3D打印技術(shù)聯(lián)合PBL教學模式在整復(fù)外科教學中的認知研究

李悅?cè)A 顧斌 李青峰 王智超

整復(fù)外科，又稱為整形外科或成形外科，是外科中一門專業(yè)性較強的新興三級學科[1]。與其他學科相比，整復(fù)外科不以人體系統(tǒng)或解剖區(qū)域分界，其診治范圍從頭部到足部，從體表到內(nèi)臟器官。整復(fù)外科的治療內(nèi)容主要包括修復(fù)與再造，其治療手段主要是采用手術(shù)方式修復(fù)、重建各種因先天或后天原因造成的組織器官缺損或畸形，以達到改善或恢復(fù)患者的生理功能和外形的目的[2]。

整復(fù)外科的學生想要成為一名合格的整復(fù)外科醫(yī)師不僅需要建立牢固的外科理論基礎(chǔ)還要熟練掌握診治范圍內(nèi)所包含的各項臨床技能。但是，在我們現(xiàn)階段的整形外科專業(yè)教育中，臨床教學內(nèi)容多而學習時間短，對于學生在規(guī)定的教學時間里熟練掌握必備的臨床知識與技能具有極大的挑戰(zhàn)性[3]。為解決這一現(xiàn)象，近年來以問題為基礎(chǔ)，以問題為中心的教學模式(Problem-based learning，PBL)逐漸被國內(nèi)多個相關(guān)院校采用，其中也包括整復(fù)外科專業(yè)的教學。與傳統(tǒng)的以理論授課為主的教學模式相比，PBL模式主要是引導(dǎo)并啟發(fā)學生進行自主學習、參與討論，以期進一步提高思考與文獻閱讀總結(jié)能力[4]。但將PBL模式單獨運用于整復(fù)外科專業(yè)教育中，其效果常因?qū)W生掌握的人體解剖知識水平不一致或相關(guān)教學設(shè)備不足等問題而受到影響。整復(fù)外科多涉及畸形解剖部位的修復(fù)與重建，需要學生具有較強的立體思維能力，并與正常解剖結(jié)構(gòu)進行對比，才能找到較好的解決方案。如何能更直觀、高效地在教學中指導(dǎo)學生構(gòu)建立體思維能力，并以此來解決臨床實際問題，成為目前整復(fù)外科教學過程中的重點關(guān)注的問題。

近年來，3D打印技術(shù)(Three dimensional printing technology)作為一種快速成模技術(shù)，已在臨床醫(yī)學領(lǐng)域各專業(yè)中獲得了廣泛應(yīng)用。該技術(shù)以CT掃描等數(shù)據(jù)文件為基礎(chǔ)，采用不同黏合性材料，通過數(shù)字打印機逐層快速打印出所需實物。隨著3D打印技術(shù)的不斷發(fā)展，可打印物體所涉及的范圍可從無活性模型，如骨骼、支架、器械等，到具有活性的器官，如皮膚組織、人體脈管系統(tǒng)等[5]。通過3D打印獲得的組織器官的模型，真實、立體地反映了組織器官的形狀和缺損病變。本研究對3D打印技術(shù)聯(lián)合PBL教學模式在整復(fù)外科教學中的應(yīng)用效果進行認知調(diào)研，具體報道如下。

1 資料與方法

1.1 研究對象

選取61名來自不同學校和不同專業(yè)的醫(yī)學生作為調(diào)研對象。其中，男生26人、女生35人；本科生41人、研究生20人。

1.2 調(diào)研方法

通過問卷設(shè)計網(wǎng)制作所需問卷，問卷題目分為單選題、多選題、評分題及填空題，內(nèi)容主要涉及到傳統(tǒng)教學模式、PBL教學模式、3D打印技術(shù)+PBL的聯(lián)合教學模式3個組成部分。在填寫問卷前先對答卷人進行PBL教學模式和3D打印技術(shù)的知識普及，待其充分了解后再開始問卷調(diào)查。

1.3 統(tǒng)計學方法

2 結(jié)果

2.1 醫(yī)學生對不同教學模式的認可比例

如圖1所示，在接受本次調(diào)研的總?cè)藬?shù)中，認可傳統(tǒng)教育模式的學生占總數(shù)的46.7%(n=28)，認可PBL教學模式的學生占總數(shù)的58.3%(n=36)，認可在PBL模式下結(jié)合3D打印技術(shù)進行教學的學生占總數(shù)的68.3%(n=42)，兩兩比較差異均具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

圖1 醫(yī)學生對不同教學模式的認可比例

2.2 與傳統(tǒng)模式相比，PBL模式具有的優(yōu)勢及不足之處

與傳統(tǒng)模式相比，PBL模式具有以下優(yōu)勢：86.9%的學生認為PBL模式有助于提高自主學習能力，68.9%的學生認為有利于基礎(chǔ)知識的再回顧，75.4%的學生認為有助于基礎(chǔ)學習與臨床實踐之間更好的銜接，85.3%的學生認為有助于提高綜合能力，59.0%的學生認為有助于增加學習興趣，59.0%的學生認為有助于了解學科以外的知識，1.6%的學生認為還有其他的作用(表1)。

表1 與傳統(tǒng)教學模式相比，PBL模式具有的優(yōu)勢

但通過分析調(diào)研結(jié)果也可以發(fā)現(xiàn)PBL教學模式的不足之處，78.7%的學生(n=48)認為前期準備的工作量較大，耗費的時間較多；81.9%的學生(n=50)認為存在一部分同學因興趣不高等原因而參與度低的問題；65.6%的學生(n=40)認為缺少相關(guān)輔導(dǎo)資料；47.5%的學生(n=29)認為教學人員缺少系統(tǒng)培訓，可能達不到預(yù)期效果等。

2.3 不同教學模式下，醫(yī)學生可獲得的學習水平

表2顯示了61名參與問卷調(diào)查的學生關(guān)于3種教學模式的評分比較。其中，對于人體復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)的掌握程度、理論知識的理解程度、掌握臨床技能的熟練程度，應(yīng)用3D打印技術(shù)聯(lián)合PBL模式的評分分別為71.14±17.56、75.36±16.15、73.20±16.78，均明顯高于單獨PBL教學模式與單獨傳統(tǒng)模式的評分結(jié)果，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

表2 不同教學模式調(diào)查問卷評分比較

3 討論

在臨床實際運用過程中，整復(fù)外科醫(yī)師需要在嚴格遵循整形外科基本原則的基礎(chǔ)上，根據(jù)患者的具體情況制定出個性化的治療方案。因此，需要在治療過程中將理論基礎(chǔ)與操作技能熟練結(jié)合，以達到最好的治療效果；同時，我們可以看到因患者的病情不同，整復(fù)外科中臨床的治療方案具有極強的個性化特點，手術(shù)操作往往也要具備創(chuàng)造性，這使得整復(fù)外科學生想要成為一名合格的整復(fù)外科醫(yī)師需要較長的一段培養(yǎng)時間[6]。然而，當前階段我國整復(fù)外科碩士教育周期較短，大多數(shù)的教學模式又是以教師為主導(dǎo)，學生的學習積極性很難被調(diào)動，教學效果往往差強人意，因此進一步提高教學效果是整復(fù)外科目前需要探討的問題之一。

隨著PBL教學模式的引入，醫(yī)學生對該模式表現(xiàn)出較高的接受程度。在PBL模式下，學生以小組為單位對課堂上提出的臨床問題進行討論，在解決問題的過程中學習、培養(yǎng)臨床思維和團隊協(xié)作能力。本次調(diào)查結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)教學模式相比，參與調(diào)研的學生普遍認為PBL模式可以促進自主學習能力的提高，有利于基礎(chǔ)知識的再回顧，有助于基礎(chǔ)學習與臨床實踐之間更好的銜接，同時可以提高學生的綜合能力。但通過分析調(diào)研結(jié)果也可以發(fā)現(xiàn)PBL教學模式存在不足之處，78.7%的學生(n=48)認為前期準備工作量較大、耗費的時間較多；81.9%的學生(n=50)認為存在一部分同學因興趣不高等原因而參與度低的問題；65.6%的學生(n=40)認為缺少相關(guān)輔導(dǎo)資料；47.5%的學生(n=29)認為教學人員缺少系統(tǒng)培訓，可能達不到預(yù)期效果。

參與調(diào)研學生中有54.1%(n=33)肯定了3D打印技術(shù)的應(yīng)用在一定程度上可以解決PBL模式帶來的問題。雖然有40.98%(n=25)持有不確定的態(tài)度，但68.3%(n=42)的學生對3D打印技術(shù)聯(lián)合PBL模式在教學過程中的應(yīng)用表示認可。對于人體復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)的掌握程度、理論知識的理解程度、掌握臨床技能的熟練程度，參與學生對3D打印技術(shù)聯(lián)合PBL模式可獲得的學習效果給予了更高的評分，表明學生對該聯(lián)合教學模式持以樂觀的態(tài)度并賦予了較高的期望。

整復(fù)外科作為一門與多個學科(如骨科、神經(jīng)外科等)相互聯(lián)系、相互交叉與補充的學科，所涉及的教學內(nèi)容廣泛復(fù)雜，其教學效果在提升學生綜合能力的過程中占有重要的地位。然而，在以往教學中因人體標本、模型等資源限制，學生對組織器官結(jié)構(gòu)的學習主要來自于圖片等工具，缺乏直觀性理解與認識，難以構(gòu)建立體思考模式，極大地限制了理論學習與臨床實踐之間的轉(zhuǎn)換。醫(yī)學3D打印技術(shù)可根據(jù)教學問題中患者的臨床影像學資料制作成個性化實體模型，呈現(xiàn)出病灶局部的詳細且立體的解剖結(jié)構(gòu)，化抽象為具體，增加學習過程中可獲得的直觀感受[7]。由調(diào)研的相關(guān)問題結(jié)果可知，85.3%(n=52)學生認為3D打印模型有助于增加學生學習的積極性，提高參與度；88.5%的學生(n=54)認為3D打印模型可以作為輔助教具幫助學生解決PBL教學中提出的問題，節(jié)省學習時間；83.6%的學生(n=51)認為3D打印模型可以幫助學生更好地從基礎(chǔ)走向臨床，增強對疾病的理解和治療方法的思考。

綜上所述，在整復(fù)外科教學過程中，以PBL為基礎(chǔ)結(jié)合3D打印技術(shù)的聯(lián)合模式能進一步激發(fā)學生的學習積極性，有效地提高教學效果。