鄭佳，王芳韻，柏松，李曉峰，童峰，范凡，郭張科，李志敏

首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京兒童醫(yī)院心臟中心，北京 100045

先天性心臟病是由基因和環(huán)境因素共同作用的以發(fā)育中的心臟結(jié)構(gòu)和血流動(dòng)力學(xué)異常為主要表現(xiàn)的疾病，發(fā)病率占活產(chǎn)嬰兒的0.8%～1.0%。人種和社會(huì)經(jīng)濟(jì)等因素對(duì)發(fā)病率幾乎沒(méi)有影響[1]。該病嚴(yán)重影響新生兒和少年兒童的生活質(zhì)量，是最常見(jiàn)的需要外科干預(yù)的先天畸形[2]。因此在本科和研究生教學(xué)中，不管是內(nèi)科、外科還是兒科，對(duì)先天性心臟病的病因、分類、臨床表現(xiàn)都有較多的章節(jié)介紹[3]。

傳統(tǒng)教學(xué)法主要以教師講述具體心臟疾病的病理特點(diǎn)，結(jié)合靜態(tài)的二維彩色圖片或心臟塑料模型幫助學(xué)生掌握和理解內(nèi)容。此種教學(xué)方法造成學(xué)生對(duì)疾病的認(rèn)識(shí)較為抽象，學(xué)習(xí)難度較大[4-5]。本研究將三維流體心血管動(dòng)畫技術(shù)應(yīng)用于臨床教學(xué)工作中，通過(guò)演示血流動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)，推導(dǎo)出相應(yīng)的臨床表現(xiàn)，使學(xué)生直觀地認(rèn)知先天性心臟病，掌握教學(xué)大綱要求的知識(shí)點(diǎn)，達(dá)到教學(xué)目的。

1 資料和方法

1.1 一般資料

選取2021年12月至2022年12月在首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京兒童醫(yī)院心臟中心實(shí)習(xí)的27 名研究生為授課對(duì)象。所有學(xué)生均無(wú)外科臨床工作經(jīng)驗(yàn)，且接受過(guò)6 個(gè)月以上的理論課教學(xué)。

1.2 制作三維流體動(dòng)畫視頻

本研究以胎兒循環(huán)卵圓孔未閉和先天性心臟病–房間隔缺損作為視頻制作對(duì)象。第一步：通過(guò)3D Studio Max 制作虛擬化的三維靜態(tài)心臟幾何模型；第二步：工程師使用UV 貼圖技術(shù)將三維結(jié)構(gòu)的心臟展開在二維畫布上，由醫(yī)生指導(dǎo)下一步著色；第三步：應(yīng)用基于物理渲染（physically-based rendering，PBR）技術(shù)，用著色器繪制逼真的數(shù)字心臟；第四步：使用三維軟件沿時(shí)間軸設(shè)置關(guān)鍵幀；第五步：對(duì)動(dòng)畫的靜態(tài)和運(yùn)動(dòng)形式進(jìn)行渲染修飾，見(jiàn)圖1。

1.3 教學(xué)評(píng)估內(nèi)容和方法

根據(jù)教學(xué)倫理學(xué)的要求，本研究比較兩種教學(xué)方法的效果未采用隨機(jī)分組而是應(yīng)用自身對(duì)照實(shí)驗(yàn)法。對(duì)學(xué)生第一次采用傳統(tǒng)教學(xué)法，即教師講授幻燈片模式；第二次采用三維流體動(dòng)畫教學(xué)法，組織學(xué)生觀看三維流體動(dòng)畫視頻，教師進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明。兩種教學(xué)方法間隔1h。每種方法教學(xué)后立即組織學(xué)生進(jìn)行理論考試，兩次考試完成后教師統(tǒng)一批改試卷?？荚噧?nèi)容為6 個(gè)單項(xiàng)選擇題，滿分計(jì)為1 分。最后學(xué)生通過(guò)滿意度調(diào)查問(wèn)卷的形式對(duì)教學(xué)工作進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 17.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，比較采用t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以例數(shù)（百分率）[n（%）]表示，P<0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩種教學(xué)方法考試成績(jī)比較

結(jié)果顯示，傳統(tǒng)教學(xué)法學(xué)生成績(jī)?yōu)椋?.60±0.09）分，三維流體動(dòng)畫教學(xué)法學(xué)生成績(jī)?yōu)椋?.76±0.15）分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。

2.2 學(xué)生對(duì)三維流體動(dòng)畫教學(xué)法滿意度調(diào)查

滿意度調(diào)查顯示，92%的學(xué)生認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容安排合理，78%的學(xué)生認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)突出，92%的學(xué)生認(rèn)為教學(xué)內(nèi)容與臨床聯(lián)系緊密，100%的學(xué)生認(rèn)為教學(xué)方法新穎吸引力強(qiáng)，92%的學(xué)生認(rèn)為教師熟練使用新的教學(xué)方法，見(jiàn)表1。

3 討論

醫(yī)學(xué)是研究生命的科學(xué)，醫(yī)學(xué)教育伴隨時(shí)代的發(fā)展不斷進(jìn)步。1912年愛(ài)丁堡大學(xué)的Smith 教授首先提出基于案例的教學(xué)（case based learning，CBL）模式，并被廣泛接受[6]。1969年，Barrows 教授在加拿大醫(yī)學(xué)院試行基于問(wèn)題的教學(xué)（problem based learning，PBL）模式[7]。2010年以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，過(guò)去昂貴、費(fèi)時(shí)的動(dòng)畫技術(shù)得到普及。醫(yī)學(xué)專家聯(lián)合計(jì)算機(jī)工程師制作醫(yī)學(xué)專業(yè)動(dòng)畫，充分發(fā)揮雙方的專業(yè)優(yōu)勢(shì)，使三維動(dòng)畫呈現(xiàn)逼真的效果，可以說(shuō)三維動(dòng)畫是一種“活體”解剖[8]。對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)中的難點(diǎn)，如心臟的血流動(dòng)力學(xué)，需要學(xué)生通過(guò)復(fù)雜的、抽象的語(yǔ)言在頭腦中形成動(dòng)態(tài)圖像[9]。三維流體動(dòng)畫教學(xué)法可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的視覺(jué)、聽覺(jué)和記憶系統(tǒng)，使學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶更加深刻，且更符合年輕一代學(xué)生的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)習(xí)慣[10]。教師在應(yīng)用三維流體動(dòng)畫教學(xué)法時(shí)要意識(shí)到技術(shù)是服務(wù)于教學(xué)的，在授課時(shí)要緊扣教學(xué)大綱，做到既重點(diǎn)突出又豐富有趣。