CBL 聯(lián)合虛擬仿真技術(shù)在外科學(xué)總論教學(xué)中的應(yīng)用*

明少鵬 曾春容 李 藝 秦 科通信作者，

（1.廣西醫(yī)科大學(xué)第二附屬醫(yī)院麻醉科 廣西南寧 530000；2.廣西醫(yī)科大學(xué) 廣西南寧 530021）

外科學(xué)總論是醫(yī)學(xué)本科課程的一個(gè)重要核心課程，它具有涉及的醫(yī)學(xué)范疇廣、實(shí)踐性強(qiáng)、內(nèi)容抽象、知識點(diǎn)繁多等特點(diǎn)[1]，這要求教師要著重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題能力、綜合分析解決問題能力以及實(shí)踐操作能力。而目前外科學(xué)總論教學(xué)大多數(shù)采用傳統(tǒng)教學(xué)模式（lecture-based learning，LBL），這種教學(xué)模式通常以教師運(yùn)用PPT 授課、學(xué)生聽課為主，上課互動性較少，這讓學(xué)生被動接受知識，課堂枯燥乏味，學(xué)習(xí)效率較低[2]；且被動的理論灌輸使學(xué)生大多處于機(jī)械記憶的階段，缺乏理論聯(lián)系實(shí)踐、解決臨床實(shí)際問題的能力。因此，探索能讓學(xué)生更直觀明了地理解外科學(xué)總論教學(xué)知識，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并將理論知識和臨床實(shí)操完美結(jié)合，提高外科學(xué)總論教學(xué)質(zhì)量的教學(xué)方法尤為重要。病例教學(xué)法（case-based learning，CBL）是由問題教學(xué)法（problem-based learning，PBL）發(fā)展而來，是以臨床案例為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)與之相關(guān)的問題，引導(dǎo)并啟發(fā)學(xué)生圍繞問題展開討論的一種小組討論式教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生自主查閱資料及臨場思維能力[3-4]。虛擬仿真（virtual reality，VR），指通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)建一個(gè)看似虛擬、實(shí)則境界逼真的三維環(huán)境，可讓用戶通過視、聽、觸覺等多種傳感通道與虛擬時(shí)空進(jìn)行自然人機(jī)交互，從而給人帶來一種身臨其境的真實(shí)感覺。目前虛擬仿真教學(xué)在各科臨床教學(xué)中均有應(yīng)用[5]。本研究使用CBL 結(jié)合虛擬仿真技術(shù)用于外科學(xué)總論教學(xué)，在實(shí)現(xiàn)師生實(shí)時(shí)互動的同時(shí)，也為教學(xué)建立逼真的臨床情景，取得了一定成效，報(bào)告如下：

一、資料與方法

（一）研究對象及分組

選取廣西醫(yī)科大學(xué)2018 級臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)5—12 班共8 個(gè)班，根據(jù)上學(xué)期整體學(xué)習(xí)水平將每個(gè)班級匹配分為4 個(gè)小班，總共32 個(gè)小班，采用隨機(jī)數(shù)字表法，將小班隨機(jī)平均分為實(shí)驗(yàn)組及對照組。實(shí)驗(yàn)組在外科學(xué)總論見習(xí)課時(shí)采用虛擬仿真+CBL 混合式教學(xué)，對照組采用傳統(tǒng)教學(xué)。

（二）研究方案

1.教學(xué)方法

兩組授課內(nèi)容、學(xué)時(shí)、選用教材均相同。兩組的授課老師統(tǒng)一進(jìn)行備課。

傳統(tǒng)教學(xué)組（對照組）：①授課老師根據(jù)教學(xué)大綱結(jié)合教學(xué)PPT 課件講解外科學(xué)總論理論知識；②見習(xí)課在手術(shù)室或?qū)嵱?xùn)教室完成，方法為授課老師講解示范操作過程后學(xué)生自主觀摩、練習(xí)，授課完畢后對學(xué)生提出問題進(jìn)行答疑。

CBL 聯(lián)合模擬仿真技術(shù)教學(xué)組（實(shí)驗(yàn)組）：①課前準(zhǔn)備（組織分組、提出問題、確定方案、解決問題）將虛擬仿真課程中模擬的病例發(fā)送給學(xué)生，并讓學(xué)生結(jié)合教學(xué)大綱及課程內(nèi)容提出問題。讓學(xué)生借助虛擬仿真課程開展自主學(xué)習(xí)，分工合作完成病史的采集、體格檢查、技能操作及撰寫醫(yī)療文書，并收集學(xué)生的線上學(xué)習(xí)進(jìn)度、完成率情況。②課程教學(xué)（成果展示、教師評價(jià)）老師先根據(jù)虛擬仿真課程中生成的數(shù)據(jù)，與學(xué)生一起分析并總結(jié)虛擬仿真課程中病史采集、體格檢查和技能操作中不規(guī)范之處及技巧；選取典型臨床案例，讓學(xué)生對該患者進(jìn)行病史采集、體格檢查，觀摩授課老師臨床操作，指導(dǎo)學(xué)生利用醫(yī)學(xué)模型進(jìn)行練習(xí)。③討論與分析問題 匯總學(xué)生提出的問題，由簡單到復(fù)雜，從理論到實(shí)踐，逐層深入，讓學(xué)生進(jìn)行討論分析并做出解答，引導(dǎo)學(xué)生臨床思維的建立。④教師總結(jié) 授課老師對學(xué)生的醫(yī)療文書和問題結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，結(jié)合病例中涉及無菌術(shù)、麻醉、水電解質(zhì)紊亂及酸堿平衡、圍術(shù)期管理及輸血等外科學(xué)總論的知識。⑤授課老師課后對學(xué)生的醫(yī)療文書批改，匯總分析學(xué)生在虛擬仿真軟件中的成績，結(jié)合學(xué)生的課堂表現(xiàn)，記錄過程性評價(jià)的結(jié)果；擬采用問卷調(diào)查方式對教學(xué)方法及虛擬仿真軟件進(jìn)行評價(jià)。

2.評價(jià)方法

課程結(jié)束后，擬采用綜合考核和問卷調(diào)查方式進(jìn)行教學(xué)方法評價(jià)。①綜合考核成績：平時(shí)成績包含平時(shí)考核（考勤、問題討論等）占16.00%，課程測驗(yàn)成績占16.00%，技能操作考試成績占8.00%，期末理論考試成績占60%。②調(diào)查問卷共有兩份：一份是面向所有學(xué)生的課程滿意度調(diào)查問卷（問卷共10 個(gè)問題，總分100 分，評分≥80 分為非常滿意，60分≤評分＜80 分為滿意，＜60 分為不滿意）；另一份是面向混合式教學(xué)的評價(jià)問卷，只發(fā)放給實(shí)驗(yàn)組學(xué)生。

（三）統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 22.0 統(tǒng)計(jì)軟件對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（mean±SD）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)描述。一般資料的比較計(jì)量資料采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)；若方差分析的前提得不到滿足，則采用相應(yīng)的非參數(shù)檢驗(yàn)方法代替。P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

二、結(jié)果

（一）學(xué)生的基本情況

傳統(tǒng)教學(xué)組（對照組）：16 個(gè)小班共205 名學(xué)生，男生116 名，女生89 名，年齡20.64±0.97 歲；CBL 聯(lián)合虛擬仿真技術(shù)教學(xué)組（實(shí)驗(yàn)組）：16 個(gè)小班共207 名學(xué)生，男生95 名，女生112 名，年齡20.51±0.91 歲。兩組研究對象在年齡結(jié)構(gòu)、性別上比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

（二）兩組綜合成績比較

實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的綜合考核成績?yōu)椋?7.76±9.93）分，對照組學(xué)生的綜合考核成績?yōu)椋?3.10±10.93）分，兩組綜合考核成績差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。具體見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)組和對照組綜合考核成績分析比較（±s）

表1 實(shí)驗(yàn)組和對照組綜合考核成績分析比較（±s）

（三）兩種教學(xué)模式下學(xué)員對課程的滿意度

實(shí)驗(yàn)組滿意度91.8%，對照組滿意度82.9%，兩組對課程滿意度存在著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P=0.007）。具體見表2。

表2 兩組學(xué)員對課程滿意度對比[n（%）]

（四）實(shí)驗(yàn)組學(xué)生對CBL 聯(lián)合虛擬仿真教學(xué)模式的評價(jià)

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對于CBL 聯(lián)合虛擬仿真教學(xué)模式的開展是否對學(xué)習(xí)有幫助的問題，75%的學(xué)生認(rèn)為“有較大幫助”，25%的同學(xué)則認(rèn)為“幫助一般”。將CBL 聯(lián)合虛擬教學(xué)模式下的虛擬仿真操作跟實(shí)際操作相比較，90%以上的同學(xué)認(rèn)兩者相似。對于CBL 聯(lián)合虛擬仿真教學(xué)模式是否值得大力推廣的問題，認(rèn)為“值得大力推廣”的占比95%，認(rèn)為“不值得大力推廣”的占比5%。

三、討論

隨著計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬仿真正越來越多地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育和培訓(xùn)、外科模擬、神經(jīng)康復(fù)、心理治療和遠(yuǎn)程醫(yī)療等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域[6]。近幾年來，我們發(fā)現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)在國外醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸全面化和規(guī)范化[7]。本研究利用廣西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院開發(fā)虛擬仿真課程圍手術(shù)期基本操作及臨床思維虛擬仿真項(xiàng)目，采用虛擬仿真+CBL 混合式教學(xué)模式，應(yīng)用于外科學(xué)總論教學(xué)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的考試成績及綜合滿意度明顯提高。

（一）CBL 聯(lián)合虛擬仿真教學(xué)有利于提高學(xué)生外科學(xué)總論的綜合考核成績

兩組綜合成績比較結(jié)果顯示，實(shí)施CBL 聯(lián)合虛擬仿真教學(xué)的實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的綜合考核成績顯著高于對照組（P＜0.05），該教學(xué)方法使課堂課前、課中、課后無縫對接，克服了傳統(tǒng)教學(xué)模式因時(shí)間空間的限制引起的學(xué)習(xí)效率低的弊端[8]。課前利用虛擬仿真課程中模擬的病例，讓學(xué)生借助開展自主學(xué)習(xí)，利用虛擬仿真技術(shù)平臺完美地模擬臨床真實(shí)情況，模擬真實(shí)的病例[9]，能給學(xué)生帶來身臨其境的效果，同時(shí)還能根據(jù)案例的診斷、治療所涉及醫(yī)學(xué)問題，根據(jù)這些問題模擬不同處理引起的患者病情的不同轉(zhuǎn)歸，讓學(xué)生對相關(guān)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和社會人文等方面進(jìn)行探討性學(xué)習(xí)，較好地完成課前預(yù)習(xí)，通過發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力。另外，該教學(xué)方法沒有時(shí)間空間的限制[9]，課中采取病例教學(xué)法（CBL），老師根據(jù)虛擬仿真平臺數(shù)據(jù)總結(jié)同學(xué)們存在的問題，提出解決方案，選取典型臨床案例，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)、練習(xí)，鞏固相關(guān)外科學(xué)總論知識。課后同學(xué)們?nèi)阅軌蛟俅瓮ㄟ^虛擬仿真平臺復(fù)習(xí)相關(guān)知識點(diǎn)及操作細(xì)節(jié)。該教學(xué)方法使學(xué)生通過自行虛擬練習(xí)結(jié)合老師的病例教學(xué)，明顯提高教學(xué)質(zhì)量。在三維虛擬環(huán)境下通過對話、體格檢查、輔助檢查、操作實(shí)踐等方式，對外科學(xué)總論中的知識點(diǎn)進(jìn)行練習(xí)、考核，并對存在的問題進(jìn)行針對性的反復(fù)練習(xí)，達(dá)到熟練掌握所訓(xùn)練內(nèi)容的目的，實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)本科教學(xué)“多臨床”“反復(fù)臨床”的要求。CBL 聯(lián)合虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)模式有利于學(xué)生對理論知識框架的構(gòu)建、對臨床思維的培養(yǎng)并提高理論知識水平的優(yōu)勢在上述分析中顯而易見，但實(shí)現(xiàn)線上平臺教學(xué)帶動線下實(shí)際操作的教學(xué)目的仍需要廣大師生和平臺技術(shù)人員不斷探索。

（二）CBL 聯(lián)合虛擬仿真教學(xué)有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)體驗(yàn)感

表2 結(jié)果顯示，實(shí)施CBL 聯(lián)合虛擬仿真教學(xué)的實(shí)驗(yàn)組同學(xué)對教學(xué)方法的“總滿意率”顯著高于對照組（P＜0.05），且實(shí)驗(yàn)組中75%的學(xué)生認(rèn)為CBL 聯(lián)合虛擬仿真教學(xué)模式對學(xué)習(xí)“有較大幫助”。CBL 聯(lián)合虛擬仿真平臺教學(xué)模式具有與線下教學(xué)相似的強(qiáng)烈感官沉浸性，還有著線下教學(xué)所無法比擬的感知交互性和意識構(gòu)想性，可以為學(xué)生營造一種寓教于樂的學(xué)習(xí)環(huán)境[10]。學(xué)生通過在虛擬環(huán)境下學(xué)習(xí)，改變了傳統(tǒng)教學(xué)平面化的單調(diào)性，使原本抽象的概念形象化，使原本復(fù)雜操作簡單化，還可回避實(shí)際操作的風(fēng)險(xiǎn)，大幅度提高學(xué)生的體驗(yàn)感、滿意度，同時(shí)還可有效提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣[11]。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的重要轉(zhuǎn)變之一是從以教師為中心的“填鴨式教學(xué)”轉(zhuǎn)向以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為中心的學(xué)習(xí)模式，將學(xué)生從被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃犹剿鲗W(xué)習(xí)[12]。學(xué)生在移動電子終端登錄仿真平臺進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)從個(gè)人需求和興趣出發(fā)，明確學(xué)習(xí)目的，增強(qiáng)完成學(xué)習(xí)目標(biāo)時(shí)的滿足感，最終實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的良性閉環(huán)。

（三）CBL 聯(lián)合虛擬仿真優(yōu)勢

本研究問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，較多的同學(xué)對新的教學(xué)模式下的課堂滿意度明顯增高，其原因可能是傳統(tǒng)的教學(xué)主要是講授—演示—指導(dǎo)的方式，這種方式理論時(shí)間長、操作演示時(shí)間短，同時(shí)受到老師演示過程中身體遮擋及學(xué)生位置等因素的影響，容易導(dǎo)致學(xué)生對操作步驟的錯(cuò)誤模仿，而老師在課堂中由于時(shí)間限制也無法與所有同學(xué)溝通，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)效率較低。

CBL 聯(lián)合虛擬仿真教學(xué)明顯提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，本研究發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組的學(xué)生課前和課后都很積極地完成教學(xué)任務(wù)，并期待大力推廣新的教學(xué)模式，究其原因是信息化手段對學(xué)生的吸引度明顯增加，虛擬仿真明顯帶來新體驗(yàn)[13]。虛擬仿真具有強(qiáng)烈的感官沉浸性、感知交互性和意識構(gòu)想性，學(xué)生可以從多種空間視角獲得豐富的感官和心理體驗(yàn)[14]。

虛擬仿真具有強(qiáng)化學(xué)生解決問題能力的作用[15]。大多數(shù)同學(xué)認(rèn)為CBL 聯(lián)合虛擬教學(xué)模式下的虛擬仿真操作與實(shí)際操作類似，其主要因?yàn)樘摂M仿真教學(xué)讓學(xué)生在三維虛擬環(huán)境下通過對話、體格檢查、輔助檢查、操作實(shí)踐等方式，對外科學(xué)總論中的知識點(diǎn)進(jìn)行考核、練習(xí)，并對存在的問題進(jìn)行針對性反復(fù)練習(xí)，達(dá)到熟練掌握所訓(xùn)練內(nèi)容的要求，實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)本科教學(xué)“多臨床”“反復(fù)臨床”的目標(biāo)。教師通過虛擬仿真教學(xué)向?qū)W生講解專業(yè)技能，學(xué)生根據(jù)自身學(xué)習(xí)情況，通過反復(fù)多次的模擬訓(xùn)練來掌握該項(xiàng)技能，實(shí)現(xiàn)了集中學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)的結(jié)合，學(xué)習(xí)效能明顯提高。虛擬仿真還能為學(xué)生提供溝通、領(lǐng)導(dǎo)、意識、團(tuán)隊(duì)合作和決策能力等多種能力和素質(zhì)的提升。CBL 聯(lián)合虛擬仿真教學(xué)采用基于病例—臨床相結(jié)合的模式，以病例為先導(dǎo)，以問題為基礎(chǔ)[16]，將學(xué)生引入虛擬仿真情境中，引導(dǎo)學(xué)生探索疾病發(fā)生發(fā)展機(jī)制、診斷思維和治療原則，由學(xué)生自主根據(jù)問題模擬臨床處理，觀察臨床轉(zhuǎn)歸，自主解答問題，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)及獨(dú)立思考的能力，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并牢固樹立“學(xué)以致用”的醫(yī)學(xué)學(xué)習(xí)理念。

綜上所述，CBL 聯(lián)合虛擬仿真教學(xué)模式在外科學(xué)總論的應(yīng)用，有效提高了醫(yī)學(xué)生的外科學(xué)綜合考核成績，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)感，為培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維、分析解決問題能力及實(shí)踐能力提供了新思路。