基于3D打印技術(shù)的PBL與CBL教學(xué)法在骨科臨床教學(xué)中的應(yīng)用

馮永增 王鑒順 毛蔥 蔡樂益 楊雷

摘 要：觀察以問題為基礎(chǔ)（ PBL）及以案例為基礎(chǔ)（ CBL）的教學(xué)法聯(lián)合3D打印技術(shù)在骨科臨床教學(xué)中的應(yīng)用效果。將100名骨科實(shí)習(xí)生隨機(jī)分為試驗(yàn)組和對(duì)照組，教學(xué)結(jié)束后對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行考核，并得出結(jié)論：基于3D打印技術(shù)的PBL與CBL綜合教學(xué)法有助于增強(qiáng)骨科實(shí)習(xí)生的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：PBL教學(xué);CBL教學(xué);3D打印技術(shù);骨科教學(xué)

骨科學(xué)是一門內(nèi)容繁多、治療方法多樣的學(xué)科，要求學(xué)生具有較強(qiáng)的空間想象思維和臨床操作能力。然而，我們目前在臨床教學(xué)中所采用的骨骼模型不但缺乏病理狀態(tài)下的逼真性，同時(shí)也不具備模擬手術(shù)的操作性，這也成為困擾骨科臨床教學(xué)的一個(gè)瓶頸。3D打印技術(shù)是一種采用數(shù)字技術(shù)材料打印機(jī)來構(gòu)造物體的新技術(shù)，能制造出高度仿真的病理模型，讓學(xué)生能更直觀地根據(jù)患者受傷的嚴(yán)重程度做出準(zhǔn)確的臨床診斷，并進(jìn)行相應(yīng)的模擬手術(shù)操作。采用3D打印技術(shù)印證了3D打印骨骼模型的準(zhǔn)確性，提出了其作為臨床教學(xué)應(yīng)用的潛在可行性。

以授課為基礎(chǔ)的（Lecture Based Learning，LBL）傳統(tǒng)教學(xué)模式因缺乏臨床實(shí)踐性和操作性，學(xué)生也沒有主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，故已無法適應(yīng)學(xué)科發(fā)展的需求。近年來，以問題為基礎(chǔ)（Problem Based Learning，PBL）的教學(xué)法及以案例為基礎(chǔ)（Case Based Learning，CBL）的教學(xué)法在臨床骨科教學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛，并取得了較好的效果。因此，我們嘗試將兩種教學(xué)方法聯(lián)合3D打印技術(shù)這一綜合教學(xué)模式應(yīng)用于骨科臨床帶教中，并與傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行對(duì)比，以觀察兩種教學(xué)方式的效果。

一、對(duì)象與方法

1. 研究對(duì)象及分組

選取在我院骨科實(shí)習(xí)的2013級(jí)臨床醫(yī)學(xué)100名專業(yè)本科生作為研究對(duì)象，分為試驗(yàn)組與對(duì)照組，每組各50人。試驗(yàn)組采用3D打印技術(shù)聯(lián)合PBL與CBL教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，對(duì)照組采用LBL教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)。兩組學(xué)生在年齡、性別、參加實(shí)驗(yàn)前學(xué)習(xí)成績等一般資料比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明兩組學(xué)生具有可比性。

2. 研究方法

試驗(yàn)組：

（1）提出詳細(xì)問題：選擇骨外科中常見的具有代表性的病例，例如股骨頸骨折病例，先讓學(xué)生分小組去采集病史，按照采集的病例先進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的預(yù)習(xí)，然后帶教教師提出具體問題：① 股骨頸骨折的損傷機(jī)制;② 股骨頸的血液供應(yīng)特點(diǎn);③ 股骨頸前傾角和頸干角的概念及意義;④ 股骨距的概念及骨小梁特點(diǎn);⑤ 股骨頸骨折的不同分型及臨床意義;⑥ 股骨頸骨折臨床表現(xiàn)及診斷（尤其注意隱匿性骨折的漏診）;⑦ 新鮮股骨頸骨折不同治療方法的適應(yīng)證;⑧ 股骨頸骨折不愈合的治療方法。

（2）選擇并設(shè)計(jì)案例：帶教教師在授課前篩選幾例典型的骨科常見病例。例如，膝關(guān)節(jié)炎、股骨頸骨折、腰椎間盤突出、骨盆骨折，分別搜集4種病例患者的詳細(xì)資料各1例。以膝關(guān)節(jié)炎為例，帶教教師通過病例引出膝關(guān)節(jié)炎，分析其病因、發(fā)病機(jī)制、診斷及鑒別診斷、治療及預(yù)后等相關(guān)的問題，并帶領(lǐng)實(shí)習(xí)生在患者床旁觀摩，然后查閱資料，針對(duì)教師提出的問題進(jìn)行分組討論，將學(xué)生分成10個(gè)小組，每小組5人，以小組長為代表進(jìn)行回答。教師應(yīng)及時(shí)指出各組學(xué)生回答的錯(cuò)誤，并分析原因，最后進(jìn)行總結(jié)歸納。

（3）3D 打印模型的制備：從我院影像系統(tǒng)里調(diào)取典型病例的薄層CT掃描數(shù)據(jù)，導(dǎo)入軟件進(jìn)行三維重建，采用華森3D打印機(jī)打印出相同大小、仿真性高的骨骼模型。

（4）分組討論：帶教教師對(duì)學(xué)生在診療過程中的不同想法進(jìn)行評(píng)價(jià)，并根據(jù)自身臨床經(jīng)驗(yàn)及患者具體情況制訂治療方案，并指導(dǎo)學(xué)生在3D打印模型上進(jìn)行模擬手術(shù)操作。

對(duì)照組：采用LBL教學(xué)法，對(duì)學(xué)生進(jìn)行統(tǒng)一授課，講解不同病種的癥狀、診斷及治療等教學(xué)要求。

3. 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

在骨科階段實(shí)習(xí)結(jié)束后進(jìn)行考評(píng)測試，內(nèi)容分為理論知識(shí)考核和臨床操作能力考核，理論知識(shí)考核50分，考核內(nèi)容為骨科基本理論;臨床操作能力考核50分，考核內(nèi)容為骨科相關(guān)操作。

4. 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，考核成績數(shù)據(jù)用x±s表示，兩組間計(jì)量資料比較采用t檢驗(yàn)，以P<0.05具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

二、結(jié)果

理論知識(shí)考核、臨床操作能力考核成績及總分都呈正態(tài)分布，試驗(yàn)組學(xué)生理論知識(shí)和臨床操作能力考核及總分的平均分均明顯高于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。見表 1。

表1 兩組學(xué)生考核成績結(jié)果比較（x±s）

組別 理論知識(shí)考核 操作能力考核 總分

實(shí)驗(yàn)組（n=50） 45.5±1.70 46.4±1.68 91.7±1.56

對(duì)照組（n=50） 39.4±1.45 38.8±1.85 78.0±1.42

P 值 <0.01 <0.01 <0.01

三、討論

1. PBL聯(lián)合CBL教學(xué)模式的應(yīng)用

骨科學(xué)是理論知識(shí)與臨床實(shí)踐緊密聯(lián)系的學(xué)科，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育模式正逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙詫W(xué)生為中心，主動(dòng)式學(xué)習(xí)”的方式，因此，我們將 PBL聯(lián)合CBL教學(xué)方法，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)其實(shí)踐操作能力，真正做到理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式。PBL教學(xué)法以學(xué)生為中心，教師主要圍繞臨床疾病提出問題，讓學(xué)生自行收集資料，討論并總結(jié)。因此，該教學(xué)法具有提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性、自主解決問題能力等優(yōu)點(diǎn)。但在實(shí)踐過程中，由于學(xué)生對(duì)疾病認(rèn)識(shí)的不足及經(jīng)驗(yàn)的缺乏，常常無法激發(fā)他們討論問題的積極性。而CBL教學(xué)法是一種理論聯(lián)系實(shí)踐的教學(xué)模式，在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合臨床病例進(jìn)行分析、思考，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的欲望，提升解決問題的分析能力，從而有效增強(qiáng)了骨科實(shí)習(xí)生的實(shí)習(xí)效果。CBL教學(xué)法能有效彌補(bǔ)PBL教學(xué)法中學(xué)生臨床知識(shí)的不足，充分發(fā)揮兩種教學(xué)方法的優(yōu)點(diǎn)，更好地將理論與臨床實(shí)踐相結(jié)合。但臨床骨科學(xué)是一門實(shí)踐操作性很強(qiáng)的學(xué)科，而聯(lián)合教學(xué)模式仍然不能突破以理論形式進(jìn)行教學(xué)的瓶頸，這種教學(xué)模式缺乏臨床操作性，使學(xué)生無法直觀地體驗(yàn)各種骨科疾病的真實(shí)特征，使教學(xué)效果大打折扣。

2. 3D打印技術(shù)的應(yīng)用及輔助教學(xué)的優(yōu)勢與不足

為了讓實(shí)習(xí)生有更多的操作實(shí)踐機(jī)會(huì)，綜合骨科自身的學(xué)科特點(diǎn)，我們采用3D打印技術(shù)打印出高度仿真的病理模型，學(xué)生通過實(shí)體模型，可更加直觀地了解骨科疾病的病理狀態(tài)，對(duì)于疾病的治療方案及手術(shù)方式的選擇也能更加直觀，有利于更加準(zhǔn)確、快速地制訂手術(shù)方式。

研究結(jié)果表明，對(duì)比傳統(tǒng)的教學(xué)模式，采用3D打印技術(shù)聯(lián)合PBL及CBL教學(xué)法相結(jié)合的方式進(jìn)行臨床教學(xué)體現(xiàn)了一定的優(yōu)勢，在傳授學(xué)生理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，尤其重視調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和提高臨床實(shí)踐能力，提升臨床診治思維。

當(dāng)然，目前的3D打印模型教學(xué)仍存在一些不足，打印的模型僅僅是骨性結(jié)果，沒有神經(jīng)、血管等軟組織，給臨床教學(xué)也帶來了一定困難，需要在以后的打印技術(shù)中逐漸完善。 另外，開展3D打印技術(shù)輔助教學(xué)需要相關(guān)教學(xué)醫(yī)院具備三維打印機(jī)和相關(guān)軟件，其價(jià)格也相對(duì)較為昂貴，目前也不能做到全面普及，而且也要求帶教教師具備一定的數(shù)字骨科專業(yè)知識(shí)。

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基金項(xiàng)目：浙江省醫(yī)藥衛(wèi)生科技計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2016KYA138）;浙江省中醫(yī)藥科學(xué)研究基金項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2016ZA141）。