“互聯網+”教學模式在臨床骨科教學中的應用進展

程麗佳 劉志萍 鐘靈允

[摘要]《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》提出到2020年基本實現教育現代化、加快人力資源強國的筑成。因此教育部對全國各省高校教育實施提出高要求，其醫學教育在“互聯網+”模式下發生從傳統被動式教學到學生主動學習的轉變，突破傳統教育的時空限制，去適應快速發展的創新信息時代及符合各高校醫學人才培養的金標準。本文以“互聯網+”教學模式應用于臨床教學為主線，分別闡述醫學三維圖像、醫學生物力學建模仿真技術及醫學虛擬現實技術幾種“互聯網+”教學模式在臨床骨科教學中的應用及與傳統教學融合實現創新教育的實效，為臨床骨科教學模式創新提供參考。

[關鍵詞]傳統教育;“互聯網+”;教學模式創新;骨科教學;高等教育

[中圖分類號] R642? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1674-4721（2020）9（b）-0171-04

Application progress of "Internet+" teaching model in clinical orthopedics teaching

CHENG Li-jia1，2? ?LIU Zhi-ping1，2? ?ZHONG Ling-yun1

1. School of Nursing， Chengdu University College of Medicine， Sichuan Province， Chengdu? ?610106， China; 2. Affiliated Hospital of Chengdu University， Sichuan Province， Chengdu? ?610081， China

[Abstract] The National Medium- and Long-Term Educational Reform and Development Guideline proposes to basically realize the modernization of education and accelerate the building of a country with strong human resources by 2020. The ministry of education has put forward high requirements for higher education nationwide， and the medical education has changed from the traditional passive mode to the student initiative mode under the model of "Internet+". In addition， medical education should break through the time and space limitation of traditional education， to adapt to the rapid development of the innovative information age and meet the gold standard of medical personnel training. This paper focuses on the application of "Internet+" mode in clinical teaching， discusses the effectiveness of innovation education with integration of medical three-dimensional image， medical biomechanics modeling， simulation technology and medical virtual reality technology and traditional teaching in clinical orthopedics teaching， so as to provide reference for clinical orthopedic practice teaching.

[Key words] Traditional education; "Internet+"; Innovation of teaching mode; Orthopedic teaching; Higher education

臨床醫學是醫學生進入臨床為患者診斷和治療疾病的強實踐性專業，其教學實踐是培養學生人文道德、職業素養的關鍵[1]。隨著“互聯網+”網絡時代的不斷發展，我國各高校教學方法不斷進行探索和改革，臨床實踐教學模式在各種新方法和新技術的融合下，增強學生自主學習積極性，培養高素質、高能力型醫學人才[2]，使傳統被動式學習逐漸轉變為以學生為核心的自主式臨床學習[3]。骨科是研究骨骼肌肉系統病理、生理、藥理等性質及相關臨床操作的外科型特點鮮明的復雜性學科[4]，涵蓋內容廣泛，同時也是各大醫院常見的科室之一。其實踐性極強，對醫學生的辨識及動手操作能力要求極為嚴格，但臨床學生在校專業課教學以理論為主，對骨科疾病處于抽象概念了解階段，導致絕大多數學生進入臨床面對患者無法開展疾病檢查，因此對于骨科的教學和學習成為教師和學生的一大挑戰。自2015年第十二屆全國人大三次會議的政府工作匯報中提出了“互聯網+”行動計劃，將“互聯網+”和醫療相結合，以互聯網為基礎，借助于IT、計算機網絡等建立信息醫療實踐教學[5]，引入個性化、開放式、多元式的高質量的醫學教育[3]，突破傳統教學時空及資源限制，使得臨床骨科教學及醫療取得新的突破及進展。數字醫學技術是當前“互聯網+”教學模式在醫學教育中的主要實施載體，最廣泛應用的有醫學三維圖像、醫學生物力學建模仿真技術及醫學虛擬現實技術三種形式，采用了理論知識融合互聯網絡技術，化抽象為具體，進而高效突破教學難點，實現高效率、高質量教學。本文以“互聯網+”教學模式應用于臨床教學為主線，分別闡述醫學三維圖像、醫學生物力學建模仿真技術及醫學虛擬現實技術“互聯網+”教學模式在臨床骨科教學中的應用及與傳統教學融合在創新教育中的實效，為臨床骨科教學模式創新提供參考。

1臨床醫學課堂現狀研究

培養高起點、高水平、潛力大的醫學人才是各醫學院校的教學目標，而學生主動參與學習及實踐是掌握知識及體現能力的關鍵[6-7]。目前我國各大醫學院校醫學生臨床教學及實踐存在諸多問題，導致人才質量直線下降[8]。而學校、教師及學生各自之間的因素及三者之間的相互聯系是影響高水平教學、高效率學習進行的關鍵所在[9]。有研究調查數據顯示，當前醫學課堂上存在嚴重問題，約90%學生上課積極性低，近95%的學生因課堂形式單一學習效率低下。其中絕大部分學生以課下找資源學習為主[10]。醫學知識抽象難懂，單一的理論知識學習與醫院臨床實踐脫離，在見習及實習過程中，教師設計的臨床實踐課程可能與實際相悖[7，11]，導致學習實效性降低。醫學生實踐能力決定了臨床的工作質量，對提高醫療水平、維持良好醫患關系有重要作用，因此解決目前醫學課堂現狀，創新教學模式是當下的主要任務。

2“互聯網+”教學模式在醫學教育中的應用

知識創新是社會持續發展的關鍵，隨著技術的不斷發展，新一代信息技術發展催生了創新2.0，服務于技術創新發展的新形態，重塑物聯網、云計算、社會計算、大數據等形態，推動知識社會以用戶創新、開放創新、大眾創新、協同創新四大特點高速發展[12]。在知識創新2.0的推動下，2015年李克強總理提出“互聯網+”計劃，“互聯網+”是創新發展新形態，應用于互聯網和其他傳統產業之間，將開放、平等、互動等現代化發展理念與傳統觀念相融合，經大數據的高效分析和整合，通過改變生產方式、產業結構等內容，來增強各方面的發展動力、提升發展效益[5，12]。黨的十九大報告中，習近平總書記強調實現中華民族偉大復興的基石在于加快教育現代化，辦好人民滿意的教育[13]。為響應這一號召，各教育部門將“互聯網+”教學模式廣泛應用于教育當中，使得“互聯網+”教育、“互聯網+”醫療等新形勢逐漸趨于完善，目前應用較為廣泛的主要有醫學三維圖像、醫學生物力學建模仿真技術及醫學虛擬現實技術等，這些技術在醫學教育中發揮著重要作用，將抽象理論知識具體化，傳統教學與互聯網絡相結合，達到多元化開放性教育，增強學生自主學習積極性及實效性[2]。

2.1醫學三維圖像在骨科教學中的應用

骨科臨床操作性強，外科學是特點鮮明的一門學科，涵蓋病理生理及解剖方面相關知識;骨科學，是醫學的一個專業或學科，專門研究骨骼肌肉系統的解剖、生理與病理，運動藥物、手術及物理方法保持和發展這一系統的正常形態與功能，及治療該系統傷病[4]，骨科學教學及骨科臨床實踐都要求醫學生及醫生熟練掌握相關的組織結構及病理發生狀況。教會學生對骨骼疾病的診斷，理解疾病發生，并做出治療方案。單一的傳統理論教學不能解決骨科相關學習內容的抽象難懂性，會極大降低教學質量和學習質量，因此骨科相關教學模式創新是改善學生學習效果的一大挑戰。近年，在不斷發展的“互聯網+”教學模式下，數字醫學技術逐漸引入醫學教育當中，醫學三維圖像是目前國際醫學影像領域最活躍的數字醫學技術，真實直觀地呈現物體結構、病變組織空間信息[14]，將抽象難懂的知識具體化，使臨床教學生動形象、直觀高效。三維圖像教學融于傳統課堂教學當中，將臨床骨科常見的疾病通過計算機掃描轉成三維圖像，可展示立體模型，逐層解析，以增強學生對于相關知識的邏輯整理，如骨折的解剖基礎講解，通過三維圖像將周圍血管走行及分布神經表現清楚，彌補了平面圖的缺陷。黃義星等[15]利用三維圖像動畫模型獲得良好的骨科教學效果。漆白文等[16]采用數字虛擬技術與骨科教學相結合，利用多種軟件呈現三維圖像及動畫，通過聲、光、影有機結合提升教學效果。何凱等[17]使用三維圖像動畫制作技術進行課堂改革教學，與傳統教學方法對比，教學改革組的學生理論知識考核、教學滿意度均高于對照組。趙鵬等[18]通過研究調查三維人體解剖軟件在骨科教學中的實效，發現三維軟件利用三維圖像原理，學生更易接受授課方式，學生對骨科疾病和手術入路理解更加深入。實踐證明數字醫學技術應用于醫學教育有助于提高學生學習效率及教師教學效率。

2.2醫學生物力學建模仿真技術在骨科教學中的應用

生物力學為生物醫學工程及骨科的重要分支，用于解釋人體的生理和病理現象[19]。在臨床骨科教學中，采用生物力學解釋疾病發生機制及治療措施選擇合理性為易忽視的問題[20]，從而造成骨科教學質量差。王向陽等[21]建立了骨科生物力學實驗室，配合教學，利于對骨科力學性質及疾病發生機制的理解，有效激發學生的學習熱情，提高骨科教學質量。有限元法是生物力學建模仿真技術的主要方法，使人體生物力學建模趨向完善[22]。魏高峰[23]建立了個人骨骼肌系統力學平臺，在進行人體骨骼肌系統建模中，建立了有限元模型的肌肉載荷集，模擬應用于模型彎腰搬物動作得以驗證平臺可靠性。陳偉等[24]建立了女性盆地肛提肌有限元模型，王寶珍等[25]建立了豬后腿本構模型獲取相關參數，為模擬領域提供可靠理論依據，并著力于骨科相關研究學習當中。Bartlett等[26]研究表明，自2004～2016年間共發表31篇相關醫學建模仿真技術在骨科教學及手術中的文章，反復表明該技術在骨科中的重要應用。

2.3醫學虛擬現實技術在骨科教學中的應用

虛擬現實技術是圖像技術和生物力學領域迅猛發展的產物，本質是通過操控反饋設備、三維重建及人機交互，實時獲取手術臺上醫師對患者的診療行為，將其數字化，再投影，使用排演程序對虛擬人遙控開刀的動畫[27-30]。該數字醫學技術被廣泛應用于臨床，韓曼曼等[31]對骨折患者的足踝進行三維重建，將處理后的三維模型導入虛擬現實系統中，進行模擬手術，幫助醫生選擇手術入路和接骨板的種類、位置及方向，效果良好。楊波等[32]采用南方醫科大學虛擬人數據集，完成腰4～5錐體及周圍結構的三維重建及可視化研究，結果顯示，數字化虛擬腰椎可真實地顯示腰椎及其周圍組織的重要結構，為腰椎解剖學、個性化診療規劃提供了形態學依據。同時不斷地有研究證明虛擬技術學習及培養的技能可以高質量的應用在救治患者當中[33]。Vaughan等[34]開發了包含各種體重指數（body mass index，BMI）組織層厚度的患者特異性體型圖形模型，特定患者的建模是通過模擬器來演示的，其中包括定制制造植入體組件以適應個別患者的能力。近年來，虛擬現實技術也逐漸引入醫學骨科理論教學課堂中，Ammanuel等[35]通過建立虛擬現實技術建立三維模塊應用于骨科放射影像教學中，增加了教育的用戶交互性，表明對三維空間解剖結構的直觀理解，增強了醫學生、住院醫生和患者的學習體驗。Wang等[36]研究表明，骨科教學課堂中使用虛擬現實技術有潛力提高臨床知識以及正確管理骨科患者。同時，蒙德鵬等[37]通過對虛擬現實技術在骨科臨床帶教中的作用進行評估，發現虛擬現實技術結合傳統教學較單純傳統教學方法效果更佳。以上研究均證明，虛擬現實技術的應用極大地促進了醫學教育的高效革新，可做到無阻礙、任意角度的觀摩和實踐學習。

[24]陳偉，吳立軍，嚴志漢，等.老年健康女性盆底肛提肌有限元模型的建立及意義[J].生物醫學工程學雜志，2011， 28（5）：927-931.

[25]王寶珍，胡時勝.沖擊載荷下豬后腿肌肉的橫向同性本構模型[J].爆炸與沖擊，2011，31（6）：567-572.

[26]Bartlett JD，Lawrence JE，Stewart ME，et al.Does virtual reality simulation have a role in training trauma and orthopaedic surgeons？[J].Bone Joint J，2018，100（5）：559-565.

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（收稿日期：2020-02-19）