基于3D 打印技術(shù)的CBL 教學(xué)法在骨科臨床實習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用

桑鵬，孫鵬鵬，楊繼濱，鄒剛，金瑛，劉毅

遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院關(guān)節(jié)外科，貴州遵義 563000

近年來CBL（case-based learning）這種以學(xué)生自主獲得臨床理論知識和實踐技能后解決臨床問題的教學(xué)模式獲得教育界的普遍贊同和認(rèn)可，并將其廣泛應(yīng)用于高等院校的醫(yī)學(xué)教育中,但仍不能滿足目前發(fā)展迅速的醫(yī)學(xué)高等教育現(xiàn)狀[1-2]。 伴隨著3D 打印技術(shù)突飛迅猛的發(fā)展，很大程度上改變了骨科相關(guān)內(nèi)植物來源單一的短板，它可以將患者病變部位的影像學(xué)資料立體實物化展現(xiàn)在眼前,術(shù)前精準(zhǔn)模擬并打印模型,指導(dǎo)手術(shù)醫(yī)生順利完成手術(shù)，大大降低和簡化了手術(shù)難度,為手術(shù)醫(yī)師及患者帶來極大便利和福音[3]。3D 打印技術(shù)可以打印出臨床患者的骨折部位模型，模型立體空間感更強，其優(yōu)勢在骨外科教學(xué)中可以讓學(xué)生清楚獲知骨折發(fā)生時暴力作用機制、骨折移位、分型等相關(guān)知識，并可以提供給學(xué)生一個動手的平臺，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、降低骨科學(xué)習(xí)難度、培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成初步的空間想象能力[4]。 3D 打印技術(shù)的這一優(yōu)勢也讓眾多醫(yī)學(xué)教育工作者看到了醫(yī)學(xué)教育的新手段[5-6]。 該研究選取2020 年3 月—2021 年3月分配至遵義醫(yī)科大學(xué)附屬院關(guān)節(jié)外科臨床專業(yè)實習(xí)生80 名為研究對象，探討3D 打印技術(shù)聯(lián)合CBL 教學(xué)法在骨科臨床實習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用效果及價值。現(xiàn)報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料

研究對象為隨機分配至遵義醫(yī)科大學(xué)附屬院關(guān)節(jié)外科臨床專業(yè)實習(xí)生共80 名， 以學(xué)號末位數(shù)字的奇偶數(shù)分為教改組、傳統(tǒng)組。 教改組40 名，男生30 名，女生10 名；年齡18～22 歲，平均（20.34±1.05）歲。 傳統(tǒng)組40名，男生29 名，女生11 名；年齡18～23 歲，平均年齡（20.81±1.48）歲。 兩組實習(xí)生基本資料差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），具有可比性。納入標(biāo)準(zhǔn):臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生，自愿參與該次研究。 排除標(biāo)準(zhǔn)：非臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生;中途退出或拒絕參與者。

1.2 方法

教改組：實習(xí)同學(xué)進行3D 打印技術(shù)結(jié)合CBL 教學(xué)法，從該院影像科獲取患者CT 理想的影像資料數(shù)據(jù)信息并導(dǎo)入至計算機系統(tǒng)，在計算機中構(gòu)建3D三維數(shù)據(jù)信息，通過3D 打印機系統(tǒng)，打印骨骼三維立體模型，結(jié)合CBL 教學(xué)法，由帶教教師根據(jù)教學(xué)大綱要求選擇典型骨科疾病，如脛骨平臺骨折、骨性關(guān)節(jié)炎、骨腫瘤等，結(jié)合3D 打印模型講解病變部位（骨折或骨病）解剖結(jié)構(gòu)，向同學(xué)提出疾病的發(fā)生、發(fā)病機制、骨折形態(tài)、分型、治療要點等一系列臨床相關(guān)問題，同時將臨床教學(xué)查房的見習(xí)與資料查閱相結(jié)合，根據(jù)問題結(jié)合逐一進行解答，帶教教師則整理課堂問題，組織各組同學(xué)進行總結(jié)回答；帶教教師對各組答案進行分析點評，遇到爭論的地方臨床老師可作適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)性發(fā)言，鼓勵實習(xí)生通過自己獨立的臨床觀察發(fā)現(xiàn)有價值線索并提出問題，然后帶教老師給予科學(xué)循證及分析并概況總結(jié)，而后指導(dǎo)學(xué)生在3D打印模型上進行相應(yīng)的操作。同時帶教教師對選取相應(yīng)案例進行留堂測試，包括理論知識以及技能操作。

傳統(tǒng)組：采取傳統(tǒng)教學(xué)方法，則是臨床老師圍繞教學(xué)大綱開展教學(xué)活動，學(xué)習(xí)內(nèi)容包括病史采集、體格檢查、骨折的分型、影像學(xué)檢查、診斷及鑒別診斷、治療措施等，對學(xué)習(xí)內(nèi)容逐一講解診斷、治療措施等。圍繞教學(xué)大綱的重點與難點而進行講解，隨后帶領(lǐng)學(xué)生觀看相關(guān)手術(shù)視頻完成教學(xué)任務(wù)。

上述兩種教學(xué)方法由同一個老師完成授課。

1.3 觀察指標(biāo)

授課結(jié)束后比較兩組教學(xué)效果，包括客觀效果評價（理論成績和臨床技能成績，二者均采用百分制，滿分100 分）和主觀效果評價（自學(xué)能力、發(fā)現(xiàn)解決問題能力、理解能力、交流表達(dá)能力、學(xué)習(xí)興趣、知識掌握度，每項分值0～10 分，10 分表示優(yōu)，0 分表示差）。

1.4 統(tǒng)計方法

采用SPSS 19.0 統(tǒng)計學(xué)軟件進行數(shù)據(jù)分析，符合正態(tài)分布的計量資料的表達(dá)方式為（±s），組間差異比較采用t檢驗，P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組實習(xí)生理論成績和臨床技能成績比較

教改組的理論成績和臨床技能成績均高于傳統(tǒng)組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表1。

表1 兩組實習(xí)生理論成績和臨床技能成績比較[（±s），分]

表1 兩組實習(xí)生理論成績和臨床技能成績比較[（±s），分]

組別理論成績臨床技能成績教改組（n=40）傳統(tǒng)組（n=40）t 值P 值89.25±4.65 85.20±4.72 7.782<0.001 84.33±4.40 78.00±4.50 7.462<0.001

2.2 兩組實習(xí)生主觀自測教學(xué)效果比較

教改組在自學(xué)能力、學(xué)習(xí)興趣、發(fā)現(xiàn)解決問題能力、理解能力、交流表達(dá)能力、知識掌握度等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），見表2。

表2 兩組實習(xí)生主觀自測教學(xué)效果比較[（±s），分]

表2 兩組實習(xí)生主觀自測教學(xué)效果比較[（±s），分]

組別自學(xué)能力學(xué)習(xí)興趣發(fā)現(xiàn)解決問題能力理解能力交流表達(dá)能力 知識掌握度教改組（n=40）傳統(tǒng)組（n=40）t 值P 值8.35±0.53 5.90±1.25 7.325 0.040 7.95±0.23 5.45±1.13 6.412 0.001 8.05±0.90 5.84±1.05 7.531 0.020 7.80±0.73 6.14±1.08 6.242<0.001 7.35±0.50 5.54±1.55 6.654<0.001 7.75±0.82 5.64±1.25 6.289<0.001

3 討論

骨外科學(xué)是一門綜合性強的臨床學(xué)科，臨床涉及的骨骼肌肉結(jié)構(gòu)復(fù)雜，相鄰解剖部分繁瑣，既要掌握影像學(xué)知識，還需要較高空間想象能力，傳統(tǒng)的書面理論知識結(jié)合影像學(xué)資料的學(xué)習(xí)方式使身處骨外科實習(xí)的學(xué)生收獲甚微。臨床實習(xí)對醫(yī)學(xué)生的重要性不言而喻，是完成醫(yī)學(xué)理論學(xué)習(xí)后邁向臨床成為醫(yī)生的極其重要的過渡，也是將其所學(xué)醫(yī)學(xué)理論知識應(yīng)用于臨床實踐中的重要環(huán)節(jié)。面對骨外科學(xué)復(fù)雜且涉及部位多病種，同時又與生物力學(xué)、生理學(xué)、影像學(xué)、解剖學(xué)關(guān)系密切，對學(xué)生的空間思維及想象力要求較高。對于剛接觸臨床骨科的學(xué)生而言，由于骨科相關(guān)的專業(yè)知識構(gòu)架比較抽象且學(xué)習(xí)難度也較大[7-9]，既往傳統(tǒng)教學(xué)方法是以教師為中心，通過影像加幻燈片的圍觀學(xué)習(xí)， 在有限時間內(nèi)將知識“填鴨式”的灌輸，嚴(yán)重忽略了學(xué)生的接受能力，學(xué)生對骨科專業(yè)知識學(xué)習(xí)興趣逐漸喪失，失去了自主學(xué)習(xí)的積極性。3D 打印技術(shù)可以打印出臨床患者的病變部位（骨折）模型，應(yīng)用于臨床教學(xué)中即可讓學(xué)生清楚獲知骨折發(fā)生時暴力作用機制、骨折移位、分型等相關(guān)知識,又可為學(xué)生提供一個動手的平臺，降低學(xué)習(xí)難度的同時激發(fā)出學(xué)生學(xué)習(xí)興趣又能培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成初步的空間想象能力[10]。所以更快、更好地使學(xué)生適應(yīng)臨床、掌握臨床技能及培養(yǎng)創(chuàng)新性思維才是教學(xué)工作的重中之重[11-12]。

3D 打印技術(shù)又稱快速成型技術(shù)，是一種以數(shù)字模型為基礎(chǔ)，在計算機控制下以逐層打印的方式構(gòu)造物體的技術(shù)，應(yīng)用此技術(shù)可構(gòu)造出任意幾何形狀的物體，病變部位可以顯而易見。 3D 打印技術(shù)根據(jù)患者的具體情況，制備手術(shù)策劃模型、定制假體等，簡化了手術(shù)操作，縮短了手術(shù)時間，提高手術(shù)質(zhì)量和治療效果，減少了手術(shù)的風(fēng)險。為相關(guān)學(xué)科開展復(fù)雜修復(fù)手術(shù)提供了極大支持，促進本學(xué)科及相關(guān)學(xué)科進一步向高、精、尖方向發(fā)展[13-14]。隨著3D 打印技術(shù)的蓬勃發(fā)展，越來越多的臨床骨科醫(yī)師投入到3D 打印技術(shù)的應(yīng)用研究中。 我國一些知名醫(yī)院，也已將3D 打印技術(shù)應(yīng)用于實際臨床工作中，并取得一定的成果，必將為骨科帶來新的工作模式。為了提高學(xué)生對骨科學(xué)習(xí)的興趣，促使更多學(xué)生投身于骨科的臨床中。大型教學(xué)醫(yī)院的一些骨科醫(yī)師已經(jīng)開始嘗試將這一臨床新技術(shù)應(yīng)用于骨科教學(xué)中[7，15-17]。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育的迅猛發(fā)展，國家對醫(yī)學(xué)生在臨床方面的培養(yǎng)要求也越來越高，屬于精英教育。 通過在該院臨床教學(xué)工作中引進這一新技術(shù)，一方面可提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提升骨科實習(xí)階段教學(xué)質(zhì)量；另一方面可為學(xué)生提供良好平臺，盡早接觸臨床新技術(shù)，開拓學(xué)生視野和激發(fā)其創(chuàng)新能力，提升學(xué)生自學(xué)能力，強化訓(xùn)練臨床思維。

CBL 教學(xué)模式在我國教育界中建立并成形已久，最初是由PBL 教學(xué)方法演變而來，認(rèn)為CBL 教學(xué)模式中代表性案例能提高醫(yī)學(xué)生的思維和推理能力，可以有效提高對理論知識的理解。 CBL 教學(xué)模式的完整實施，著重以學(xué)生的主動學(xué)習(xí)為主，通過學(xué)習(xí)者的自主探究和合作來解決問題，從而學(xué)習(xí)隱含在問題背后的科學(xué)知識，形成解決問題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。同時強調(diào)積極調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性進而提升學(xué)生的主動學(xué)習(xí)能力，更好地發(fā)現(xiàn)解決問題，對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的指導(dǎo)意義巨大。CBL 教學(xué)模式現(xiàn)在在臨床教學(xué)中被廣泛應(yīng)用于對傳統(tǒng)教學(xué)模式的補充，在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教學(xué)中取得了不錯的效果。 同時3D 打印技術(shù)作為新興技術(shù)，通過對案例中相關(guān)疾病的重演，可以使學(xué)生直觀地理解疾病的發(fā)生、發(fā)病機制、骨折形態(tài)、分型、治療重點等一系列臨床相關(guān)問題，臨床案例作為基礎(chǔ)，以3D 打印的手段，促進學(xué)生在臨床實習(xí)中積極、主動地學(xué)習(xí)，更深刻地將書本知識應(yīng)用于臨床工作中去。 傳統(tǒng)的骨外科臨床教學(xué)模式，是“老師教為主、學(xué)生學(xué)為輔”的被動型學(xué)校模式，學(xué)生的主動能動性難以發(fā)揮，教學(xué)效果欠佳，影響了學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。 相反，將3D 打印技術(shù)注入CBL 教學(xué)法中，打破并顛覆了既往傳統(tǒng)教學(xué)方法，彌補了傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，讓學(xué)生成為教學(xué)的主體，老師擔(dān)任引導(dǎo)角色，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，積極調(diào)動學(xué)生的主觀能動性，鼓勵學(xué)生主動思考分析解決問題，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)及能力。 新時代針對醫(yī)學(xué)人才培養(yǎng)，高等醫(yī)學(xué)院校必須改變傳統(tǒng)“填鴨式”教學(xué)模式，真正意義上做到以學(xué)生為中心，讓師生積極參與到教學(xué)活動中，雙向互動下完成教學(xué)任務(wù)，這樣醫(yī)學(xué)事業(yè)才能不斷與時俱進，不斷創(chuàng)新，保持旺盛的生命力，最終獲得共贏。3D 打印技術(shù)和CBL 教學(xué)模式其實也有各自的缺點和不足，前者在臨床的應(yīng)用還處于起步階段，仍有技術(shù)的不足和欠缺，而后者其根本也是單方面教師的講授，有偏離原有軌道而回到傳統(tǒng)教學(xué)模式中去。但近年來對其二者聯(lián)合后新型教學(xué)模式的探討和研究證明教學(xué)效果滿意，得到了師生雙方的認(rèn)可。 在該次研究中，應(yīng)用3D 打印技術(shù)聯(lián)合CBL 教學(xué)法的教改組實習(xí)生，其理論知識掌握情況以及臨床操作能力的考核顯著優(yōu)于傳統(tǒng)組的實習(xí)生，實習(xí)生們學(xué)習(xí)積極性被充分調(diào)動，培養(yǎng)了自學(xué)能力，理論知識得到高效率的獲取（P<0.05）。

綜上所述，在骨科臨床教學(xué)中，將3D 打印技術(shù)與CBL 進行整合后合理應(yīng)用，獲得了滿意的教學(xué)效果，具有可行性和優(yōu)越性。兩者的有機整合使復(fù)雜的骨外科教學(xué)由空間想象型教學(xué)向?qū)嶓w標(biāo)本教學(xué)轉(zhuǎn)變，教學(xué)內(nèi)容更為直觀，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極能動性，有利于相關(guān)知識的掌握，教師與學(xué)生的雙贏，應(yīng)用前景良好。