超聲物理學(xué)多媒體課件的制作及應(yīng)用

高燕華，丁育增，管湘平

陜西省人民醫(yī)院超聲科，西安 710068

近年來，超聲多媒體教學(xué)顯示出巨大魅力。教師在課堂上可以通過視頻、動畫來給學(xué)生形象地演示超聲典型病例圖像，將組織器官的影像斷面圖像與大體解剖圖譜對照。此教學(xué)方法優(yōu)點(diǎn)是直觀、省時、易懂易記、資料齊全詳盡，達(dá)到了事半功倍的效果［1］，極大豐富了教學(xué)手段，提高了學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，甚至可以增加學(xué)生對醫(yī)學(xué)事業(yè)的熱愛和責(zé)任感［2-3］。盡管超聲多媒體教學(xué)得到了較大發(fā)展，但大多關(guān)于超聲臨床診斷方面，超聲物理學(xué)方面涉及較少，而超聲原理對于理解超聲現(xiàn)象、掌握好超聲診斷方法具有重要意義。

教學(xué)中普遍存在兩方面的問題:第一，超聲物理學(xué)是隨著超聲技術(shù)發(fā)展而發(fā)展的，涉及到較復(fù)雜的工學(xué)原理;第二，教師和學(xué)生一般只有醫(yī)學(xué)背景，講授和理解超聲物理學(xué)方面的問題都比較困難。部分教學(xué)醫(yī)院雖然采用了電子教學(xué)，但目前的電子教案基本上是文字和一些公式。教學(xué)實(shí)踐證明，學(xué)生通過這些信息很難深入理解超聲現(xiàn)象，教學(xué)效果不佳。

多媒體技術(shù)的發(fā)展有助于解決這個難題。通過精選超聲物理學(xué)教學(xué)中的一部分難點(diǎn)，利用動畫、圖片和聲音來演示超聲物理現(xiàn)象，可以形象地將這個過程展示給學(xué)生，從而大大提高教學(xué)效果。但是，所需要的醫(yī)學(xué)多媒體教學(xué)素材的搜集難度很大、費(fèi)時費(fèi)力［4］。因此，利用網(wǎng)絡(luò)資源和自有資源，自主制作教學(xué)素材，研制超聲物理學(xué)多媒體教學(xué)課件是非常有必要的，具有重要的臨床超聲教學(xué)意義。

1 超聲物理學(xué)多媒體課件制作

超聲物理學(xué)涉及到較多的聲學(xué)、電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)的相關(guān)知識。國內(nèi)外關(guān)于超聲物理學(xué)的多媒體課件非常少，可借鑒的資源有限。為此，我們以權(quán)威超聲醫(yī)學(xué)教材為大綱，參考超聲醫(yī)學(xué)專家和生物醫(yī)學(xué)工程專家的意見，保證課件的制作質(zhì)量。

首先，該課件制作針對超聲物理學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，結(jié)合臨床實(shí)踐工作中的實(shí)際需要，合理選擇知識點(diǎn)，編寫教學(xué)講義，采取以下原則組織課件:①依據(jù)臨床超聲成像的需要講解，只介紹基本的原理，不涉及過多的技術(shù)細(xì)節(jié);②分解出超聲物理學(xué)中的主要難點(diǎn)問題，采取動畫或者視頻來講解;③以基本聲學(xué)成像為基礎(chǔ)，兼顧超聲成像的新技術(shù)，少用公式和文字，多用圖片和示意圖等元素。

依據(jù)以上原則，我們編寫了相關(guān)的知識點(diǎn)，將超聲物理學(xué)分為超聲產(chǎn)生的機(jī)理、多普勒效應(yīng)、血流圖，能量圖的計(jì)算原理以及超聲新技術(shù)(如諧波、多倍超聲信號處理)等若干個知識點(diǎn)，進(jìn)行逐一講解，以增強(qiáng)學(xué)生對主要成像方法的理解。超聲設(shè)備知識也是超聲物理學(xué)的重要方面之一，但這部分內(nèi)容講授頗為繁雜，不易理解記憶。我們收集了一些重要的硬件內(nèi)容，例如超聲探頭技術(shù)、超聲硬件系統(tǒng)的重要原理框圖等，以簡潔的圖片和框圖的形式對這部分內(nèi)容化繁就簡，利于講解和學(xué)習(xí)。同時，課件中也涉及關(guān)于超聲物理的臨床應(yīng)用內(nèi)容，采用了大量圖片以及其他影像資料，如X線片、CT、MRI等，幫助學(xué)生加以對比，深刻理解超聲現(xiàn)象的特點(diǎn)。

然后，根據(jù)知識點(diǎn)收集超聲成像多媒體素材，這些素材一部分來源于網(wǎng)絡(luò)，一部分是本單位自制。用主流的多媒體工具，如Photoshop、Visio等繪制這些相關(guān)知識點(diǎn)的圖片，對部分難點(diǎn)制作了Flash動畫。這些素材的技術(shù)指標(biāo)滿足圖像逼真、視頻清晰、動畫精確的要求;既達(dá)到機(jī)上閱讀的需要，也方便大教室投影教學(xué)的使用［4］。最后對所有的多媒體資源存檔，以文件系統(tǒng)方式初步建立了超聲物理學(xué)的素材庫［5］，也為今后建立資源共享個性化教學(xué)的超聲物理學(xué)積件教學(xué)系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)［6］。

為了講課需要，我們在素材庫基礎(chǔ)上，制作了一個多媒體示范課件。示范課件既包括了基礎(chǔ)知識，也包括了超聲成像最新的知識點(diǎn)。對主要難點(diǎn)進(jìn)行了形象化教學(xué)，基本做到了每個知識點(diǎn)至少有圖片或原理圖，部分制作了動畫或者視頻。超聲成像原理和多普勒效應(yīng)一直是超聲物理學(xué)的教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)，我們對原理都做了動畫，以心臟為例制作動畫來闡釋超聲切面與解剖結(jié)構(gòu)的聯(lián)系。以往傳統(tǒng)模式教學(xué)要求學(xué)生要有扎實(shí)的解剖知識和比較強(qiáng)的空間想象能力來理解知識［7］，現(xiàn)在應(yīng)用多媒體教學(xué)將抽象的理論生動形象地展示給學(xué)生。教育心理學(xué)家研究指出:多種感官并用學(xué)習(xí)效率最高，視聽并用的理解記憶率，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于單看和單聽的記憶率［8］。多媒體教學(xué)集文字、圖片、動畫聲音為一體，有助于學(xué)生對抽象概念的理解和掌握，能較好地解決教學(xué)中的難點(diǎn)問題。

鑒于課件處于教學(xué)探索階段，無法盡善盡美，表達(dá)精確的動畫需要充分構(gòu)思并保證科學(xué)準(zhǔn)確性，我們只對難點(diǎn)提供了動畫，其他的知識點(diǎn)提供了通俗易懂的插圖。多媒體素材庫有待進(jìn)一步開發(fā)和建設(shè)，我們準(zhǔn)備在將來的教學(xué)實(shí)踐中繼續(xù)收集超聲影像素材，為今后超聲臨床教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)內(nèi)容的多媒體制作奠定基礎(chǔ)。

2 超聲物理學(xué)課件在教學(xué)中的應(yīng)用與效果

該課件針對超聲物理學(xué)基礎(chǔ)的主要知識點(diǎn)和難點(diǎn)收集了大量資料，設(shè)計(jì)了形象化的多媒體教學(xué)課件。這個課件包括了現(xiàn)有的主要知識點(diǎn)，同時兼顧了超聲成像的新技術(shù)，豐富了學(xué)生和進(jìn)修醫(yī)師在設(shè)備和成像原理方面的知識。我們將課件應(yīng)用于陜西省人民醫(yī)院影像專業(yè)實(shí)習(xí)生及超聲進(jìn)修醫(yī)師超聲物理學(xué)培訓(xùn)中，學(xué)生普遍反映課件內(nèi)容緊密結(jié)合臨床應(yīng)用，形象地講解了超聲基本原理和設(shè)備，和以前教學(xué)中所用以文字為主的課件相比，培訓(xùn)的效果有了顯著的提高。

課件有利于超聲物理原理的學(xué)習(xí)和記憶，主要體現(xiàn)在以下四個方面:①超聲物理學(xué)知識點(diǎn)涵蓋面廣，涉及工學(xué)、聲學(xué)、電子技術(shù)等多門學(xué)科，內(nèi)容繁雜，學(xué)習(xí)難度較大。課件通過精心制作的插圖、動畫，以圖文并茂的形式演示抽象的工學(xué)原理，有助于提高教學(xué)效果;②課件重點(diǎn)突出，知識點(diǎn)與臨床應(yīng)用息息相關(guān)，多普勒技術(shù)是超聲的靈魂，課件以栩栩如生的動畫和插圖深入淺出地演示多普勒效應(yīng)、血流圖、能量圖的計(jì)算原理，使得不同程度的學(xué)生，尤其是初學(xué)者不僅知其然而且知其所以然，有助于加深理解記憶;③在超聲物理學(xué)臨床應(yīng)用部分，注重橫向聯(lián)系，收集了大量圖片，包括大體解剖標(biāo)本以及CT、MRI、X線等其他影像資料，使學(xué)生產(chǎn)生豐富的影像斷面與解剖斷面的思維聯(lián)系，以加深對超聲影像特點(diǎn)的理解;④學(xué)生可以將課件復(fù)制，利用電腦課后學(xué)習(xí)，具有趣味性、科學(xué)性，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有助于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。

3 討論

隨著以多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的信息技術(shù)迅速應(yīng)用于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育，醫(yī)學(xué)教育技術(shù)的內(nèi)容和形式產(chǎn)生了深刻的變革，醫(yī)學(xué)教育必須與先進(jìn)理論和先進(jìn)技術(shù)接軌才能做到蓬勃發(fā)展［9］。近年來，多媒體教學(xué)已逐漸成為主流，醫(yī)學(xué)影像學(xué)包括超聲醫(yī)學(xué)也不例外，從傳統(tǒng)觀片教學(xué)發(fā)展到多媒體課件教學(xué)以及基于PACS的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)［10］，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。我們在教學(xué)實(shí)踐中體會到超聲物理學(xué)涉及知識面多，不容易理解，內(nèi)容較抽象，教師也大多采用傳統(tǒng)講解說明形式，電子課件也多以文字復(fù)述為主，學(xué)習(xí)者通常會感到枯燥難懂，遺忘率高，缺乏學(xué)習(xí)興趣。通過運(yùn)用靈活多樣、生動逼真的多媒體技術(shù)，以直觀形象的方式展示抽象的超聲物理基礎(chǔ)理論難點(diǎn)，學(xué)生可以獲得全方位的立體信息，充分調(diào)動感官，從視覺、聽覺上強(qiáng)化學(xué)習(xí)印象，發(fā)揮想象力和創(chuàng)造力，易于理解所學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造性學(xué)習(xí)［11］。

多媒體技術(shù)應(yīng)用于超聲物理基礎(chǔ)教學(xué)，使這部分較為枯燥抽象的醫(yī)工結(jié)合的內(nèi)容在教學(xué)過程中變得直觀形象、生動有趣，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性;豐富多樣、視聽結(jié)合的學(xué)習(xí)形式強(qiáng)化學(xué)生的知識記憶，為超聲學(xué)習(xí)提供了一種高效的教學(xué)模式。因此，運(yùn)用多媒體技術(shù)制作更多更好的動畫或視頻，不斷完善教學(xué)素材庫，將會在超聲教學(xué)實(shí)踐中發(fā)揮重要作用。

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