三維打印模型結(jié)合PBL教學(xué)模式在泌尿外科臨床教學(xué)中的價(jià)值分析

（西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院泌尿外科 陜西西安 710061）

三維打印技術(shù)是一種新型的快速成型技術(shù)，它利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件來(lái)創(chuàng)建物體。近年來(lái)，隨著科技材料、成像技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的發(fā)展，三維打印技術(shù)得到了廣泛的推廣。它在組織器官制造、假肢定制、假體植入和解剖模型等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景[1]。泌尿外科3D打印技術(shù)教學(xué)、研究及臨床工作中已得到廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。

PBL是加拿大麥克馬斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)院首先提出并應(yīng)用的一種基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)方法.其核心模式是教師提問(wèn)，不斷激勵(lì)學(xué)生思考和探索，讓學(xué)生自己分析問(wèn)題，學(xué)習(xí)解決該問(wèn)題所須的知識(shí)，最終一步步解決問(wèn)題[2]。但同時(shí)，PBL教學(xué)模式也存在一些不足，學(xué)生獨(dú)立查閱相關(guān)信息以加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)需要大量的時(shí)間和精力，而泌尿系統(tǒng)由于涉及腹腔臟器最多且自身存在明顯的復(fù)雜性、抽象性，這就要求學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)需要提前掌握較多難以理解的內(nèi)容。因此，為了更好地提高泌尿外科的臨床見(jiàn)習(xí)課教學(xué)質(zhì)量，筆者在標(biāo)準(zhǔn)化的PBL教學(xué)模式下引入三維打印模型，兩者的結(jié)合可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的空間思維能力，進(jìn)而提高臨床教學(xué)質(zhì)量。使得在泌尿外科臨床教學(xué)中取得了滿(mǎn)意的效果?，F(xiàn)介紹如下。

一、研究對(duì)象與方法

1.研究對(duì)象

選擇2014—2015年在西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院泌尿外科實(shí)習(xí)的臨床醫(yī)學(xué)專(zhuān)業(yè)學(xué)生60人為研究對(duì)象。并且采用隨機(jī)分組的方式將所有學(xué)生分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，并且每組有學(xué)生30名。分為三維打印制作泌尿系統(tǒng)臟器三維立體模型+多媒體配合PBL教學(xué)30人，采用常規(guī)教具+多媒體配合PBL教學(xué)30人。兩組學(xué)生在性別、年齡以及既往課程進(jìn)度等方面經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)檢驗(yàn)，無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）。教學(xué)老師由具有多年教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院泌尿外科外科主治醫(yī)師擔(dān)任，并經(jīng)集體備課及PBL教學(xué)方法培訓(xùn)后進(jìn)行教學(xué)。

2.研究方法

將采用三維打印制作泌尿系統(tǒng)臟器三維立體模型+多媒體配合PBL教學(xué)的30人作為實(shí)驗(yàn)組，常規(guī)教具+多媒體配合PBL教學(xué)的30人作為對(duì)照組。 根據(jù)實(shí)習(xí)大綱要求，分別進(jìn)行為期8周12課時(shí)的臨床試驗(yàn)教學(xué)工作。

具體內(nèi)容如下： ①以泌尿系統(tǒng)三大疾病結(jié)石、腫瘤及前列腺增生為主要試驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容； ②研究組30人以三維打印模型結(jié)合患者病史、體征、腹部CT、泌尿系造影及腹腔鏡手術(shù)演示進(jìn)行教學(xué)；③對(duì)照組30人以傳統(tǒng)教科書(shū)、傳統(tǒng)教具（如：解剖圖片等）結(jié)合病史、體征、腹部CT、尿路造影和腹腔鏡手術(shù)演示進(jìn)行教學(xué)。④所有學(xué)生均應(yīng)用PBL教學(xué)模式進(jìn)行帶教：提前1周時(shí)間為學(xué)生準(zhǔn)備2-3個(gè)與將要教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系的典型病例并提出相應(yīng)問(wèn)題?？己送ㄟ^(guò)客觀和主觀兩種形式的評(píng)價(jià)?？陀^評(píng)價(jià)包括：病案書(shū)寫(xiě)、泌尿系統(tǒng)臟器的解剖知識(shí)、腹部CT及泌尿系造影讀片、泌尿系腫瘤及結(jié)石手術(shù)適應(yīng)證、腫瘤和結(jié)石的手術(shù)選擇分別為20分，共100分。主觀評(píng)價(jià)則通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查反映，包括學(xué)習(xí)興趣、對(duì)疾病病理特征的了解、解剖結(jié)構(gòu)的掌握、疾病的診斷及鑒別診斷、手術(shù)方案的選擇手術(shù)過(guò)程的認(rèn)識(shí)、教學(xué)滿(mǎn)意度等六個(gè)方面。

二、結(jié)果

1.臨床考核成績(jī)

實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的臨床考核成績(jī)提示：腎臟輸尿管、膀胱及前列腺解剖知識(shí)、腹部CT及泌尿系造影讀片、泌尿系腫瘤及結(jié)石手術(shù)適應(yīng)證、腫瘤及結(jié)石手術(shù)方案的選擇四個(gè)方面高于對(duì)照組。而在病歷書(shū)寫(xiě)上無(wú)差異。

表1 臨床考核單項(xiàng)成績(jī)及總成績(jī) （分）

2.調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果

（1）調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果提示：實(shí)驗(yàn)組在學(xué)習(xí)興趣、解剖結(jié)構(gòu)的掌握、手術(shù)方案的選擇及手術(shù)過(guò)程的認(rèn)識(shí)三個(gè)方面的提高優(yōu)于對(duì)照組，而在疾病的病理特征認(rèn)識(shí)、疾病的診斷及鑒別診斷兩個(gè)方面無(wú)明顯差異。

表2 調(diào)查問(wèn)卷結(jié)果 （分）

（2）對(duì)教學(xué)模式滿(mǎn)意度的評(píng)價(jià)

通過(guò)使用三維打印模型結(jié)合PBL教學(xué)模式的教學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的非常滿(mǎn)意度70%，滿(mǎn)意度為 20%；對(duì)照組學(xué)生對(duì)傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化PBL教學(xué)模式的非常滿(mǎn)意度為46.7%，滿(mǎn)意度為26.7%，兩組整體滿(mǎn)意度對(duì)比，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05，表3）。

表3 兩組學(xué)生對(duì)教學(xué)方法的評(píng)價(jià)（n=30，n/%）

三、討論

泌尿生殖系統(tǒng)所涵蓋的腹腔臟器是身體各系統(tǒng)中最多的，其相互解剖關(guān)系直接影響對(duì)疾病的判斷和診治，此外，它與成像密切相關(guān)，對(duì)空間想象力和思維能力提出了更高的要求。對(duì)于剛接觸臨床實(shí)習(xí)的醫(yī)學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)難度較大。同時(shí)由于手術(shù)的無(wú)菌要求又無(wú)法讓所有的臨床實(shí)習(xí)學(xué)生參與每個(gè)手術(shù)的過(guò)程。傳統(tǒng)的教學(xué)方法[3]注重向?qū)W生灌輸知識(shí)，雖然通過(guò)病例介紹、解剖圖片和影像材料，學(xué)生可以跟隨老師的思維進(jìn)行學(xué)習(xí)。然而，對(duì)于一些特殊的解剖部位，如在膀胱內(nèi)輸尿管開(kāi)口的位置，仍然難以描述和表達(dá)，導(dǎo)致許多實(shí)習(xí)生進(jìn)入泌尿外科實(shí)習(xí)感到收獲很少。如何更好地形象、直觀地向?qū)W生展示典型泌尿系統(tǒng)疾病的特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生在有限的實(shí)踐時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)和解決問(wèn)題的能力。提高臨床思維能力已成為泌尿外科帶教教師面臨的難題。

PBL課程于20世紀(jì)60年代在加拿大麥克馬斯特大學(xué)醫(yī)學(xué)院首次提出并應(yīng)用于教學(xué)中，它旨在將基礎(chǔ)科學(xué)和臨床問(wèn)題結(jié)合起來(lái)，為學(xué)生提供提問(wèn)和參與討論的機(jī)會(huì)。并在醫(yī)學(xué)生中開(kāi)發(fā)了一門(mén)課程，可以靈活地反映出醫(yī)療保健需求變化的影響[4]。隨后PBL教學(xué)模式迅速引入歐洲、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家并得到快速、蓬勃的發(fā)展。到1991年，美國(guó)已有100多所醫(yī)學(xué)院采用PBL教學(xué)模式，教學(xué)效果良好。哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院等著名大學(xué)已全部采用PBL教學(xué)模式進(jìn)行授課[5]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織的報(bào)告，世界各地大約有1700所醫(yī)學(xué)院采用了PBL教學(xué)模式，而這一數(shù)字還在不斷增加[6]。PBL在中國(guó)的引進(jìn)時(shí)間晚于歐美和日本。1986年，上海第二醫(yī)科大學(xué)和西安醫(yī)科大學(xué)率先引入PBL教學(xué)模式。PBL將疾病基礎(chǔ)問(wèn)題和臨床實(shí)踐相緊密結(jié)合，倡導(dǎo)以學(xué)生為中心，教師為主導(dǎo)的小組討論教學(xué)。PBL是一個(gè)由8到10名學(xué)生和1名指導(dǎo)或帶教老師組成的討論小組， 圍繞某一具體病例從診治兩方面進(jìn)行討論。討論的重點(diǎn)是把學(xué)習(xí)放在目的明確、相對(duì)真實(shí)的問(wèn)題情境中，使學(xué)習(xí)者能夠理解問(wèn)題背后的科學(xué)知識(shí)，并在學(xué)習(xí)過(guò)程中努力解決具體問(wèn)題，目的是建立一個(gè)廣泛而靈活的知識(shí)庫(kù)，培養(yǎng)學(xué)生理解、分析和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)精神[7]。PBL是一種基于建構(gòu)主義認(rèn)識(shí)論的課程設(shè)計(jì)。只有根據(jù)其本身獨(dú)特的課程設(shè)計(jì)策略，才能在教學(xué)活動(dòng)中體現(xiàn)其積極的意義和價(jià)值[6]。 但是，PBL教學(xué)作為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)過(guò)程， 在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中也不可避免地存在一些問(wèn)題:（1）師資質(zhì)量和配套教案不完善:典型的PBL課程要求每個(gè)研究組由一名教師和八至十名學(xué)生組成[8]。與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，對(duì)教師的需求明顯增加。此外，教師作為PBL教學(xué)的組織者和引導(dǎo)者，大部分教師沒(méi)有接受?chē)?yán)格規(guī)范的PBL教學(xué)模式的訓(xùn)練，對(duì)這種新的教學(xué)模式也并非完全了解。還有很多爭(zhēng)論和質(zhì)疑，這對(duì)PBL教學(xué)的質(zhì)量產(chǎn)生了很大的影響。同時(shí)，PBL教學(xué)模式的實(shí)施需要制定相應(yīng)的教學(xué)計(jì)劃，而這部分還存在缺失，使得PBL教學(xué)的實(shí)施十分困難。（2）與PBL教學(xué)模式不配套的相應(yīng)教學(xué)條件，PBL教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和小組討論。學(xué)生需要通過(guò)各種渠道收集相關(guān)文獻(xiàn)（包括網(wǎng)絡(luò)、書(shū)籍、期刊、實(shí)驗(yàn)室資源等），許多醫(yī)學(xué)院校往往無(wú)法保障具備充足的教學(xué)資源。（3）沒(méi)有形成合理的教學(xué)評(píng)價(jià)體系。一項(xiàng)教學(xué)改革能否順利進(jìn)行，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是對(duì)新的教學(xué)改革系統(tǒng)進(jìn)行考核和評(píng)價(jià)。目前PBL教學(xué)沒(méi)有與之相應(yīng)的考核方法，依然沿用過(guò)去的評(píng)估方法，這使得學(xué)生很難在短時(shí)間內(nèi)認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)教學(xué)與PBL的不同之處。同時(shí)，學(xué)生可能會(huì)認(rèn)為PBL只會(huì)增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)，而不會(huì)享受PBL的好處。不愿積極配合進(jìn)一步實(shí)施PBL[9]。此外，諸如泌尿外科、骨科之類(lèi)科室，其專(zhuān)業(yè)本身存在較明顯的復(fù)雜性、抽象性，在教學(xué)過(guò)程中不僅要求學(xué)生們掌握基礎(chǔ)知識(shí)，還需要具備一定的空間想象能力和思維變化能力，而PBL教學(xué)模式仍然不能直觀、清晰地反映臨床各種泌尿外科疾病的特征，給教學(xué)工作帶來(lái)較多麻煩。

隨著三維打印技術(shù)的快速發(fā)展，三維模型打印逐步被用于臨床及醫(yī)學(xué)教學(xué)之中。三維打印技術(shù)已成為泌尿外科領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。三維打印技術(shù)可以準(zhǔn)確打印出人體器官和組織的3D模型，將器官組織的構(gòu)造逼真而直觀地顯示出來(lái)，有利于醫(yī)學(xué)教學(xué)的進(jìn)行，同時(shí)有效地解決人體管道鑄型標(biāo)本耗費(fèi)大及不可重復(fù)等問(wèn)題[10]。三維打印模型技術(shù)在制定手術(shù)計(jì)劃、模擬訓(xùn)練手術(shù)、降低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、提高手術(shù)成功率、改善醫(yī)患溝通、器官打造等方面具有重要意義。通過(guò)成形的三維泌尿臟器模型可對(duì)各種復(fù)雜的腎臟腫瘤、鹿角形結(jié)石等的手術(shù)方案進(jìn)行精確分型，可對(duì)某些特殊、困難手術(shù)的術(shù)前計(jì)劃進(jìn)行討論甚至提前模擬手術(shù)操作，評(píng)估術(shù)中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)測(cè)手術(shù)效果等，極大提高手術(shù)成功率，其醫(yī)學(xué)應(yīng)用作用明顯并具有十分廣泛的應(yīng)用前景。本研究創(chuàng)新性在于將三維打印模型結(jié)合PBL教學(xué)模式，解決了在本專(zhuān)業(yè)課在教學(xué)過(guò)程中存在的諸多困難，彌補(bǔ)了PBL教學(xué)模式自身的不足。相對(duì)于傳統(tǒng)的PBL教學(xué)模式而言，三維打印模型的引入可以將抽象的解剖空間感具體化，大大調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與度，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)提出問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。使學(xué)生更易掌握相關(guān)臨床知識(shí)，有利于提高學(xué)生的臨床思維能力和實(shí)踐能力，為今后接觸臨床專(zhuān)業(yè)知識(shí)打下很好的基礎(chǔ)。結(jié)果表明，學(xué)生對(duì)三維打印模型結(jié)合PBL教學(xué)模式的滿(mǎn)意度和自身能力提高均顯著高于對(duì)照組，取得了滿(mǎn)意的效果。然而，本研究仍存在很多不足[11]。第一，盡管三維打印模型與實(shí)物接近，但兩者間仍存在差異，仍然只能作為實(shí)物的參考；第二，三維打印模型價(jià)格昂貴，很難做到疾病一對(duì)一的建立模型，無(wú)法做的疾病個(gè)體化，這也給教學(xué)中帶來(lái)不小的麻煩。第三，現(xiàn)階段三維打印技術(shù)仍無(wú)法充分在教學(xué)中普及。綜上所述，三維打印模型與PBL教學(xué)模式相結(jié)合，可以提高泌尿外科臨床教學(xué)的教學(xué)效果。，值得進(jìn)一步的深入研究與實(shí)踐推廣。