三维动画在神经病学多媒体教学中的运用

神经病学是建立在神经解剖学、神经生理学和神经病理学等基础学科之上的临床学科，教学内容繁多、枯燥，神经解剖结构复杂、内容抽象且理论性很强，并随着学科发展内容不断更新，这些都令神经病学的教学难度远超其他学科，传统的医学教育模式虽然一定程度上可引导学生，但仍不足以满足学科教学的发展。因此，如何运用新型教学模式，在有限的时间内把抽象的理论形象直观地展现给学生，加深学生的理解、正确系统地把控知识点，在短时间内形成正确的临床思维，是现今神经病学教学的重点和难点。近年来迅速发展的三维动画，是模拟真实场景的有用工具，具有精确性、真实性和无限可操作性，被广泛应用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域[1]，其表现形式形象、直观，可将不易表述的教学内容用仿真、动感、特写的形式直观的表现出来。因此，本研究把三维动画运用到神经病学教学中，无疑对提高教学效果具有重要意义。

1 传统教学的局限性

神经病学的教学难点在于神经解剖知识架构的有效讲解和学习。神经解剖学知识是神经病学医生定位诊断的基础，医学生有效、正确掌握神经结构的空间架构和相互关系的重要性不言而喻。然而神经系统是全身解剖结构中最复杂的区域，其复杂性及抽象性[2]，令没有很强空间想象力的学生们难以理解和把握。传统的教学模式通常是通过讲解结合挂图、模型来讲解神经解剖结构，虽然一定程度上有利于引导学生的思维，但不计其数的神经核团、复杂的神经系统空间结构及神经纤维零乱的走行，依旧令学生感到抽象，难以理解[3]，没有很强的空间想象力，很难使学生形成一个三维立体的概念，更不可能将其运用到临床上。教师们大量的语言描述与动作往往比不上一个生动直观的操作演示，极大的限制了教师们的教学效率，而三维动画的出现打破了这一局限性。

2 三维动画在神经病学教学的应用

随着科技的发展，多媒体教学逐渐出现在现代教学中，并且取得显著的效果。尤其是三维动画的应用，通过教师们的想象力和创作性思维，虚拟了现实场景，直接把客观的世界直观的展现出来，利用人的视觉暂留特性，快速播放一系列连续运动变化的图形图像，也包括画面的缩放、旋转、变换、淡入和淡出等特殊效果，并伴以解说、音响和音乐去补充加强传送效果，通过声光效果和互动交谈的界面，使抽象的内容变得生动、形象和具体[4]，把神经系统各部分空间结构的宏观形态和内部结构讲清楚，让学生对神经系统的整体与局部、平面与立体都有清晰的概念，更赋有观赏性，令学生们有身临其境的感觉。此时，教师们用简略的言语和精炼的语言略加概括，就能让学生达到融会贯通的效果。同时，教学信息的丰富多彩使学生们受到感染和教育，还增加了学生们的求知欲，提高学生们学习的积极性[5]。以前学生们比较惧怕学习神经病学，觉得其乏味、抽象、枯燥，对很多神经传导、神经解剖概念不清，现今教师们通过运用三维动画在有限的时间内从不同角度、不同视点对神经系统的解剖关系进行清晰准确的的展示，使得学生们更容易形成各种三维立体空间结构的概念，辅以大量生动丰富的动画、音频、图像，使教学内容丰富多彩，充分调动了学生们学习的积极性，达到事半功倍的效果。例如十二对颅神经的走行极其复杂且存在交汇，单纯讲不同层面的解剖结构，学生没有整体的概念，通过死记硬背往往事倍功半。而通过三维动画，可以从三维立体的角度展现颅神经的走行，从不同的视点讲解神经的交汇，替代了枯燥的文字描述，令细致、抽象的结构宏观化、直观化。例如在我们的教学模式中，利用三维动画制作了虚拟面神经模型，包括面神经核在脑干的位置、面神经的具体走行、通过具体的部位及支配的肌肉和反射等，清晰呈现了中枢性面瘫和周围性面瘫分别有哪些肌肉受累，哪种面瘫令角膜反射消失，这样就令学生们容易理解中枢性面瘫和周围性面瘫的鉴别。同时对周围面神经管前损害、管内损害及茎乳孔外损害的相同点及不同点进行动画展示，使同学们耳目一新，加深了同学们对面神经损害的理解。三维动画使神经纤维的走行由静态讲述变成动态呈现[6]，提高了学生们的感性认识，令学生们感到生动形象、容易理解，有利于学生们建立宏观的概念和立体的形象，为定位诊断打下坚实的基础。这些都是单纯文字讲述及挂图讲解难以做到的。

3 三维动画将临床与解剖紧密联系

神经系统解剖及生理的复杂性决定了神经疾病症状和体征复杂多变，同一病因损害不

同部位会引起不同的临床症状，而不同病因引起同一部位的损害也会引起不同的临床症状。例如中央前回的脑梗塞会引起对侧肢体偏瘫，而中央后回的脑梗塞会引起对侧肢体麻木。中央前回脑梗塞会引起缺损症状，导致对侧肢体无力，而中央前回癫痫则引起刺激症状，导致对侧肢体抽搐。传统教学将解剖知识与临床症状体征分开讲授，虽然具有系统性，但不利于学生们记忆和理解。因此，神经病学的授课应充分利用三维动画等先进教学手段将神经解剖知识与临床症状结合起来讲解[7]。在大脑众多结构中，脑干解剖结构极为复杂，其中走行的神经纤维众多、集中且所起功能不同，这些都决定了脑干损害的症状复杂多变。例如，一侧中脑大脑脚损害为什么会出现Weber综合征？为什么仅损害动眼神经而不损害展神经等其他颅神经？当出现哪些症状和体征时需要考虑诊断为Wallernberg综合征？这些都与脑干的解剖结构紧密相联系，单纯靠死记硬背既不现实又容易混淆。因此，唯有充分掌握脑干的解剖结构才能使学生深刻理解，在患者出现症状体征时快速准确的定位诊断。而三维动画的出现降低了抽象知识的理解难度、记忆难度，提高了课堂教学的信息量，缓解了教学内容多而课时少的矛盾，使学生们对脑干解剖结构的掌握水平得到明显提高，令神经病学的教学质量得到了质的提升[8-9]。在本次教学中，通过三维动画技术建立立体的造型，可随意通过360°进行全方位旋转观察，并通过“层层剥离”表现手法展示各解剖结构的层次，成功构建了Weber综合征、Wallernberg综合征、一个半综合征等多个模型。在Weber模型中，利用三维动画技术先呈现出脑干损害的具体部位，再通过“层层剥离”的手法展示损害部位中有哪些结构，并展示了同侧动眼神经及对侧肢体瘫痪的临床症状，随后结合解说联系神经解剖结构推导出损伤部位在脑干的中脑位置。此外，通过360°全方位展示了中脑内部的神经核团及纤维走行，分别展示相应部位损伤后引起对应的临床症状。在Wallernberg综合征模型中，首先展示了损伤的具体部位，随后结合延髓背外侧有哪些神经核团及神经纤维让同学们尝试自己推倒出对应的临床症状，再通过三维动画展示出相应的临床症状，令同学们耳目一新。核间性眼肌麻痹历来是神经病学学习的重点难点，难在于容易与其他的眼肌麻痹混淆，而本研究构建的一个半综合征模型开创性地将不同类型的眼肌麻痹同时展示出来，同时又以神经解剖为导向讲述为什么同样表现的眼肌麻痹却是不同神经损伤引起，令同学们印象深刻，容易记忆。通过这些新型的多媒体教学启发学生从解剖结构出发，推测不同部位损害症状的特点、分布及伴随症状，反之从瘫痪的特点、分布、伴随症状及阳性体征推测其病变损害的部位，将解剖知识与临床紧密相联系。而在脊髓讲授章节中，通过三维动画清晰地从不同侧面、不同颜色展示感觉传导通路与运动传导通路在脊髓的位置关系，运动传导纤维对应支配的肌肉，感觉纤维控制的感觉区域，同时应用影像学剪辑链接实际患者各神经通路损伤后的临床表现，这样就令学生们有了更深刻的认识。又如在内囊损害时，为什么会引起偏侧肢体无力麻木等症状？什么时候会引起“三偏”？什么时候引起“二偏”？单纯应用传统教学往往令学生感到迷茫难懂，而三维动画的出现可从不同角度清晰地展示内囊中各种神经纤维在内囊处的位置关系、在脊髓处的走行，包括纤维束在延髓的交叉，并能通过不同颜色标注不同传导功能的纤维束，还能展示不同传导束损伤后引起的临床表现，这样就将机械性的记忆转变为逻辑性强的理解记忆，提高了学生们的感知，降低了理解难度，并帮助学生在学习过程中形成正确的临床思维。通过这样的学习过程，使学生易于系统地理解临床症状，又能把临床症状与神经解剖联系起来，培养了学生定位诊断的临床思维与分析问题的能力[10]。通过三维动画将神经解剖知识与临床症状结合起来讲授，避免了生硬的、机械的回忆，转为逻辑性强的理解记忆，使学生对神经系统疾病的症状、体征就会有完整、清晰的概念，才能将所学的知识灵活运用[11]。在之后的教学活动中，将学生分为两组，分别为三维动画教学组与传统教学组，通过考核神经解剖位置、神经缺损症状和时及病例分析，发现接受三维动画教学的学生在理解、记忆等方面均明显优于传统教学的学生，证实了三维动画的教学成果显著。

4 展望

三维动画是新教学思想、新教学手段的体现，它改变了传统教学中知识传播、存储和提取的方式，利用大量三维立体动画伴以“层层剥离”的表现手法及声频、解说等，具有交互性、共享性和可视性等多种优势[12]，增加了学生们的求知欲，充分调动学习的积极性。在神经病学的教学中，采用三维动画的教学方法明显提高教师的教学效率，可大大提高学生的学习效率并改善学习效果，加深学生对神经解剖结构的记忆，并在学习中理论联系实际，从而形成正确的临床思维，使学生们对神经病学疾病的理解更准确、更形象，从而显著提高神经病学的教学效果。在未来的神经病学教学中，三维动画必将发挥出越来越重要的作用。