CDIO教學(xué)模式在骨外科本科生教學(xué)中的應(yīng)用探索

張晨 朱哲越 李苗

摘? 要：基于以往CDIO教學(xué)模式通過練習(xí)與實(shí)踐在學(xué)習(xí)過程中激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性的顯著作用，為進(jìn)一步了解、拓展此教學(xué)模式在臨床骨外科本科生教學(xué)方面的應(yīng)用，文章以隨機(jī)抽樣方式選擇西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院36名骨外科見習(xí)本科生作為教學(xué)對(duì)象，以常見的髖關(guān)節(jié)脫位為教學(xué)研究?jī)?nèi)容，將學(xué)生隨機(jī)分為結(jié)合3D打印技術(shù)于CDIO教學(xué)模式中的實(shí)驗(yàn)組和標(biāo)準(zhǔn)化PBL教學(xué)的對(duì)照組，綜合對(duì)比以上兩組學(xué)生在客觀考核成績(jī)及主觀效果評(píng)價(jià)兩方面的區(qū)別。結(jié)果表明，在課程中應(yīng)用結(jié)合3D打印技術(shù)的CDIO教學(xué)模式，可顯著提升學(xué)生接受臨床教學(xué)過程后的考核成績(jī)，學(xué)生對(duì)臨床教學(xué)過程的參與度與自我滿意程度亦有明顯提高。

關(guān)鍵詞：CDIO教學(xué)模式;3D打印;骨外科學(xué);本科生教學(xué)

中圖分類號(hào)：R-4;G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1673-7164（2022）20-0077-04

在本科見習(xí)與實(shí)習(xí)階段中，醫(yī)學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的熟悉程度，決定了對(duì)其進(jìn)行下階段臨床基本技能訓(xùn)練及臨床基本診療技能培訓(xùn)的效率及質(zhì)量[1]。臨床解剖學(xué)是所有醫(yī)學(xué)專業(yè)的關(guān)鍵組成部分，掌握了解剖學(xué)結(jié)構(gòu)即掌握了臨床醫(yī)學(xué)的基石[2]。骨外科學(xué)作為外科學(xué)的一個(gè)重要的分支，兼具極強(qiáng)的專業(yè)屬性和繁巨的教學(xué)內(nèi)容，涉及大量解剖學(xué)和影像學(xué)等醫(yī)學(xué)學(xué)科，除此以外還涉及生物力學(xué)、物理學(xué)等理工類學(xué)科。以人體解剖學(xué)為例：在手術(shù)中，骨外科常不可避免地涉及大量除骨與關(guān)節(jié)本身之外的人體結(jié)構(gòu)，如包繞骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的周圍軟組織、肌肉以及繞行復(fù)雜多樣的血管、神經(jīng)等，因此，局部解剖學(xué)與手術(shù)解剖學(xué)當(dāng)為骨外科專業(yè)教學(xué)的重中之重，一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，即手術(shù)入路中易損傷的神經(jīng)、血管等。有數(shù)據(jù)顯示，學(xué)生進(jìn)入臨床實(shí)習(xí)之后往往會(huì)感到對(duì)解剖學(xué)知識(shí)掌握不扎實(shí)[3]，遑論對(duì)理工類知識(shí)有相當(dāng)要求的骨科手術(shù)知識(shí)。所以，能兼顧解剖學(xué)的專業(yè)性與骨科手術(shù)客觀形象的教學(xué)方法，對(duì)當(dāng)今的骨外科教學(xué)尤為重要。3D打印技術(shù)，是將復(fù)雜的三維物體轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單的二維切片，再通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)創(chuàng)建出模型，繼而采用逐層制造的方法將材料結(jié)合起來(lái)的一種快速成型的技術(shù)。近年來(lái)，3D打印技術(shù)在醫(yī)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用越來(lái)越廣[4]。一直以來(lái)，具有多變性、復(fù)雜性、多樣性和“理工類”特色的骨外科學(xué)，都是臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)的難點(diǎn)學(xué)科之一，3D打印技術(shù)非常好地貼合了骨科學(xué)習(xí)的特點(diǎn)。當(dāng)前，以CT和MRI掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行三維重建的影像學(xué)技術(shù)應(yīng)用已在臨床工作中快速展開，其通過引入3D打印技術(shù)，可根據(jù)使用場(chǎng)景制作出各種大小的實(shí)物模型，這種兼顧時(shí)效性與精準(zhǔn)性的新技術(shù)，使廣大臨床一線醫(yī)生得以直觀地發(fā)現(xiàn)X線片、CT、MRI等傳統(tǒng)影像學(xué)資料“隱藏”的解剖學(xué)信息[5]。以骨外科為例，對(duì)創(chuàng)傷骨科臨床常見的諸如復(fù)雜骨盆骨折、脊柱錯(cuò)位損傷與肢體碾壓傷等亟須高效準(zhǔn)確的手術(shù)介入問題，就需要以直觀性占優(yōu)的3D打印技術(shù)，除此以外，在骨腫瘤保肢切除術(shù)、頜面部整形修復(fù)、骨缺損和假體制作等方面，3D打印及三維重建亦有著廣大的應(yīng)用前景。CDIO教學(xué)模式的引用，能使得學(xué)員對(duì)解剖關(guān)系、損傷機(jī)制、手術(shù)入路等重難點(diǎn)問題都能一一兼顧，最終做到對(duì)課本知識(shí)點(diǎn)的融會(huì)貫通。

一、研究對(duì)象和方法

（一）研究對(duì)象

本研究隨機(jī)選取2021年12月10日—2021年12月17日在西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院骨外科見習(xí)本科生36人，其中，女性21人，男性15人，學(xué)生年齡分布20—22歲，平均年齡21.3歲;本科入學(xué)時(shí)長(zhǎng)3—4年，平均入學(xué)時(shí)長(zhǎng)3.5年。將此36名見習(xí)本科生隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組18人。實(shí)驗(yàn)組接受CDIO教學(xué)模式，對(duì)照組接受PBL教學(xué)模式。兩組均由同一位具備教學(xué)資質(zhì)的高年資講師授課4個(gè)學(xué)時(shí)。

（二）研究方法

1. 實(shí)驗(yàn)組

課前準(zhǔn)備：（1）根據(jù)本科生教學(xué)大綱要求，圍繞髖關(guān)節(jié)脫位的臨床表現(xiàn)、臨床分型、診斷與鑒別診斷以及治療方法等內(nèi)容，選擇一典型髖關(guān)節(jié)后脫位病人作為討論病例并預(yù)設(shè)相關(guān)問題，同時(shí)下發(fā)相關(guān)的作業(yè)，學(xué)員自行預(yù)習(xí)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí);（2）挑選與所選病例相合的薄層CT平掃圖片若干，并打印出1：1三維立體模型若干。

在授課日進(jìn)行如下教學(xué)步驟：（1）初步構(gòu)思。在向?qū)W生介紹實(shí)際病人病例后，由各學(xué)生于組內(nèi)匯報(bào)完成病史搜集、臨床查體以及各輔助檢查（如常規(guī)影像閱片等），各小組組內(nèi)綜合意見后給出初步的診斷及處理建議。（2）治療方案設(shè)計(jì)。各學(xué)生進(jìn)一步討論處理方法，例如認(rèn)為需要切開復(fù)位及內(nèi)固定則收集相應(yīng)手術(shù)指征并猜想手術(shù)入路及術(shù)前術(shù)中注意事項(xiàng)。（3）治療方案預(yù)實(shí)施。學(xué)生依照3D打印技術(shù)制成的假體，根據(jù)組內(nèi)討論得出的既定方案進(jìn)行說(shuō)明，考慮到學(xué)生尚處于見習(xí)階段，可先由高年資講師主導(dǎo)進(jìn)行，然后學(xué)生在講師的觀察下進(jìn)行手法復(fù)位，最后講師對(duì)學(xué)員復(fù)位手法的優(yōu)點(diǎn)以及不足進(jìn)行評(píng)判，如切開復(fù)位及內(nèi)固定，則結(jié)合3D打印假體，讓學(xué)員在假體上討論手術(shù)指征及注意事項(xiàng)，過程中同樣在高年資講師觀察下進(jìn)行，而后先由高年資講師主導(dǎo)進(jìn)行假體上手術(shù)操作示意，后由學(xué)生在高年資講師觀察下行手術(shù)操作示意。假體術(shù)后即行X光透視操作，在仔細(xì)觀察內(nèi)植物與骨折塊的相對(duì)位置后，由高年資講師指出操作學(xué)生的優(yōu)缺點(diǎn)。（4）正式治療。鑒于臨床教學(xué)自身的特殊性與所選見習(xí)學(xué)生的局限性，此步驟無(wú)法要求年輕醫(yī)學(xué)生獨(dú)立完成。因此，在各組確定預(yù)治療方案并推選學(xué)生口述預(yù)治療過程后，由高年資講師最終評(píng)判各組預(yù)治療方案的優(yōu)缺點(diǎn)并說(shuō)明如何改進(jìn)。治療方案確定后，由該高年資講師完成操作，實(shí)際過程中可指導(dǎo)學(xué)生協(xié)助操作。以切開復(fù)位及內(nèi)固定治療為例：在明確手術(shù)指征及術(shù)前術(shù)中注意事項(xiàng)后，高年資講師可指導(dǎo)學(xué)生充當(dāng)助手進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀摩，指導(dǎo)并說(shuō)明具體解剖結(jié)構(gòu)的暴露及內(nèi)植物的放置方式等，實(shí)現(xiàn)學(xué)生全程學(xué)習(xí)。

2. 對(duì)照組

課前準(zhǔn)備：與實(shí)驗(yàn)組（1）相同，選用標(biāo)準(zhǔn)的PBL教學(xué)模式，準(zhǔn)備好相應(yīng)病例的多媒體幻燈片（X光片、CT等傳統(tǒng)影像學(xué)資料）下發(fā)給組內(nèi)各學(xué)生，學(xué)生根據(jù)資料，通過組內(nèi)討論總結(jié)給出初步診斷意見，并提出相應(yīng)的治療建議。

在授課日以小組討論的方式進(jìn)行如下教學(xué)步驟：（1）小組內(nèi)學(xué)生根據(jù)自己所掌握的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行組內(nèi)討論，得出統(tǒng)一結(jié)論;（2）高年資講師根據(jù)各小組給出結(jié)論，及時(shí)糾正此過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤或疏漏（如閱片過程），豐富相關(guān)信息，再進(jìn)行組間討論;（3）再次統(tǒng)一結(jié)論后，高年資講師針對(duì)學(xué)生答案給出反饋和評(píng)價(jià)，并在此環(huán)節(jié)確定最終的診斷及治療方案。之后組織學(xué)生參與手術(shù)，進(jìn)一步詳細(xì)指導(dǎo)并講解手術(shù)過程。

（三）教學(xué)效果評(píng)價(jià)

1. 客觀教學(xué)評(píng)價(jià)

隨機(jī)另選一位高年資講師，委托其設(shè)計(jì)一套紙面滿分100分的標(biāo)準(zhǔn)化閉卷考核試卷，題目要求針對(duì)常見髖關(guān)節(jié)后脫位的發(fā)病機(jī)理、臨床表現(xiàn)、診斷與鑒別診斷、治療方法、手術(shù)指征、手術(shù)過程等指標(biāo)，以此對(duì)兩組學(xué)生進(jìn)行客觀考核，了解學(xué)生對(duì)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。隨機(jī)另選一名高年資骨外科講師負(fù)責(zé)本次閱卷工作。

2. 主觀教學(xué)評(píng)價(jià)

設(shè)計(jì)一份以主動(dòng)互動(dòng)意愿提升、學(xué)習(xí)效率提升、學(xué)習(xí)注意力提升、學(xué)習(xí)興趣提升以及團(tuán)隊(duì)合作能力提升這五個(gè)方面作為主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)分量表，并由參與本次教學(xué)研究的36位骨外科見習(xí)本科生以不記名的方式填寫。上述評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)賦分方式如下：極大提升5分;較大提升4分;一般提升3分;輕度提升2分;無(wú)提升0分。

（四）統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

本次研究所得一切數(shù)據(jù)皆通過SPSS18.0軟件進(jìn)行臨床數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，客觀效果評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)采用（■±S）的形式表示，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的組間比較采用t檢驗(yàn);主觀效果評(píng)價(jià)采用中位數(shù)（M）表示，實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的組間比較采用秩和檢驗(yàn)，以p<0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

二、研究結(jié)果

（一）客觀效果評(píng)價(jià)

對(duì)照組學(xué)生客觀考試成績(jī)（81.30±2.21）低于實(shí)驗(yàn)組（85.36±4.25）。其中，對(duì)照組客觀考試成績(jī)均值的95%可信區(qū)間為（76.97，85.63），實(shí)驗(yàn)組客觀考試成績(jī)均值的95%可信區(qū)間為（77.03，93.69），兩組間分?jǐn)?shù)差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=2.439，p=0.022）。

（二）主觀效果評(píng)價(jià)

本研究發(fā)放36份主觀評(píng)價(jià)評(píng)分量表調(diào)查問卷，回收率達(dá)到100%。數(shù)據(jù)結(jié)果表明：從本研究所考察五個(gè)方面的教學(xué)效果的主觀評(píng)價(jià)來(lái)看，實(shí)驗(yàn)組均高于對(duì)照組（如表1所示）。

對(duì)兩組學(xué)生主觀評(píng)價(jià)賦分（如表2所示）進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，在學(xué)習(xí)效率提升、學(xué)習(xí)注意力提升及學(xué)習(xí)興趣提升三個(gè)方面，實(shí)驗(yàn)組學(xué)生具有明顯優(yōu)勢(shì)。兩組對(duì)比可知，上述方面的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。結(jié)果提示：結(jié)合3D打印技術(shù)的CDIO教學(xué)模式可有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力、學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)效率;但在主動(dòng)互動(dòng)意愿提升和團(tuán)隊(duì)合作能力提升方面，兩組差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05）?？紤]到現(xiàn)階段本科醫(yī)學(xué)生親身接觸外科臨床實(shí)際病例有限，且兩種教學(xué)模式皆屬于啟發(fā)式教學(xué)模式，均需要學(xué)生通力合作才可得出最終結(jié)果，因此差異不明顯。

三、結(jié)論

CDIO教學(xué)方法作為新興于工程學(xué)領(lǐng)域的一種較為年輕的教學(xué)方法，近幾年在醫(yī)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域也逐漸顯露出其優(yōu)勢(shì)，臨床醫(yī)學(xué)本科生教育面對(duì)的是尚在進(jìn)行高等醫(yī)學(xué)?？啤皬V撒網(wǎng)”式教育的年輕醫(yī)學(xué)生，相比“入門”級(jí)別的理論基礎(chǔ)，其臨床經(jīng)驗(yàn)明顯不足。現(xiàn)階段本科教育方式對(duì)廣大臨床醫(yī)學(xué)生可以起到重要的“筑基”和興趣引導(dǎo)作用，對(duì)其之后將進(jìn)行的操作性、實(shí)用性和專業(yè)性更強(qiáng)的研究生教育及執(zhí)業(yè)醫(yī)師規(guī)范化培養(yǎng)具有深遠(yuǎn)影響。故而對(duì)于骨外科學(xué)而言，將結(jié)合3D打印的CDIO教學(xué)方法及早應(yīng)用于本科學(xué)教學(xué)，有利于給廣大有志于鉆研骨外科學(xué)習(xí)但直面臨床的機(jī)會(huì)有限的本科醫(yī)學(xué)生們“開好頭”，讓他們切實(shí)體會(huì)到外科學(xué)實(shí)操的重要性。

更重要的是，此種模式在每次見習(xí)實(shí)習(xí)過程中把學(xué)生從書本中解放出來(lái)，親自“動(dòng)手”診治，從而較為完美地解決了臨床教育早期階段醫(yī)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)不夠牢固、實(shí)體轉(zhuǎn)化能力不足、動(dòng)手機(jī)會(huì)普遍較少的問題[6-9]。

不可忽視的是，相對(duì)傳統(tǒng)的PBL教學(xué)，CDIO教學(xué)方法對(duì)當(dāng)?shù)蒯t(yī)學(xué)教育硬件配置的要求較高，對(duì)人力、物力等有著相當(dāng)?shù)目陀^經(jīng)濟(jì)要求，同時(shí)3D打印技術(shù)也并未在全國(guó)各大醫(yī)學(xué)臨床教育中心的骨科一線大規(guī)模普及。3D打印技術(shù)在臨床教學(xué)方面的巨大優(yōu)勢(shì)并未得到充分利用，就目前而言，CT三維重建技術(shù)具有相對(duì)較好的可推廣價(jià)值，其經(jīng)濟(jì)性及可行性也較高。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）與醫(yī)學(xué)教育相關(guān)的教育軟件將對(duì)醫(yī)學(xué)臨床教學(xué)工作產(chǎn)生難以估量的巨大價(jià)值[10-11]?？傊珻DIO教學(xué)模式更有利于骨外科學(xué)抽象知識(shí)在本科生教育時(shí)被接受和吸收，其在引導(dǎo)學(xué)生對(duì)外科學(xué)的興趣和提升本科階段教學(xué)質(zhì)量方面的作用堪稱立竿見影。因此，CDIO教學(xué)模式的普及指日可待。

參考文獻(xiàn)：

[1] 肖鳳，楊震，張艷萍，等. 基于醫(yī)學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)的臨床醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)模式的改革與實(shí)踐[J]. 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)教育，2018，20（04）：331- 333.

[2] 周建華，張西蘭，楊宗德，等. 3D打印結(jié)合三維有限元分析在骨外科學(xué)PBL臨床教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]. 科技視界，2021（33）：92-95.

[3] 陳靜，李波，趙云，等. 結(jié)合解剖學(xué)與3D打印技術(shù)進(jìn)行骨外科實(shí)習(xí)帶教的體會(huì)[J]. 科技風(fēng)，2020（18）：2+5.

[4] 劉晶，孟濤. 評(píng)價(jià)3D打印技術(shù)在本科生產(chǎn)科PBL教學(xué)中應(yīng)用效果[J]. 繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2019，33（10）：15-17.

[5] 時(shí)志斌，張晨，倪建龍，等. 骨科規(guī)范化培訓(xùn)中的CBL教學(xué)模式探索[J]. 中國(guó)醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2018，32（06）：683-686.

[6] 王殊軼，譚杰，王慧芳. 激光掃描三維特征提取的臨床應(yīng)用及主要技術(shù)研究[J]. 中國(guó)組織工程研究與臨床康復(fù)，2010，14（30）： 5646-5649.

[7] 蘭華，桂小華，章志紅，等. CDIO模式下立體化手術(shù)室護(hù)理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的效果評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)實(shí)用護(hù)理雜志，2014（20）：11-14.

[8] 吳紅英，陳洪玉，韋柳青，等. CDIO教學(xué)模式在心血管內(nèi)科本科護(hù)生臨床見習(xí)中的應(yīng)用[J]. 醫(yī)藥前沿，2020，10（32）：238-240.

[9] 林美華，陳賽玉，鄭少梅. CDIO教學(xué)模式在腫瘤血液內(nèi)科護(hù)理教學(xué)臨床實(shí)習(xí)中的應(yīng)用及對(duì)評(píng)判性思維能力影響[J]. 醫(yī)學(xué)理論與實(shí)踐，2020（16）：2768-2769+2773.

[10] 王長(zhǎng)霞，陶鶴建，黃金燕，等. CDIO教學(xué)模式在糖尿病護(hù)理在職繼續(xù)教育中的應(yīng)用研究[J]. 護(hù)士進(jìn)修雜志，2018（23）：2200- 2203.

[11] 周佳卉，陳紅，黎湘艷. CDIO教學(xué)聯(lián)合DOPS評(píng)價(jià)模式對(duì)本科護(hù)生外科——手術(shù)室整合臨床實(shí)踐效果分析[J]. 中國(guó)衛(wèi)生產(chǎn)業(yè)，2021，18（24）：136-139+148.

（責(zé)任編輯：淳潔）