3．1三维动画课件制作完成

历时半年时间，经历多次版本修改、调整，最终完成三维动画视频制作（如图1～图5所示）。将视频插入授课幻灯片中，应用于课堂教学，并上传该动画视频至网络，课后公布网络地址，便于学生复习。

3．2学生对两种教学方式评价结果

通过课后问卷调查发现：①85．29％的学生认为应用三维动画形式的多媒体课件授课对提升学习效率非常有帮助；②与传统授课方式相比，67．65％的学生认为观看三维动画课件更容易理解该课程的授课内容；③76．47％的学生认为，通过观察动画课件授课能够掌握大部分的课程内容；相比传统授课模式，仅61．77％的学生能获得类似体验；④88．24％的学生认为如果将三维动画课件上传至网络，可随时观看，学习效率会得到很大提升。

3．3学生主观感受

与传统授课中应用的多媒体教材相比，三维动画课件教学形式新颖，内容生动、形象，重点突出，更能吸引学生的注意力，提高学习效率。传统教学方式中的图片、照片都不能很好地反映出胚胎发育过程中脏器的形态变化、与周围毗邻组织关系，以及解剖位置变化过程，而三维动画则能清晰地展现完整过程，更有利于学生掌握，也更受学生欢迎。将动画课件上传网络，更便于学生学习、复习相关知识。

4讨论

4．1小儿外科教学难点

小儿外科疾病多与胚胎期发育异常相关，因此在教学中需要重点阐述这一过程。由于内容抽象，医学生往往较难理解、掌握，也是教学中的难点；但受制于技术条件限制，当前传统多媒体课件素材大多采用示意图和真实病例照片等二维静态图片，形式单调且不能反映出实际人体脏器复杂的立体形态：因而，课堂教学中教师只能通过大量语言讲解来解释该部分内容，不能得到满意的教学效果。另外，肠旋转不良等先天性消化道畸形多发生于新生儿期，即使手术观摩等教学实践活动，由于新生儿手术要求的特殊性（如切口尽量小、手术时间尽量短等）要求，亦难以保证学生清晰、完整地获得较好的教学效果。

4．2三维动画特点

利用现代化计算机技术优势，通过制作三维动画课件，能动态演示胚胎期组织脏器的立体变化过程、疾病异常状态、手术操作过程，甚至一些延误或操作不当的后果，能很好地弥补传统多媒体教学过程中的不足。三维动画课件能将无法直接观察、摄影摄像无法拍摄，以及可能对患儿造成损害的情境更直观地展现给学生，使学生能够清晰地观察每一个细节，另外，三维动画能够模拟显微条件下难以看见的过程，具有简单、高效、重复性高、带入感强的特点［3］。凭借计算机和网络技术优势，采用三维动画课件授课，不受地域、时间限制，能更好地保障同质化教学开展。通过问卷调查分析，我们认为完善的三维动画课件应具备以下要素：①直观、生动的三维动画；②重点部位标识；③适当的字幕；④清晰的语音；⑤课程重点和难点提示；⑥附参考书目和思考题；⑦片段时间以10min左右为宜。当今医学教育发展迅速，固定三维动画课件可能无法满足日益变化的教学内容，因而可以尝试“杂交模式”进行授课，即部分内容用动画替代，部分内容用传统多媒体模式来讲解。除了传统课堂授课外，三维动画课件还适用于以问题为导向的学习（problem－basedlearning，PBL）、以案例为导向的学习（casebasedlearning，CBL）和医学模拟教学中。亦可将其上传至网络，便于医学生在课余时间利用碎片化时间进行学习、复习，此形式也更易于被接受［4－6］。通过相关技术经验的积累，有利于医学教育资源库的建设，为医学教学提供优质资源［7］，也为后续开发、引入医学计算机虚拟现实教学提供基础。

4．3三维动画制作难点与解决措施

虽然，三维动画有其教学和应用优势，但在制作上仍存在一定困难，主要包括制作费用高、制作周期长、技术难度高、制作后不易更改等问题。医学教学人员对于操作专业动画制作软件存在困难，故需专业动画制作人员进行制作；计算机专业人员亦缺乏相应的医学专业知识。在制作过程中，双方应积极配合、及时沟通，以达到制作要求，通过反复尝试和改革，不断提高课件质量［8］。另一方面，由于制作经费高和时间长，传统多媒体教学可以满足的课程无须应用三维动画课件；部分抽象、难以理解，或者学生多存在困惑的内容，可率先开展三维动画课件教学。总之，三维动画课件制作与当前教材相结合，丰富了课程教学手段，确实提升了教学质量。这一举措通过将枯燥乏味的理论知识转变为活灵活现的动画促进课堂教学吸引力，不仅能激发学生兴趣，更可确保教学素材、教学方式与授课内容稳定，最终提高小儿外科专业理论教学质量。

参考文献

［2］吴强，陈欣欣，徐宏文，等．小儿外科学临床教学中的问题及对策［J］．医药前沿，2014（14）：30－31

［3］孙嘉．三维医学微动画的设计分析［J］．信息记录材料，2018，19（4）：94－95

［4］陈杰，葛文亮．小儿外科临床教学的探索和思考［J］．交通医学，2009，23（3）：333－334

［5］李涛，王福顺，朱继业，等．三维动画教学软件结合CBL在腹股沟疝教学中的应用［J］．中华医学教育探索杂志，2014（8）：844－847

［6］石新丽，唐飞羽，孙梦雯，等．虚拟实验室在医学实验教学中的应用研究［J］．实验技术与管理，2014（6）：114－116

［7］叶涛．关于医学教育三维模型库构建的探讨［J］．中国医学教育技术，2010，24（2）：132－135

［8］陈沛，郜鑫磊，汪铭．生理学三维动画的制作技巧及体会［J］．中国医学教育技术，2016，30（2）：156－158

作者：邬文杰 陶怡菁 吕凡 王成栋 吴晔明 单位：上海交通大学医学院附属新华医院