虛擬現實技術聯合SPOC在神經外科臨床教學中的應用與實踐*

嚴 峻,文 靜,黃乾榮,郭方舟,蔣 騫,凌國源,鄧 騰,莫立根△

(1.廣西醫科大學附屬腫瘤醫院神經外科,廣西 南寧 530021;2.廣西醫科大學第一附屬醫院風濕免疫科,廣西 南寧 530021)

新型冠狀病毒肺炎流行發生期間,發展“線上教學,停課不停學”是國家鼓勵的教學方式[1]。“互聯網+”和“虛擬現實系統”(VR)能快速融入線上教學[2],對神經外科臨床教學質量和操作技能的有效提升起到很好的促進作用。2013年,由加州大學伯克利分校ARMANDO FOX教授提出的SPOC是對大規模在線開放課程MOOC的改進和優化,即小型專有網絡課程,其優勢主要體現在對選課人員的限制,更具針對性,有利于課程完成度和教學目標的實現[3]。在神經外科教學中應用“SPOC+學習通”的混合教學模式[4],是本科教學改革的一次嘗試。隨著醫學新技術的發展,虛擬現實等新技術在神經外科臨床實踐中得到了越來越多的應用[5-6],作者在前期臨床和教學實踐的基礎上,創新性地提出將虛擬現實技術與SPOC教學模式相結合,應用于神經外科本科教學中,旨在發揮不同技術的優勢,探索更有效的現代神經外科教學模式,從而促進神經外科本科教學效果的提高。

1 資料與方法

1.1一般資料 選擇選擇2021年9月至2022年7月240名臨床醫學專業本科生,在廣西醫科大學附屬腫瘤醫院《外科學》各論實習,分為試驗組和對照組,每組120人,試驗組在學習通平臺上采用虛擬現實技術聯合SPOC教學模式,對照組采用傳統教學法進行臨床教學,具體方案實施及評分由各組組長負責。

1.2方法

1.2.1研究方法 試驗組采用虛擬現實系統的SPOC教學模式,將120名學生分為20個學習小組,并由學生自由選出1名組長負責活動的組織和日常管理。課程分為3個階段:課前準備,內化課堂知識,拓展課后能力。授課前,教師按照教學大綱要求,在以往的病例中選擇相應典型臨床案例,利用數字化虛擬現實系統構建1∶1現實模型,進行教學,并設計相關討論題目,使臨床案例和教學內容的重點與難點相結合。第二階段,學生在教師的指導下進行問診、體檢,并提供相應的診斷和處理意見,回答病例相關的問題。討論過程以學生為主導,教師為引導。教師在第三階段進行總結,指出學生普遍存在的問題,并用虛擬現實系統講解疾病診斷方法和選擇治療方案的原因,詳細講解涉及知識點的難點。作者采用廣西醫科大學附屬腫瘤醫院神經外科典型動脈瘤患者影像資料作為虛擬現實模型的數據來源,依照動脈瘤發生部位、動脈瘤大小、瘤頸比分別入組,建立典型病例數據庫,采用標準化分組,格式為DICOM,通過MIMICS17.0軟件重建顱內動脈,導出格式為STL文件,選取各組典型病例,利用3D打印機(XYZPRINTING)打印顱內血管模型。

對照組采用傳統教學方法[7]。即以教師講解為主的學習方法,按照課程大綱的要求對知識點進行全面詳細的講解。

1.2.2效果評價 本學期末教研室將采取理論閉卷和臨床技能2種考核形式,各占50%的計分方法,對試驗組和對照組進行綜合考核;采取問卷形式對2種教學方法進行滿意度測評,測評內容包括,學習動機調查表:(1)理論大課內容是否能較好地理解;(2)能不能喚起學習外科學的興趣;(3)自主學習能力能否得到鍛煉;(4)是否喜聞樂見的教學方式;(5)臨床效率能否提高;(6)對所學領域前沿知識的了解程度。學習策略調查表:(1)是否符合一般方法;(2)是否需要學習求助;(3)是否需要安排學習計劃;(4)是否有利于學習總結;(5)學習評價如何;(6)學習管理。此次評估調查共發出120份,全部回復率為100%。

2 結 果

2.1一般資料 試驗組120名學生,其中男生68名(占56.67%),女生52名(占43.33%)。對照組120名學生,其中男生65名(占54.17%),女生55名(占45.83%)。試驗組入學成績62～95分,平均分為(87.60±8.25)分;對照組入學成績65～92分,平均分為(82.6±12.48)分;兩組在學習能力方面、年齡、性別、家庭籍貫、入學成績比較,差異均無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 兩組研究對象一般資料比較

2.2期末考核成績結果 試驗組學生的理論成績和技能成績均優于對照組,差異均有統計學意義(P<0.05)。見表2。

表2 兩組學生外科學理論和臨床技能考試成績比較分)

2.3教學滿意度問卷調查結果 在學習動機方面,從理論和實習緊密度程度,喚起學習外科學的興趣,自主學習能力能否得到鍛煉,喜聞樂見的教學方式,臨床效率能否提高,對所學領域前沿知識的了解程度等子條目,試驗組均優于對照組,差異均有統計學意義(P<0.05)。見表3。

表3 兩組學生自主學習量表評分比較分)

在學習策略方面:試驗組在學習總結方面與對照組比較,差異無統計學意義(P>0.05);在其他子條目方面(一般方法、學習求助、學習計劃安排、學習評價、學習管理),試驗組均優于對照組,差異均有統計學意義(P<0.05)。見表4。

表4 教學問卷調查結果效果評價-兩組學生學習策略量表評分比較分)

3 討 論

新型冠狀病毒感染的肺炎疫情期間,學校呼吁全校師生員工在做好防護保證健康的情況下,確保“停課不停學不減效”[1]。本科教學是教學的重中之重,因此,發展“線上教學,停課不停學”是國家鼓勵的教學方式,廣西醫科大學附屬腫瘤醫院在數字化虛擬現實系統指導手術的前提下,更進一步將該技術應用于本科臨床見習教學實踐中,其能快速融入SPOC線上教學,有效地提高神經外科臨床教學質量及操作技能。本科醫學生經過模型講解、要點傳授、親手操作等比例模型,從中體會手術的得與失,使之盡快掌握的技術要領[8]。本研究結果顯示,經過新方法的訓練,本科醫學生對腦血管病的解剖、支架植入等技術在短期內就能達到熟悉程度。因此,將虛擬現實技術聯合神經外科學SPOC的教學模式運用于神經外科本科臨床見習教學實踐中是切實可行且效果明顯的。目前,國內較早在教學實踐中應用虛擬現實系統的有楊治榮等[9],他們成功構建了側腦室模型的數字化虛擬現實系統,使學生對側腦室不規則的形態有了深刻認識。李珍珠等[10]將數字化虛擬現實系統應用于臨床顱內動脈瘤教學中,將數字化虛擬現實系統模型與傳統影像作對比,取得了較為滿意的成果,他們的結論認為,數字化虛擬現實系統教學更利于提高臨床醫學生對顱內動脈瘤的理解,并可在臨床教學中加以推廣。侯洋等[11]采用數字化虛擬現實系統技術,結合骨科臨床教學,幫助學生在較短的時間內,通過建立骨骼三維立體模型、實現對手術方案及手術技巧的全面理解,掌握脊柱骨科疾病。

我國腦血管病發病率呈逐年上升趨勢,腦血管病往往以腦動脈瘤和動靜脈畸形為主,需要手術治療,由于顱內血管走形的復雜性和多變性,術中一旦操作失誤,極易損傷腦部血管,輕者造成癱瘓,重者可導致患者腦梗死大面積發生或腦動脈瘤破裂,直接導致患者死亡。所以,對神經外科本科臨床見習醫學生的教育就變得非常重要[12]。

目前,神經外科本科臨床見習教學和手術技能培訓存在著很大的局限。傳統教學方法只能是對著解剖圖譜或者標本講解各種手術技術,而臨床實習中,年輕醫師只能經過長時間的手術觀摩后,在經驗豐富的高級別醫師的指導下進行手術操作,但是醫院要為患者負責,不可能頻繁地讓低年資醫師進行較為危險的手術操作,以免對患者造成損傷。因此,在臨床教學中,年輕醫師很難理解手術方案,這限制了年輕醫師的成長。

利用計算機斷層掃描(CT)和磁共振成像(MRI)采集的原始數據,經過處理后的2D圖像可以轉換成3D圖像[13]。廣西醫科大學附屬腫瘤醫院的教師可以利用虛擬現實技術聯合SPOC的教學模式為學生提供一個方便,直觀、體驗感強的個性化學習平臺,以高度逼真和精確的形式呈現內部結構,手持傳感器模擬手術刀解剖人體完整內部結構的整個過程[14]。醫學生在傳統手術中無法獲得的寶貴經驗和財富,可以在虛擬現實教學模式中實現,讓醫學生直接在現實模擬平臺上進行關鍵手術,親身感受主刀的視野。這項技術能讓本科學生縮短培訓時間,盡早更好地理解和掌握手術原理和相關手術技巧[15]。因此,虛擬現實技術聯合SPOC教學模式,能將體驗感有效融入線上教學,彌補了線上教學缺乏直觀性和體驗感的不足,既符合國家目前鼓勵的教學模式,又能提高教學效果。

本研究中,雖然試驗組的考試成績和問卷滿意度調查均高于對照組,但研究存在一定缺陷:一是所納入的研究樣本數量較少,存在采樣偏差的可能,需要進一步在RCT研究中采用大樣本進行核實。二是評估制度不夠健全,自行制定的問卷調查在科學性上有一定欠缺。以往的評價體系是通過期末考試+問卷調查為主,缺乏統一的科學標準和大規模的問卷調查,因此,目前對于數字化虛擬現實系統教學評價體系尚無統一標準。

總之,虛擬現實技術聯合神經外科學SPOC的教學模式能快速融入線上教學,不再受時間和空間的限制,本教學研究表明,對神經外科實行虛擬現實技術聯合神經外科學SPOC的教學模式后,本科醫學生能更好地掌握本科醫學知識并應用于今后的臨床中。