CBL教學結合VR技術在骨科實習臨床教學中的 應用

劉鐵龍 白廣建 王靜 信保全 肖建如

[摘要] 目的 探討骨科臨床帶教中采用VR技術結合CBL教學法的學效果。方法 2018年9—10月在骨科進行本科實習的實習生被隨機分為實驗組和對照組，每組20名。實驗組采用CBL教學（Case-Based Learning，CBL），對照組采用傳統的講授式教學（Lecture-Based Learning，LBL）。2周后，利用理論知識考核進行學習效果的評估，利用調查問卷的方式對教學模式滿意度進行評價。結果 實驗組在理論知識考核和調查問卷中分數均較傳統教學組高，差異有統計學意義（P<0.05）。結論 VR技術結合CBL教學法在骨科臨床教學中可以取得良好的教學效果和教學滿意度。

[關鍵詞] 骨科;教學;VR;CBL;臨床實習

[中圖分類號] R-4 [文獻標識碼] A [文章編號] 1672-5654（2019）05（c）-0133-03

[Abstract] Objective To explore the effect of using VR technology combined with CBL teaching method in clinical teaching of orthopedics. Methods Interns were randomly divided into the experimental group and the control group， with 20 students in each group from Septmber to October 2018. The experimental group used CBL teaching（Case-Based Learning， CBL）， and the control group used traditional Lecture-Based Learning（LBL）. After 2 weeks， the theoretical knowledge was used to evaluate the learning effect， and the questionnaire was used to evaluate the satisfaction of the teaching model. Results The scores of the experimental group in the theoretical knowledge assessment and questionnaire were higher than those in the traditional teaching group， which was statistically significant（P<0.05）. Conclusion VR technology combined with CBL teaching method can achieve good teaching results and teaching satisfaction in orthopedic clinical teaching.

[Key words] Orthopedic; Teaching; VR; CBL; Clinical practice

VR由虛擬和現實這個詞的第一個字母組成。虛擬現實技術是指通過多媒體技術和仿真技術相結合的視覺，聽覺和觸覺整合的虛擬環境，使用者能夠以自然的方式體驗虛擬環境中的對象并與之交互，從而創造一個身臨其境的環境[1]。隨著VR技術的進步與普及，現已被運用到各個領域。近年來，VR技術逐漸進入醫學領域，其在醫學中的應用具有重要意義[2]。其在虛擬手術系統[3]、虛擬醫學教育[4]、虛擬臨床應用、虛擬遠程醫療、虛擬軍事醫學[5]、虛擬傷害醫學[6]等方面展示出了十分重要的作用。VR在醫學教學過程中的作用，充分體現了人機交互和真實感，作為正在發展起來的研究方向，是集醫學、生物力學、機械學、材料學、計算機圖形學、計算機視覺、數學分析、機械力學、材料學、機器人等諸多學科為一體的新型交叉研究領域[7]。

CBL（Case-Based Learning， CBL）是一種基于案例討論的教學模式，在過去30年中受到全世界高校的關注，并且相對成熟[8]。隨著我國教學改革的不斷深入，我國許多醫學院將這種以討論為基礎的教學模式作為教學改革的重要內容之一，并得到了廣泛的實施[9]。

骨外科學是一個高度專業化的臨床學科，具有深厚的理論知識和復雜的技術操作。熟練掌握解剖學知識是學習骨科的先決條件。然而，在骨科解剖學中，骨骼、肌肉、血管及神經解剖，位置和鄰接是復雜和抽象的，并且記憶是困難的。目前的骨科的臨床實習教學仍以教師講授為主，而本應該作為學習主體的學生只能被動接納知識，缺乏對獨立分析、解決問題能力的培養。基于骨科知識繁多，手術方式多種多樣，通過傳統教學方式進行教學講解，常常達不到滿意效果，為提高教學質量及學生對課程滿意度，該研究中，針對骨科的學科特性和傳統教學存在的問題，筆者采用VR技術與CBL教學法相結合的新型教學方法，對臨床學生進行骨科知識及手術教學講解并進行效果分析及評價。報道如下。

1? 資料與方法

1.1? 一般資料

選取2018年9—10月在本院骨外科進行臨床實習的學生40名作為研究對象，將其隨機分為實驗組和對照組。其中，實驗組20名，平均年齡為（22.3±0.5）歲。對照組20名，平均年齡為（22.4±0.8）歲。所有學生都系統地學習了與骨科相關的基礎和臨床理論課程并通過了入組考核測試。兩組之間的入組考核得分、年齡和性別等資料差異無統計學意義（P>0.05），具有可比性。

1.2? 研究方法

兩組學生由同一組骨科高年資醫師教授授課，兩組學生均選取第8版《外科學》作為統一教材。對照組使用傳統模式進行教學，即教師指導學生以幻燈或教學視頻的形式關注疾病、病因、病理生理變化、臨床表現、鑒別診斷和治療原則的概念。然后帶領學生到病房，展示病史、體檢、閱讀影像資料，最后提出診斷和治療意見。實驗組：使用VR技術結合案例方法進行教學。在教學前讓學生對病例進行提前預習，針對該病例既往病史、影像等進行討論，并運用VR技術掌握相對應的骨科解剖，學生佩戴VR一體機觀看主刀進的行真實手術，通過VR眼鏡全方位地透過立體視角真實體驗手術操作，由此進一步聯系暴露、縫合、掌握解剖結構中骨骼、肌肉、血管、神經解剖結構、位置和毗鄰關系及手術入路、手術操作角度、方法等知識，不遺漏任何細節。

1.3? 評價方法教學評價

授課結束后，從以下兩點綜合評價了VR技術與CBL教學方法相結合的新教學方法的教學效果。①理論知識考核：在完成大綱要求的內容學習后，選取臨床病例，設計問題并對在骨科實習的本科生采用統一命題的閉卷考試;②問卷調查：主要從提高學習的積極性、提高自主學習能力、于提高學習效率、學習模式新穎性、知識點的理解程度、課程參與度、培養臨床思維能力等7個方面進行調查，滿分10分，采用無記名方式收集問卷并分。

1.4? 統計方法

數據由SPSS 20.0統計學軟件分析和處理。計量資料采用（x±s）表示，進行t檢驗，P<0.05為差異有統計學意義。

2? 結果

從理論知識考試成績看，實驗組實習生的平均分為（87.2±9.479）分，明顯高于對照組的平均成績（75±10.789）分，差異有統計學意義（P=0.001，P<0.05），見表1，表明VR技術與CBL教學法相結合的新型教學方法有助于本科實習生理解和掌握所學骨科理論和臨床知識。兩組學生調查問卷評分比較，在提高學習的積極性、提高自主學習能力、于提高學習效率、學習模式新穎性、知識點的理解程度、課程參與度、培養臨床思維能力等方面，實驗組教學效果均明顯優于對照組，差異有統計學意義（P<0.05），見表2。

3? 討論

骨科學習具有涉及知識面廣、實踐性強的特點，實習期間要求掌握骨科常見病的診治原則、查體、治療方法。而一般學生進入骨科實習時間較短，達到上述要求確實存在一定困難。短期內學生無法熟練掌握疾病的診斷、治療，再加閱片能力、查體、診斷等學習相關知識的能力有限。在醫學教育中的整個過程中，臨床實習是醫學生將理論向臨床、醫學生向臨床醫師過渡的重要階段，這里他們即將面對紛繁復雜的病例，這就要求學生轉變學習方法和思維方式。加強醫學生臨床技能和臨床思維訓練是臨床醫學教學的重點和問題[10]。CBL教學方法起源于20世紀20年代，哈佛商學院以CBL模式將企業管理的真實事件作為討論式教學取得了很好的效果。CBL教學方法在20世紀80年代開始受到教育和培訓領域的關注，后來在醫學、法律和管理教育領域中得到推廣[11]。基于案例學習（CBL）的教學方法是基于典型案例，以問題為基礎，以學生為主體，以教師為主導的教學方法，可以充分調動學生的學習積極性。通過典型案例，學生將能夠通過全面提高理論，實踐和知識整合能力來提高自身素質。CBL教學法廣泛應用于我國醫學教學，特別是臨床醫學教學，是培養醫學生的重要方法。

VR（虛擬現實）教學環境是一個相對復雜的系統，由三部分組成：VR眼鏡、處理器和教學軟件。VR眼鏡相當于電腦的顯示器;處理器相當于計算機的主機，并在VR教學中處理相關數據;教學軟件是VR教學的核心。這種技術通過模擬人的視覺、聽覺、觸覺及力反饋等，利用計算機圖形技術、仿真技術以及顯示技術等，實現人們與機器的實時交互，讓使用者“身臨其境”[12]。由于VR技術虛擬的場景逼真，學生置身于虛擬的3D醫學環境中，對學生從視覺、聽覺、觸覺、心理4個方面感官沖擊力強刺激，同時VR技術能使復雜的問題變得簡單、抽象的內容變得形象，有助于學生加深理解。近年來，VR技術的愈發成熟，使得它被廣泛應用于教學中，并取得了良好的教學效果[13-14]。

心理學理論認為，滿足個人的基本需求有助于刺激更高層次的需求。醫學教育應結合學生的需求和教學目標，激發學生的學習興趣。在骨科實踐教學中，將CBL教學模式融入虛擬教學手段，如虛擬人的特征設計（形狀，動作等），聲音效果，力反饋等設計，進入具體案例為了讓學生更直接地面對疾病，CBL教學方法中的問題更直觀地呈現給學生，這使學生更加渴望并更加了解疾病的知識。

目前的VR教學系統主要聚焦于手術視頻的使用及人體解剖圖像，后期我們將進一步研發其沉浸式操作功能，通過VR技術與力反饋技術的有效結合，不僅僅能夠實現切開、縫合、骨折復位內固定、脊柱椎弓根置釘等骨科開放手術的操作模擬，還能實現關節鏡、椎間孔鏡等孔鏡手術的模擬，使其對于手術操作的理解更直觀、更深刻。采用現代主動力反饋技術令操作模擬的視野和感覺與真實的手術相同，通過演練真實的手術流程，沉浸式學習可使學生對骨科手術產生更深刻的影響。

4? 總結

雖然VR在醫學領域的情況處于探索和摸索的初始階段[2]，但虛擬實驗教學與CBL教學相結合在醫學教育中的應用彌補了傳統醫學教育的不足。同時，兩種教學模式相輔成。為醫學教育提供了新思路，構建了新的平臺。

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（收稿日期：2019-02-23）

[作者簡介] 劉鐵龍（1974-），男，山東濟南人，博士，副教授，研究方向：骨腫瘤相關臨床和基礎研究。

[通訊作者] 肖建如（1963-），男，江西鷹潭人，博士，教授，研究方向：骨腫瘤相關臨床和基礎研究，E-mail：dr_xjr@163.com。