三維打印模型結(jié)合PBL教學模式在泌尿外科臨床教學中的價值分析

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習（PBL）方法相結(jié)合在泌尿外科臨床教學中的效果。方法：選取60名在西安交通大學第一附屬醫(yī)院泌尿外以臨床實習學生為研究對象。將所有學生隨機分為實驗組和對照組。面向?qū)嶒灲M學生實施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，對照組采用常規(guī)教具+多媒體配合PBL教學.學習結(jié)束后，分別對兩組學生進行考核和問卷調(diào)查，評價教學效果。結(jié)果：實驗組學生在泌尿系統(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教學的模式，有助于加強對泌尿系統(tǒng)疾病的學習和理解，獲得了較好的教學效果，在醫(yī)學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、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醫(yī)學院首先提出并應(yīng)用的一種基于問題的學習方法.其核心模式是教師提問，不斷激勵學生思考和探索，讓學生自己分析問題，學習解決該問題所須的知識，最終一步步解決問題[2]。但同時，PBL教學模式也存在一些不足，學生獨立查閱相關(guān)信息以加強基礎(chǔ)知識的學習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，這就要求學生進行學習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課教學質(zhì)量，筆者在標準化的PBL教學模式下引入三維打印模型，兩者的結(jié)合可以提高學生的學習興趣，激發(fā)學生的空間思維能力，進而提高臨床教學質(zhì)量。使得在泌尿外科臨床教學中取得了滿意的效果。現(xiàn)介紹如下。

一、研究對象與方法

1.研究對象

選擇2014—2015年在西安交通大學第一附屬醫(yī)院泌尿外科實習的臨床醫(yī)學專業(yè)學生60人為研究對象。并且采用隨機分組的方式將所有學生分為實驗組和對照組，并且每組有學生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30人，采用常規(guī)教具+多媒體配合PBL教學30人。兩組學生在性別、年齡以及既往課程進度等方面經(jīng)統(tǒng)計學檢驗，無統(tǒng)計學差異（P>0.05）。教學老師由具有多年教學經(jīng)驗的西安交通大學醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院泌尿外科外科主治醫(yī)師擔任，并經(jīng)集體備課及PBL教學方法培訓(xùn)后進行教學。

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教學的30人作為實驗組，常規(guī)教具+多媒體配合PBL教學的30人作為對照組。 根據(jù)實習大綱要求，分別進行為期8周12課時的臨床試驗教學工作。

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教學內(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)演示進行教學；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)演示進行教學。④所有學生均應(yīng)用PBL教學模式進行帶教：提前1周時間為學生準備2-3個與將要教學內(nèi)容緊密聯(lián)系的典型病例并提出相應(yīng)問題。考核通過客觀和主觀兩種形式的評價。客觀評價包括：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，包括學習興趣、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)過程的認識、教學滿意度等六個方面。

二、結(jié)果

1.臨床考核成績

實驗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：實驗組在學習興趣、解剖結(jié)構(gòu)的掌握、手術(shù)方案的選擇及手術(shù)過程的認識三個方面的提高優(yōu)于對照組，而在疾病的病理特征認識、疾病的診斷及鑒別診斷兩個方面無明顯差異。

（2）對教學模式滿意度的評價

通過使用三維打印模型結(jié)合PBL教學模式的教學方法，實驗組學生的非常滿意度70%，滿意度為 20%；對照組學生對傳統(tǒng)的標準化PBL教學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。對于剛接觸臨床實習的醫(yī)學生來說，學習難度較大。同時由于手術(shù)的無菌要求又無法讓所有的臨床實習學生參與每個手術(shù)的過程。傳統(tǒng)的教學方法[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，學生可以跟隨老師的思維進行學習。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，導(dǎo)致許多實習生進入泌尿外科實習感到收獲很少。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，激發(fā)學生的學習積極性，培養(yǎng)學生在有限的實踐時間內(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60年代在加拿大麥克馬斯特大學醫(yī)學院首次提出并應(yīng)用于教學中，它旨在將基礎(chǔ)科學和臨床問題結(jié)合起來，為學生提供提問和參與討論的機會。并在醫(yī)學生中開發(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教學模式迅速引入歐洲、美國等發(fā)達國家并得到快速、蓬勃的發(fā)展。到1991年，美國已有100多所醫(yī)學院采用PBL教學模式，教學效果良好。哈佛大學醫(yī)學院等著名大學已全部采用PBL教學模式進行授課[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)學院采用了PBL教學模式，而這一數(shù)字還在不斷增加[6]。PBL在中國的引進時間晚于歐美和日本。1986年，上海第二醫(yī)科大學和西安醫(yī)科大學率先引入PBL教學模式。PBL將疾病基礎(chǔ)問題和臨床實踐相緊密結(jié)合，倡導(dǎo)以學生為中心，教師為主導(dǎo)的小組討論教學。PBL是一個由8到10名學生和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行討論。討論的重點是把學習放在目的明確、相對真實的問題情境中，使學習者能夠理解問題背后的科學知識，并在學習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)學生理解、分析和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的自主學習能力、實踐能力和團隊精神[7]。PBL是一種基于建構(gòu)主義認識論的課程設(shè)計。只有根據(jù)其本身獨特的課程設(shè)計策略，才能在教學活動中體現(xiàn)其積極的意義和價值[6]。 但是，PBL教學作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)過程， 在實際的應(yīng)用當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生組成[8]。與傳統(tǒng)的教學模式相比，對教師的需求明顯增加。此外，教師作為PBL教學的組織者和引導(dǎo)者，大部分教師沒有接受嚴格規(guī)范的PBL教學模式的訓(xùn)練，對這種新的教學模式也并非完全了解。還有很多爭論和質(zhì)疑，這對PBL教學的質(zhì)量產(chǎn)生了很大的影響。同時，PBL教學模式的實施需要制定相應(yīng)的教學計劃，而這部分還存在缺失，使得PBL教學的實施十分困難。（2）與PBL教學模式不配套的相應(yīng)教學條件，PBL教學強調(diào)學生的自主學習和小組討論。學生需要通過各種渠道收集相關(guān)文獻（包括網(wǎng)絡(luò)、書籍、期刊、實驗室資源等），許多醫(yī)學院校往往無法保障具備充足的教學資源。（3）沒有形成合理的教學評價體系。一項教學改革能否順利進行，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是對新的教學改革系統(tǒng)進行考核和評價。目前PBL教學沒有與之相應(yīng)的考核方法，依然沿用過去的評估方法， 這使得學生很難在短時間內(nèi)認識到傳統(tǒng)教學與PBL的不同之處。同時，學生可能會認為PBL只會增加學生的負擔，而不會享受PBL的好處。不愿積極配合進一步實施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，在教學過程中不僅要求學生們掌握基礎(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)學教學之中。三維打印技術(shù)已成為泌尿外科領(lǐng)域的一個研究熱點。三維打印技術(shù)可以準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)學教學的進行，同時有效地解決人體管道鑄型標本耗費大及不可重復(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)方案進行精確分型，可對某些特殊、困難手術(shù)的術(shù)前計劃進行討論甚至提前模擬手術(shù)操作，評估術(shù)中可能存在的風險，預(yù)測手術(shù)效果等，極大提高手術(shù)成功率，其醫(yī)學應(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教學模式，解決了在本專業(yè)課在教學過程中存在的諸多困難，彌補了PBL教學模式自身的不足。相對于傳統(tǒng)的PBL教學模式而言，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)動學生學習的積極性和參與度，培養(yǎng)學生主動提出問題和解決問題的能力。使學生更易掌握相關(guān)臨床知識，有利于提高學生的臨床思維能力和實踐能力，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，學生對三維打印模型結(jié)合PBL教學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物接近，但兩者間仍存在差異，仍然只能作為實物的參考；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)仍無法充分在教學中普及。綜上所述，三維打印模型與PBL教學模式相結(jié)合，可以提高泌尿外科臨床教學的教學效果。，值得進一步的深入研究與實踐推廣。

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