基于計算機仿真技術(shù)骨科教學(xué)研究

章亞東

（解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院骨科，北京，100048）

基于計算機仿真技術(shù)骨科教學(xué)研究

章亞東

（解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院骨科，北京，100048）

將計算機仿真技術(shù)充分應(yīng)用在骨科教學(xué)中，可為骨科教學(xué)提供更多創(chuàng)造性和可能性。教學(xué)實踐經(jīng)驗表明，計算機仿真技術(shù)能夠為教學(xué)活動提供技術(shù)性指導(dǎo)，可收到良好教學(xué)效果。

計算機仿真技術(shù)；骨科教學(xué)；教學(xué)設(shè)計

現(xiàn)階段，計算機技術(shù)已經(jīng)滲透到人類社會生活的每個角落，各行各業(yè)發(fā)展皆離不開計算機技術(shù)的支持。其中，計算機仿真技術(shù)是一種仿真系統(tǒng)模型，能夠在一定條件下對教學(xué)模型開展動態(tài)實驗。將此種技術(shù)應(yīng)用在骨科教學(xué)中，同時結(jié)合傳統(tǒng)教育教學(xué)方法，能夠快速拓展學(xué)生知識領(lǐng)域，提高學(xué)生學(xué)習(xí)技能，進而提高教學(xué)工作實效性。

1 計算機仿真技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

1.1 參數(shù)靈活數(shù)據(jù)加工效率較高

計算機仿真技術(shù)的相關(guān)參數(shù)具有非常高的靈活性，能夠?qū)强平虒W(xué)課程相關(guān)數(shù)據(jù)進行加工、分析，并對相關(guān)實驗項目轉(zhuǎn)變提供具有針對性的服務(wù)。節(jié)約數(shù)據(jù)加工時間，提高工作效率。

1.2 技術(shù)運行穩(wěn)定仿真技術(shù)接近實物

計算機仿真技術(shù)運行過程中得到的數(shù)據(jù)具有較高的準(zhǔn)確性，能夠保證運行過程的穩(wěn)定性及可靠性。與實物模型相比，計算機仿真技術(shù)更具應(yīng)用價值，不僅在于仿真技術(shù)更加接近實物，更在于其制作費用較低，能夠重復(fù)使用，且仿真技術(shù)能夠發(fā)揮與實物展示相同的教學(xué)效果。

2 計算機仿真技術(shù)在骨科教學(xué)中的應(yīng)用

將計算機仿真技術(shù)應(yīng)用在骨科教學(xué)中，要與傳統(tǒng)教學(xué)方法充分結(jié)合，才能收到更加良好的教學(xué)效果。為此，主張堅持將探究式學(xué)習(xí)作為前提，同時兼具科學(xué)性思維，為解決理論、實踐問題奠定基礎(chǔ)。為進一步探討計算機仿真技術(shù)與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合的教學(xué)效果，選擇某學(xué)院2014年度100名骨科學(xué)生作為觀察對象，將其中50名學(xué)生作為1組，開展計算機仿真技術(shù)教學(xué)+傳統(tǒng)教學(xué)方法，其余50名學(xué)生作為2組，單純采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，觀察并比較兩組學(xué)生學(xué)習(xí)效果，進而總結(jié)計算機仿真技術(shù)在骨科教學(xué)中應(yīng)用體會，1組學(xué)生教學(xué)方法如下：

2.1 開展教學(xué)活動

2.1.1 設(shè)置教學(xué)情境：按照骨科教學(xué)大綱，臨床骨科教學(xué)重點為主要骨折類型、各種骨折類型發(fā)病機理等。如果僅僅遵照傳統(tǒng)教學(xué)方法，這些教學(xué)內(nèi)容只能依靠具有代表性的X線片來進行講解，或根據(jù)課本模式開展課程教授。那么學(xué)生只能簡單了解一些概念性的知識，無法深入掌握骨折發(fā)病機理，且缺乏立體形象的支撐，學(xué)生創(chuàng)造性思維將得到很大程度上的抑制。為此，要求教師負(fù)責(zé)設(shè)置計算機仿真教學(xué)情境，并根據(jù)學(xué)生實際學(xué)習(xí)情況開展教學(xué)。

2.1.2 仿真課件制作：為突破X線片講解的局限性，教師在開展教學(xué)時，要將計算機仿真技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)活動中。具體實施方法為：搜集正常人體不同位置骨骼CT斷層影像圖，采用有限元基本常識和逆向工程，運用骨科醫(yī)學(xué)教學(xué)專用建模軟件對CT斷層影像圖（DICOM格式）進行讀取。同時，采用閾值分割方法對股骨圖像進行詳細分割，并使用面繪制算法對股骨、股骨內(nèi)部髓腔進行三維仿真模擬。隨后，根據(jù)幾何解剖狀態(tài)，采用CAD制圖軟件對股骨假體進行設(shè)計。

2.1.3 優(yōu)化教學(xué)設(shè)計：在開展教學(xué)工作時，還要對教學(xué)設(shè)計進行優(yōu)化。例如，“骨折”教學(xué)設(shè)計為例，在仿真課件制作上，不僅綜合有限元基本常識及分析模塊，還通過模擬不同應(yīng)力狀態(tài)下人體骨骼的主要受力情況，進而進行正確計算。同時，采用后不同顏色對其進行定義和分布，進而清晰、直觀的展示出各個位置骨骼受力分布情況，幫助學(xué)生理解骨折好發(fā)位置及其力學(xué)機制，進一步掌握骨折疾病外科診療規(guī)律，為未來臨床實踐工作夯實基礎(chǔ)。另外，教師要適時對階段性學(xué)習(xí)成果進行詳細歸納，并要求學(xué)生將計算機仿真技術(shù)所學(xué)知識及成果在小組中展示。指導(dǎo)教師可組織答辯活動，通過討論、交流等方式使學(xué)生進一步深化抽象的骨科教學(xué)知識。

2.1.4 教學(xué)效果評價：開展實驗操作，進一步加深學(xué)生對計算機仿真技術(shù)下骨科知識的理解。對教學(xué)過程、教學(xué)效果進行歸納和總結(jié)，幫助學(xué)生完善專業(yè)技能，并牢固掌握仿真骨科教學(xué)模式及教學(xué)方法。設(shè)計兩份問卷，分別對1組和2組學(xué)生學(xué)習(xí)成果進行調(diào)查。要在課程開始前發(fā)放自我評定表，主要填寫內(nèi)容為思維習(xí)慣、創(chuàng)造性思維、創(chuàng)新意識等。課程結(jié)束后調(diào)查兩種教學(xué)方法對學(xué)生學(xué)習(xí)的主要影響及學(xué)習(xí)體會。

2.2 學(xué)習(xí)效果評價

相關(guān)課程完成后，對1組和2組學(xué)生進行問卷調(diào)查。其中1組50名學(xué)生均參與調(diào)查，有效問卷為50份。2組有1份調(diào)查問卷不符合規(guī)定，予以作廢，有效問卷為49份，結(jié)果見表1。

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，1組學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、協(xié)調(diào)能力、思維習(xí)慣、溝通能力、合作能力等方面均有顯著提升，且優(yōu)于2組學(xué)生。

3 計算機仿真技術(shù)在骨科教學(xué)中的應(yīng)用效果

從以上數(shù)據(jù)可以看出，將計算機仿真技術(shù)應(yīng)用在骨科教學(xué)中，能夠顯著提高學(xué)生各方面能力。

3.1 充分調(diào)動學(xué)生積極性

興趣是學(xué)生開展主動學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動力，采用計算機仿真技術(shù)立足于骨科教學(xué)實際，結(jié)合學(xué)生興趣、愛好及性格特點，合理設(shè)置教學(xué)情境。仿真技術(shù)圖文、聲像并茂，在骨科教學(xué)中，能夠使充分調(diào)動起學(xué)生的各種感官，同時組織學(xué)生在小組學(xué)習(xí)中進行合作學(xué)習(xí)，改變以往單調(diào)枯燥的教學(xué)模式，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，因此能夠提高學(xué)習(xí)積極性，加深學(xué)生對骨科知識的理解與運用。

3.2 完善教學(xué)形式

在計算機仿真技術(shù)教學(xué)下，學(xué)生可根據(jù)自身學(xué)習(xí)實際情況，來選擇適合自己的學(xué)習(xí)內(nèi)容。通過合理分組確定學(xué)習(xí)目標(biāo)，能夠不斷完善學(xué)習(xí)方法。教師適當(dāng)加強指導(dǎo)，明確教學(xué)目標(biāo)，并控制課堂討論時間，能夠進一步完善教學(xué)形式，進而提高學(xué)習(xí)效率。同時，教師根據(jù)學(xué)生對仿真教學(xué)的理解程度，正確掌握時機，引發(fā)新一輪討論。而后，對課堂學(xué)習(xí)效果做出總結(jié)，指導(dǎo)學(xué)生良性互動，使骨科教學(xué)更具針對性。

3.3 教學(xué)更具針對性

計算機仿真手段具有快節(jié)奏、信息重復(fù)性，將其應(yīng)用在骨科教學(xué)中，有利于節(jié)省教學(xué)時間，提高教學(xué)效率。同時，能夠增加師生間交流溝通，教師可及時得到學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的信息反饋，從而了解學(xué)生學(xué)習(xí)效果。在此基礎(chǔ)上，教師可根據(jù)不同層次學(xué)生，采取具有針對性教學(xué)策略，并對教學(xué)方法進行靈活調(diào)整，提高教學(xué)實效性。

4 計算機仿真技術(shù)應(yīng)用注意事項

4.1 突出教學(xué)難點與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合

傳統(tǒng)教學(xué)方法更加強調(diào)教師的講授，學(xué)生是被動地接受過程，很難真正融入教學(xué)中。要充分利用計算機仿真教學(xué)的形象性、直觀性，通過鞏固練習(xí)，加深記憶，進而將抽象知識具體化、形象化，淡化知識難點，突出教學(xué)重點，從而達到化難為簡效果，為學(xué)生掌握知識提供方便。計算機仿真技術(shù)雖然能夠改變傳統(tǒng)教學(xué)枯燥無味的弊端，進一步吸引學(xué)生的注意力。但是，若形成依賴，這種“照本宣科”的教學(xué)方法就會逐漸成為另外一種固化教學(xué)模式。因此，教師所準(zhǔn)備仿真教學(xué)案例、問題要具備典型性和代表性，利用其在教學(xué)中的優(yōu)勢與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合。

4.2 開發(fā)新型教學(xué)方法

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，不僅僅要牢固掌握骨科知識，還要結(jié)合其他醫(yī)學(xué)課程所學(xué)內(nèi)容，做到融會貫通。開發(fā)新教學(xué)方法能夠鍛煉學(xué)生交流水平，并不斷提升語言表達能力，且學(xué)生邏輯思維、創(chuàng)造性思維也會潛移默化的得到增強。

5 結(jié)束語

表1 1組和2組學(xué)生學(xué)習(xí)效果比較

骨科是醫(yī)學(xué)臨床重要學(xué)科，為社會培養(yǎng)更多專業(yè)程度高、實踐能力強的復(fù)合型骨科人才具有現(xiàn)實意義，因此要不斷加強對骨科專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)。基于計算機仿真技術(shù)在骨科教學(xué)中的突出作用，教師應(yīng)充分重視其在實際教學(xué)中的應(yīng)用程度。同時合理規(guī)劃教學(xué)方案，確定完善的教育教學(xué)目標(biāo)，并逐漸突破原有教學(xué)模式的桎梏，提高骨科學(xué)生學(xué)習(xí)效率及教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)骨科教學(xué)的專業(yè)化，培養(yǎng)出更多全能型骨科臨床醫(yī)學(xué)人才。

[1] 黃彥.“項目驅(qū)動+情景模式+真實案例”整合模式在本科生骨科教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代醫(yī)院，2011，02（15）.

[2] 王簕，張志，張亮，等.Mimics數(shù)字化軟件在臨床骨科教學(xué)工作中的應(yīng)用和體會[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2014，20（14）.

[3] 謝肇，李偉，傅景曙，等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在循證骨科教學(xué)中的應(yīng)用[J].局解手術(shù)學(xué)雜志，2014，24（12）.

[4] 鄒俊.計算機仿真技術(shù)在骨科教學(xué)中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，2013，31（13）.

章亞東（1965年-），男（漢族），湖北武漢人，博士學(xué)位，解放軍總醫(yī)院第一附屬醫(yī)院骨科主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，研究方向：骨科教學(xué)。

Teaching research based on computer simulation technology

Zhang Yadong
(The First Affiliated Hospital of General Hospital of PLA, Beijing，100048)

The full use of computer simulation technology in orthopedics teaching,providing more possibilities for creativity and orthopedic teaching.Teaching experience that computer simulation technology to provide technical guidance for the teaching and learning activities,to receive good teaching.

computer simulation technology;orthopedic teaching;teaching design