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)中的價值分析

宋文斌

摘 要： 目的：探討和評價三維打印制作泌尿系統(tǒng)臟器三維立體模型與基于問題的學(xué)習(xí)（PBL）方法相結(jié)合在泌尿外科臨床教學(xué)中的效果。方法：選取60名在西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院泌尿外以臨床實(shí)習(xí)學(xué)生為研究對象。將所有學(xué)生隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對照組。面向?qū)嶒?yàn)組學(xué)生實(shí)施3D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)，對照組采用常規(guī)教具+多媒體配合PBL教學(xué).學(xué)習(xí)結(jié)束后，分別對兩組學(xué)生進(jìn)行考核和問卷調(diào)查，評價教學(xué)效果。結(jié)果：實(shí)驗(yàn)組學(xué)生在泌尿系統(tǒng)解剖知識、腹部CT及泌尿系造影讀片、泌尿系腫瘤及結(jié)石手術(shù)方案及教學(xué)滿意度方面均優(yōu)于對照組（P<0.05）。結(jié)論：三維打印制作泌尿系統(tǒng)臟器三維立體模型配合PBL教學(xué)的模式，有助于加強(qiáng)對泌尿系統(tǒng)疾病的學(xué)習(xí)和理解，獲得了較好的教學(xué)效果，在醫(yī)學(xué)教育方面有很好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：三維打印泌尿外科臨床教學(xué)三維立體

三維打印技術(shù)是一種新型的快速成型技術(shù)，它利用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件來創(chuàng)建物體。近年來，隨著科技材料、成像技術(shù)和計算機(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)用的一種基于問題的學(xué)習(xí)方法.其核心模式是教師提問，不斷激勵學(xué)生思考和探索，讓學(xué)生自己分析問題，學(xué)習(xí)解決該問題所須的知識，最終一步步解決問題[2]。但同時，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)知識的學(xué)習(xí)需要大量的時間和精力，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)中取得了滿意的效果?，F(xiàn)介紹如下。

一、研究對象與方法

1.研究對象

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)專業(yè)學(xué)生60人為研究對象。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)計學(xué)檢驗(yàn)，無統(tǒng)計學(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對照組30人以傳統(tǒng)教科書、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周時間為學(xué)生準(zhǔn)備2-3個與將要教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系的典型病例并提出相應(yīng)問題?？己送ㄟ^客觀和主觀兩種形式的評價?？陀^評價包括：病案書寫、泌尿系統(tǒng)臟器的解剖知識、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。主觀評價則通過問卷調(diào)查反映，包括學(xué)習(xí)興趣、對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)過程的認(rèn)識、教學(xué)滿意度等六個方面。

二、結(jié)果

1.臨床考核成績

實(shí)驗(yàn)組和對照組的臨床考核成績提示：腎臟輸尿管、膀胱及前列腺解剖知識、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)方案的選擇四個方面高于對照組。而在病歷書寫上無差異。

2.調(diào)查問卷結(jié)果

（1）調(diào)查問卷結(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)過程的認(rèn)識三個方面的提高優(yōu)于對照組，而在疾病的病理特征認(rèn)識、疾病的診斷及鑒別診斷兩個方面無明顯差異。

（2）對教學(xué)模式滿意度的評價

通過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)生的非常滿意度70%，滿意度為 20%；對照組學(xué)生對傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化PBL教學(xué)模式的非常滿意度為46.7%，滿意度為26.7%，兩組整體滿意度對比，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05，表3）。

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)系直接影響對疾病的判斷和診治，此外，它與成像密切相關(guān)，對空間想象力和思維能力提出了更高的要求。對于剛接觸臨床實(shí)習(xí)的醫(yī)學(xué)生來說，學(xué)習(xí)難度較大。同時由于手術(shù)的無菌要求又無法讓所有的臨床實(shí)習(xí)學(xué)生參與每個手術(shù)的過程。傳統(tǒng)的教學(xué)方法[3]注重向?qū)W生灌輸知識，雖然通過病例介紹、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，對于一些特殊的解剖部位，如在膀胱內(nèi)輸尿管開口的位置，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)踐時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。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)和臨床問題結(jié)合起來，為學(xué)生提供提問和參與討論的機(jī)會。并在醫(yī)學(xué)生中開發(fā)了一門課程，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、美國等發(fā)達(dá)國家并得到快速、蓬勃的發(fā)展。到1991年，美國已有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在中國的引進(jìn)時間晚于歐美和日本。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、相對真實(shí)的問題情境中，使學(xué)習(xí)者能夠理解問題背后的科學(xué)知識，并在學(xué)習(xí)過程中努力解決具體問題，目的是建立一個廣泛而靈活的知識庫，培養(yǎng)學(xué)生理解、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和團(tuán)隊精神[7]。PBL是一種基于建構(gòu)主義認(rèn)識論的課程設(shè)計。只有根據(jù)其本身獨(dú)特的課程設(shè)計策略，才能在教學(xué)活動中體現(xiàn)其積極的意義和價值[6]。 但是，PBL教學(xué)作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)過程， 在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中也不可避免地存在一些問題：（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，大部分教師沒有接受嚴(yán)格規(guī)范的PBL教學(xué)模式的訓(xùn)練，對這種新的教學(xué)模式也并非完全了解。還有很多爭論和質(zhì)疑，這對PBL教學(xué)的質(zhì)量產(chǎn)生了很大的影響。同時，PBL教學(xué)模式的實(shí)施需要制定相應(yīng)的教學(xué)計劃，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)生需要通過各種渠道收集相關(guān)文獻(xiàn)（包括網(wǎng)絡(luò)、書籍、期刊、實(shí)驗(yàn)室資源等），許多醫(yī)學(xué)院校往往無法保障具備充足的教學(xué)資源。（3）沒有形成合理的教學(xué)評價體系。一項(xiàng)教學(xué)改革能否順利進(jìn)行，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是對新的教學(xué)改革系統(tǒng)進(jìn)行考核和評價。目前PBL教學(xué)沒有與之相應(yīng)的考核方法，依然沿用過去的評估方法， 這使得學(xué)生很難在短時間內(nèi)認(rèn)識到傳統(tǒng)教學(xué)與PBL的不同之處。同時，學(xué)生可能會認(rèn)為PBL只會增加學(xué)生的負(fù)擔(dān)，而不會享受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、骨科之類科室，其專業(yè)本身存在較明顯的復(fù)雜性、抽象性，在教學(xué)過程中不僅要求學(xué)生們掌握基礎(chǔ)知識，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，有利于醫(yī)學(xué)教學(xué)的進(jìn)行，同時有效地解決人體管道鑄型標(biāo)本耗費(fèi)大及不可重復(fù)等問題[10]。三維打印模型技術(shù)在制定手術(shù)計劃、模擬訓(xùn)練手術(shù)、降低手術(shù)風(fēng)險、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。通過成形的三維泌尿臟器模型可對各種復(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，可對某些特殊、困難手術(shù)的術(shù)前計劃進(jìn)行討論甚至提前模擬手術(shù)操作，評估術(shù)中可能存在的風(fēng)險，預(yù)測手術(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，解決了在本專業(yè)課在教學(xué)過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)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和參與度，培養(yǎng)學(xué)生主動提出問題和解決問題的能力。使學(xué)生更易掌握相關(guān)臨床知識，有利于提高學(xué)生的臨床思維能力和實(shí)踐能力，為今后接觸臨床專業(yè)知識打下很好的基礎(chǔ)。結(jié)果表明，學(xué)生對三維打印模型結(jié)合PBL教學(xué)模式的滿意度和自身能力提高均顯著高于對照組，取得了滿意的效果。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格昂貴，很難做到疾病一對一的建立模型，無法做的疾病個體化，這也給教學(xué)中帶來不小的麻煩。第三，現(xiàn)階段三維打印技術(shù)仍無法充分在教學(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。

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