中国中医骨伤科杂志

三维动画技术在中医骨伤科学教学中的应用探究 

来源:中国中医骨伤科杂志 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-02-07

中医骨伤科学是以中医基础理论为指导的防治骨关节及其周围筋肉损伤与疾病的一门学科,也是中医药高等院校中医专业学生的主干课程,具有理论丰富、病种多样、实践性强、与解剖知识联系密切等特点。授课过程中,既要求学生系统掌握教学大纲要求的各项基本理论,又要求其具备一定的临床操作能力。如何将文字枯燥、理论繁多的授课内容言简意赅、生动形象地展现给学生,以培养其专业兴趣,催生其内在学习动力,不断提升教学质量,是中医药院校骨伤教研室和中医骨伤科学授课教师值得深入探索和研究的问题。

三维动画技术(3D动画)指通过计算机软件建立一个虚拟世界,根据要表现对象的形状尺寸建立模型及场景,按要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其他动画参数,后赋予模型特定的材质并打上灯光,最后在计算机上自动运算,从而生成比平面图更直观的画面。该技术自产生以来便被广泛应用于军事、建筑、医疗领域,在医学教育方面也有广阔的天地[1-2]。笔者近年在授课过程中尝试将三维动画技术应用于中医骨伤科学教学工作中,收到较好的教学效果。

1 研究对象和方法

1.1 研究对象

选取山西中医学院2012级中医学本科专业和针灸推拿学本科专业186名学生为研究对象。其中,男77名,女109名,各班之间学生年龄、性别比例、受教育程度无统计学差异。

1.2 研究方法

应用实验对照方法进行研究。选择2012级中医学本科专业2个班共119名学生作为实验组,采用三维动画模拟视频结合教学课件进行授课;选择2012级针灸推拿学本科专业1个班67名学生为对照组,采用传统理论讲授方式进行教学。实验组与对照组前期所学基础课程内容相同,均首次开展中医骨伤科学课程,所采用教材、骨折部分课程时数、授课教师相同,具备可比性。

2 研究过程

2.1 三维动画模型的获取

三维动画模型的制作通过三维建模及动画制作软件3Ds Max(2014)实现。3Ds Max是Autodesk公司开发的一款基于PC系统的三维动画渲染和制作软件,可应用于三维动画和多媒体制作,其操作流程简捷、高效,便于初学者学习。

在制作三维动画时,首先建立相应部位骨骼模型。以桡骨下端为例,首先根据骨骼形态绘制二维边框图,拉伸修改转化为多边形,变“线框模式”为“实体+线框模式”完成表面切割,注意布线和产生的顶点。骨端关节面通过调节节点,使关节呈弧形分布部位由外向内圆滑,通过有层次的内陷来实现,后焊接各子物体,加载网格进行平滑处理,完成基础建模。随后,结合受伤机制分别完成骨骼的骨折分型、整复手法的模拟动画。注意操作过程中要把握好暴力作用点、骨折形态、移位轨迹、复位方向,等,将骨骼模型根据不同需求的各个关键环节分段逐帧制作,然后连接各段动作,再调整角度、灯光和播放速度,从而得到所须图像。

2.2 授课过程

课堂教学中,三维动画可插入Powerpoint附以简要文字说明使用,亦可根据教学需求单独播放。以桡骨下端骨折为例,讲解骨折病因病机时,设置一组动画场景:一患者不慎跌倒手掌或手背着地,模拟暴力沿骨干纵轴传达至骨折端。向学生提出问题:患者触地一瞬间可能出现的体位、暴力传达的方向及骨折断端的移位结果有哪些?这样的动画场景可直观引发学生思考与互动,激发学生探索的欲望。进行充分讨论后继续播放动画,揭示“伸直型骨折”“屈曲型骨折”的受力机制和移位特点,这样既容易在学生脑海中形成深刻的印象,也使抽象的文字描述变得具体、形象,便于学生理解。再如讲授其整复方法时,三维动画技术能够清晰地重现复位过程中助手和术者操作着力点、牵引方向、整复方法,等。并能通过动态模拟使学生切身感受到骨折断端渐变复位的过程,相对于传统教学中语言描述结合操作演示的方法,其更简明有趣、直观全面。同时,为更加贴近临床实际,以三维动画的形式向学生展示桡骨远端骨折内固定技术操作要点,只需简要的语言和很短的时间便能够有效完成课堂拓展教学。

2.3 教学效果评价

课程结束后,对两组学生采用统一要求进行理论考核和实践技能考核,并问卷调查授课满意度。理论考核内容包括教学大纲要求的相关疾病的概念、病因病机、临床表现、整复手法,等,满分100分;实践技能考核内容为临床常见骨折的手法整复、小夹板固定、石膏固定,等,满分100分;满意度调查[3]内容包括教师教学方法、授课难易程度、学生学习积极性、理论结合实际授课方式,等,评定等级为满意、较满意、欠满意、不满意,分别记为1、2、3、4分,满意度=(满意数+较满意数)/(满意数+较满意数+欠满意数+不满意数)×100。

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