基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)骨科教學(xué)研究

章亞?wèn)|

（解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院骨科，北京，100048）

基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)骨科教學(xué)研究

章亞?wèn)|

（解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院骨科，北京，100048）

將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)充分應(yīng)用在骨科教學(xué)中，可為骨科教學(xué)提供更多創(chuàng)造性和可能性。教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)能夠?yàn)榻虒W(xué)活動(dòng)提供技術(shù)性指導(dǎo)，可收到良好教學(xué)效果。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；骨科教學(xué)；教學(xué)設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲透到人類社會(huì)生活的每個(gè)角落，各行各業(yè)發(fā)展皆離不開(kāi)計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持。其中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是一種仿真系統(tǒng)模型，能夠在一定條件下對(duì)教學(xué)模型開(kāi)展動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)。將此種技術(shù)應(yīng)用在骨科教學(xué)中，同時(shí)結(jié)合傳統(tǒng)教育教學(xué)方法，能夠快速拓展學(xué)生知識(shí)領(lǐng)域，提高學(xué)生學(xué)習(xí)技能，進(jìn)而提高教學(xué)工作實(shí)效性。

1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 參數(shù)靈活數(shù)據(jù)加工效率較高

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的相關(guān)參數(shù)具有非常高的靈活性，能夠?qū)强平虒W(xué)課程相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、分析，并對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目轉(zhuǎn)變提供具有針對(duì)性的服務(wù)。節(jié)約數(shù)據(jù)加工時(shí)間，提高工作效率。

1.2 技術(shù)運(yùn)行穩(wěn)定仿真技術(shù)接近實(shí)物

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)運(yùn)行過(guò)程中得到的數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性，能夠保證運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定性及可靠性。與實(shí)物模型相比，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)更具應(yīng)用價(jià)值，不僅在于仿真技術(shù)更加接近實(shí)物，更在于其制作費(fèi)用較低，能夠重復(fù)使用，且仿真技術(shù)能夠發(fā)揮與實(shí)物展示相同的教學(xué)效果。

2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在骨科教學(xué)中的應(yīng)用

將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用在骨科教學(xué)中，要與傳統(tǒng)教學(xué)方法充分結(jié)合，才能收到更加良好的教學(xué)效果。為此，主張堅(jiān)持將探究式學(xué)習(xí)作為前提，同時(shí)兼具科學(xué)性思維，為解決理論、實(shí)踐問(wèn)題奠定基礎(chǔ)。為進(jìn)一步探討計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合的教學(xué)效果，選擇某學(xué)院2014年度100名骨科學(xué)生作為觀察對(duì)象，將其中50名學(xué)生作為1組，開(kāi)展計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)+傳統(tǒng)教學(xué)方法，其余50名學(xué)生作為2組，單純采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，觀察并比較兩組學(xué)生學(xué)習(xí)效果，進(jìn)而總結(jié)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在骨科教學(xué)中應(yīng)用體會(huì)，1組學(xué)生教學(xué)方法如下：

2.1 開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)

2.1.1 設(shè)置教學(xué)情境：按照骨科教學(xué)大綱，臨床骨科教學(xué)重點(diǎn)為主要骨折類型、各種骨折類型發(fā)病機(jī)理等。如果僅僅遵照傳統(tǒng)教學(xué)方法，這些教學(xué)內(nèi)容只能依靠具有代表性的X線片來(lái)進(jìn)行講解，或根據(jù)課本模式開(kāi)展課程教授。那么學(xué)生只能簡(jiǎn)單了解一些概念性的知識(shí)，無(wú)法深入掌握骨折發(fā)病機(jī)理，且缺乏立體形象的支撐，學(xué)生創(chuàng)造性思維將得到很大程度上的抑制。為此，要求教師負(fù)責(zé)設(shè)置計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)情境，并根據(jù)學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)情況開(kāi)展教學(xué)。

2.1.2 仿真課件制作：為突破X線片講解的局限性，教師在開(kāi)展教學(xué)時(shí)，要將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)活動(dòng)中。具體實(shí)施方法為：搜集正常人體不同位置骨骼CT斷層影像圖，采用有限元基本常識(shí)和逆向工程，運(yùn)用骨科醫(yī)學(xué)教學(xué)專用建模軟件對(duì)CT斷層影像圖（DICOM格式）進(jìn)行讀取。同時(shí)，采用閾值分割方法對(duì)股骨圖像進(jìn)行詳細(xì)分割，并使用面繪制算法對(duì)股骨、股骨內(nèi)部髓腔進(jìn)行三維仿真模擬。隨后，根據(jù)幾何解剖狀態(tài)，采用CAD制圖軟件對(duì)股骨假體進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1.3 優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì)：在開(kāi)展教學(xué)工作時(shí)，還要對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。例如，“骨折”教學(xué)設(shè)計(jì)為例，在仿真課件制作上，不僅綜合有限元基本常識(shí)及分析模塊，還通過(guò)模擬不同應(yīng)力狀態(tài)下人體骨骼的主要受力情況，進(jìn)而進(jìn)行正確計(jì)算。同時(shí)，采用后不同顏色對(duì)其進(jìn)行定義和分布，進(jìn)而清晰、直觀的展示出各個(gè)位置骨骼受力分布情況，幫助學(xué)生理解骨折好發(fā)位置及其力學(xué)機(jī)制，進(jìn)一步掌握骨折疾病外科診療規(guī)律，為未來(lái)臨床實(shí)踐工作夯實(shí)基礎(chǔ)。另外，教師要適時(shí)對(duì)階段性學(xué)習(xí)成果進(jìn)行詳細(xì)歸納，并要求學(xué)生將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)所學(xué)知識(shí)及成果在小組中展示。指導(dǎo)教師可組織答辯活動(dòng)，通過(guò)討論、交流等方式使學(xué)生進(jìn)一步深化抽象的骨科教學(xué)知識(shí)。

2.1.4 教學(xué)效果評(píng)價(jià)：開(kāi)展實(shí)驗(yàn)操作，進(jìn)一步加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)下骨科知識(shí)的理解。對(duì)教學(xué)過(guò)程、教學(xué)效果進(jìn)行歸納和總結(jié)，幫助學(xué)生完善專業(yè)技能，并牢固掌握仿真骨科教學(xué)模式及教學(xué)方法。設(shè)計(jì)兩份問(wèn)卷，分別對(duì)1組和2組學(xué)生學(xué)習(xí)成果進(jìn)行調(diào)查。要在課程開(kāi)始前發(fā)放自我評(píng)定表，主要填寫(xiě)內(nèi)容為思維習(xí)慣、創(chuàng)造性思維、創(chuàng)新意識(shí)等。課程結(jié)束后調(diào)查兩種教學(xué)方法對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的主要影響及學(xué)習(xí)體會(huì)。

2.2 學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)

相關(guān)課程完成后，對(duì)1組和2組學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查。其中1組50名學(xué)生均參與調(diào)查，有效問(wèn)卷為50份。2組有1份調(diào)查問(wèn)卷不符合規(guī)定，予以作廢，有效問(wèn)卷為49份，結(jié)果見(jiàn)表1。

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，1組學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、協(xié)調(diào)能力、思維習(xí)慣、溝通能力、合作能力等方面均有顯著提升，且優(yōu)于2組學(xué)生。

3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在骨科教學(xué)中的應(yīng)用效果

從以上數(shù)據(jù)可以看出，將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用在骨科教學(xué)中，能夠顯著提高學(xué)生各方面能力。

3.1 充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性

興趣是學(xué)生開(kāi)展主動(dòng)學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力，采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)立足于骨科教學(xué)實(shí)際，結(jié)合學(xué)生興趣、愛(ài)好及性格特點(diǎn)，合理設(shè)置教學(xué)情境。仿真技術(shù)圖文、聲像并茂，在骨科教學(xué)中，能夠使充分調(diào)動(dòng)起學(xué)生的各種感官，同時(shí)組織學(xué)生在小組學(xué)習(xí)中進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，改變以往單調(diào)枯燥的教學(xué)模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因此能夠提高學(xué)習(xí)積極性，加深學(xué)生對(duì)骨科知識(shí)的理解與運(yùn)用。

3.2 完善教學(xué)形式

在計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)教學(xué)下，學(xué)生可根據(jù)自身學(xué)習(xí)實(shí)際情況，來(lái)選擇適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容。通過(guò)合理分組確定學(xué)習(xí)目標(biāo)，能夠不斷完善學(xué)習(xí)方法。教師適當(dāng)加強(qiáng)指導(dǎo)，明確教學(xué)目標(biāo)，并控制課堂討論時(shí)間，能夠進(jìn)一步完善教學(xué)形式，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效率。同時(shí)，教師根據(jù)學(xué)生對(duì)仿真教學(xué)的理解程度，正確掌握時(shí)機(jī)，引發(fā)新一輪討論。而后，對(duì)課堂學(xué)習(xí)效果做出總結(jié)，指導(dǎo)學(xué)生良性互動(dòng)，使骨科教學(xué)更具針對(duì)性。

3.3 教學(xué)更具針對(duì)性

計(jì)算機(jī)仿真手段具有快節(jié)奏、信息重復(fù)性，將其應(yīng)用在骨科教學(xué)中，有利于節(jié)省教學(xué)時(shí)間，提高教學(xué)效率。同時(shí)，能夠增加師生間交流溝通，教師可及時(shí)得到學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的信息反饋，從而了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果。在此基礎(chǔ)上，教師可根據(jù)不同層次學(xué)生，采取具有針對(duì)性教學(xué)策略，并對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行靈活調(diào)整，提高教學(xué)實(shí)效性。

4 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

4.1 突出教學(xué)難點(diǎn)與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合

傳統(tǒng)教學(xué)方法更加強(qiáng)調(diào)教師的講授，學(xué)生是被動(dòng)地接受過(guò)程，很難真正融入教學(xué)中。要充分利用計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)的形象性、直觀性，通過(guò)鞏固練習(xí)，加深記憶，進(jìn)而將抽象知識(shí)具體化、形象化，淡化知識(shí)難點(diǎn)，突出教學(xué)重點(diǎn)，從而達(dá)到化難為簡(jiǎn)效果，為學(xué)生掌握知識(shí)提供方便。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)雖然能夠改變傳統(tǒng)教學(xué)枯燥無(wú)味的弊端，進(jìn)一步吸引學(xué)生的注意力。但是，若形成依賴，這種“照本宣科”的教學(xué)方法就會(huì)逐漸成為另外一種固化教學(xué)模式。因此，教師所準(zhǔn)備仿真教學(xué)案例、問(wèn)題要具備典型性和代表性，利用其在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合。

4.2 開(kāi)發(fā)新型教學(xué)方法

學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，不僅僅要牢固掌握骨科知識(shí)，還要結(jié)合其他醫(yī)學(xué)課程所學(xué)內(nèi)容，做到融會(huì)貫通。開(kāi)發(fā)新教學(xué)方法能夠鍛煉學(xué)生交流水平，并不斷提升語(yǔ)言表達(dá)能力，且學(xué)生邏輯思維、創(chuàng)造性思維也會(huì)潛移默化的得到增強(qiáng)。

5 結(jié)束語(yǔ)

表1 1組和2組學(xué)生學(xué)習(xí)效果比較

骨科是醫(yī)學(xué)臨床重要學(xué)科，為社會(huì)培養(yǎng)更多專業(yè)程度高、實(shí)踐能力強(qiáng)的復(fù)合型骨科人才具有現(xiàn)實(shí)意義，因此要不斷加強(qiáng)對(duì)骨科專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)。基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在骨科教學(xué)中的突出作用，教師應(yīng)充分重視其在實(shí)際教學(xué)中的應(yīng)用程度。同時(shí)合理規(guī)劃教學(xué)方案，確定完善的教育教學(xué)目標(biāo)，并逐漸突破原有教學(xué)模式的桎梏，提高骨科學(xué)生學(xué)習(xí)效率及教學(xué)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)骨科教學(xué)的專業(yè)化，培養(yǎng)出更多全能型骨科臨床醫(yī)學(xué)人才。

[1] 黃彥.“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)+情景模式+真實(shí)案例”整合模式在本科生骨科教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代醫(yī)院，2011，02（15）.

[2] 王簕，張志，張亮，等.Mimics數(shù)字化軟件在臨床骨科教學(xué)工作中的應(yīng)用和體會(huì)[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2014，20（14）.

[3] 謝肇，李偉，傅景曙，等.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在循證骨科教學(xué)中的應(yīng)用[J].局解手術(shù)學(xué)雜志，2014，24（12）.

[4] 鄒俊.計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在骨科教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，2013，31（13）.

章亞?wèn)|（1965年-），男（漢族），湖北武漢人，博士學(xué)位，解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院骨科主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，研究方向：骨科教學(xué)。

Teaching research based on computer simulation technology

Zhang Yadong
(The First Affiliated Hospital of General Hospital of PLA, Beijing，100048)

The full use of computer simulation technology in orthopedics teaching,providing more possibilities for creativity and orthopedic teaching.Teaching experience that computer simulation technology to provide technical guidance for the teaching and learning activities,to receive good teaching.

computer simulation technology;orthopedic teaching;teaching design