PBL結合混合現實技術在留學生骨科學教學中的應用研究

丁 海，郁 佳，高 涌，陳衛東，常文舉，王金子

(蚌埠醫學院 1.第一附屬醫院骨科；2.第一附屬醫院眼科；3.臨床學院，安徽 蚌埠 233000)

隨著中國改革開放和社會主義現代化建設持續推進，醫學教育水平得到了極大程度的提高，慕名而來的外國留學生日益增多，留學生教育已成為醫學教育必不可少的一部分。PBL教學模式(problem based learning)是一種師生互動，以問題為基礎，以學生為中心的教學方法[1-2]。近年來國內、外醫學院校已逐步應用PBL教學方法，實踐證明其在培養學生學習主動性、創造性方面效果良好。混合現實技術(mixed reality，MR)是繼虛擬現實技術(virtual reality，VR)和增強現實技術(augmented reality，AR)之后在圖形學領域出現的一種新的數字全息圖像技術，是一個新興的前沿學科[3]。我們在蚌埠醫學院臨床醫學系留學生臨床教學中嘗試應用PBL結合混合現實技術教學方法，對提高骨科教學質量，培養學生獨立臨床思維能力進行探索。

1 對象與方法

1.1 研究對象選擇蚌埠醫學院臨床醫學系2019級兩個班的50名留學生作為研究對象，隨機選擇一班25人為實驗班(PBL結合混合現實技術教學班)，二班25人為對照班(傳統教學班)。

1.2 研究方法實驗班采用PBL結合混合現實技術教學法進行教學，對照班采用傳統教學法進行教學，為了排除其他因素的干擾，實驗班和對照班均由同一位教師負責全程授課。

1.2.1 PBL結合混合現實技術教學班教學方法 教師于授課前1周將準備討論的疾病內容通知學生，學生提前復習書本知識，查閱相關資料做準備。課中學生自由組合分為2組，每組推薦1人作為小組組長。教師選擇較典型病例，提前告知病人取得病人配合后，帶領學生第一次檢查病人，指導學生應用所掌握的知識去詢問病史(中文詢問)和進行體格檢查(中英文混合)，完成病史采集。詢問病史時以組長為主，其他學生進行補充。為減少患者的疼痛不適感，體格檢查由教師根據情況示教。2組學生分組結合混合現實技術進行分析討論(中英文混合)，在各組形成自己的病例和臨床診斷后，再由帶教老師組織2組學生討論交流，根據討論結果再組織學生第二次檢查病人,進行病史補充詢問及完善專科檢查。課程總結階段，依據來自于核磁共振以及CT的格式數據，通過三維可視化渲染技術構建準確的三維立體模型，再通過混合現實頭顯設備將三維立體模型直觀立體地顯示出來。通過VR眼鏡混合現實技術的應用，學生能夠直接觀察骨科疾病的病理改變，并比較不同手術方法的優缺點，最后帶教老師引導學生總結學習體會，聽取學生反饋。

1.2.2 傳統教學班教學方法 按照教學大綱，教師通過檢查典型病例，對病例的臨床特點、診斷和治療方法等逐一講解，最后教師總結本次課程內容。

1.3 評價方法主要通過2個方面進行教學效果評估。首先，理論考核成績:課程結束后，兩班采用相同試卷進行閉卷考試。考核試題從試題庫中隨機抽取。考核內容由概念簡答題和病例分析題組成，分別占30%和70%，總分100分。試卷評閱根據評分標準統一進行，對比兩班學生的理論考核成績；其次，問卷調查，編制50份問卷，發放給兩個班的學生，問題包含學生對課程滿意度的評價(學生可選“滿意、基本滿意、一般、不滿意”四項中的一項)及學生自我評價(包括課程能否提升學習興趣、培養自學能力、提高學習效果與提升臨床實踐能力)等，對比兩班學生的滿意度自我評價情況。問卷采用無記名的方式。

1.4 統計學方法采用SPSS 19.0軟件進行數據處理和統計學分析。計量資料采用“均數±標準差”表示,組間采用t檢驗，分類變量比較方法為百分比。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 學生基本情況比較兩班學生在性別、年齡、既往(上學期末考試)考試成績方面進行對比發現，無顯著性差異(P>0.05)，說明兩班學生具有進行比較的基礎，見表1。

表1 兩班學生基本情況對比

2.2 理論考核考試總分、概念簡答題部分和病例分析題部分，實驗班分數均高于對照班，兩班分數差異有統計學意義(P<0.05)，見表2。

表2 兩班學生理論考核成績比較

2.3 學生滿意度比較本次實驗對兩班學生進行滿意度調查，把滿意與基本滿意合并為滿意。調查結果為實驗班有22人滿意，滿意度為88%，對照班有19人滿意，滿意度為76%，實驗班滿意度高于對照班，但是差異不具有統計學意義(P>0.05)。

2.4 學生自我評價結果比較對兩班學生進行調查的結果顯示，PBL結合混合現實技術教學法對學生進行教學的過程中，實驗班學生在學習興趣提升、學習效果方面優于傳統教學班，差異具有統計學意義(P<0.05)；在自我學習能力培養、臨床實踐能力提升方面雖有所提升，但是差異不顯著(P>0.05),見表3。

表3 兩班學生自我評價結果比較

3 討論

PBL教學法是一種由加拿大McMaster大學醫學院首創的新型教學法，以學生為中心，通過學生相互討論，教師給予指導、總結，使學生合作解決問題[4]。與傳統教學法相比較，PBL教學法的應用，使學生的解決問題能力、自學能力、學習積極性及創新思維獲得更大的提升[5-6]。21世紀以來，隨著計算機圖形處理技術和計算機斷層成像(CT)、磁共振成像(MRI)、B超技術的飛速發展，越來越多地現代技術，如計算機輔助外科(CAS)、計算機綜合外科學(CIS)、影像導航外科(IGS)等應用于現代醫學領域[7]。混合現實技術(MR)是近年來出現的一個新概念，它是虛擬現實和增強現實在3D應用中的結合。MR將計算機虛擬模型投射到用戶看到的現實世界中，并將其與真實環境混合，這樣用戶就可以獲得計算機虛擬模型中包含的信息，MR在虛擬世界和現實世界之間建立交互反饋回路，增強用戶體驗的真實感。虛擬世界和現實世界的界限被打破，這預示著醫學應用創新的無限可能性[8]。

骨科學專科性強，學習課時數少，但所含知識點較多，各種骨折的臨床表現及分型非常復雜，僅通過課堂理論教學難以使學生對所學知識真正理解掌握。同時因為骨科學為三級學科的原因，學生往往偏重內、外、婦、兒等主要學科的學習，對骨科學不夠重視。因此，通過臨床學習不僅要使學生鞏固課堂所學知識，加深對骨科常見病、多發病的癥狀和體征的了解，更重要的是培養學生學習興趣及靈活應用所學知識解決具體問題的能力。傳統教學模式是以教師帶教為中心,學生被動接受知識，缺乏主動思考，學習興趣不高，影響了臨床學習的教學效果。而結合混合現實技術的PBL教學方法能將留學生置于骨科手術虛擬環境中，通過使用混合現實頭顯設備方便留學生初步觀察了解骨科手術，身臨其境的手術感知方便留學生初步建立骨科手術概念，極大地調動留學生的積極性，同時，直觀的觀察也降低骨科專業術語障礙，提高學習效率。本文研究結果顯示，PBL結合混合現實技術教學班在學習興趣、學習主動性、教學滿意度、考試成績等授課評價指標均優于傳統教學班，主要表現在以下幾個方面：(1)學生學習的主動性和積極性明顯提高。教學前他們根據教師提供的病例積極查閱資料，并利用課堂學習的基礎知識以及圖書館、網絡資料來具體分析問題，提高了自主學習能力。教學時，小組同學間相互配合詢問病史進行相關檢查，組間討論時踴躍發言表達自己的意見，并能夠提出一些頗有深度的問題。(2)各種類型骨折的分型是骨科學眾多知識點的重點、難點，混合現實技術的應用，讓學生能夠直觀的區分各種骨折的不同分型的異同點，同時也可以觀察到不同手術方式之間的優缺點。(3)教師在教學過程中扮演組織者、引導者的角色，注意通過設定的問題培養學生的主觀能動性及臨床思維能力。如局部疼痛是骨科疾病的常見癥狀，一開始學生遇到病人主訴“局部疼痛”就覺得茫然無措，不知道如何進一步有針對性地詢問病史。于是教師通過設定的問題“引起局部疼痛的常見骨科疾病有哪些”，引導學生從疼痛是漸進性的還是突發性的，是持續性的還是陣發性的，休息時能否緩解，以及是否有糖尿病、高血壓等全身疾病，有無外傷、手術史等逐一分析常見骨痛的特點。通過這些問題的討論，學生在采集病史時就能夠有目的地提問以獲得更加全面有用的信息。使其初步掌握臨床診斷和鑒別診斷的技巧。故PBL結合混合現實技術班不僅在理論考核考查綜合思維能力的病例分析題中得分高于傳統教學班，而且學生提交的病歷能根據自己的思考將書本知識與網絡資料有機結合，病歷書寫較為詳盡。

但在教學中我們也遇到一些問題,主要有以下幾個方面：(1)教師對PBL結合混合現實技術教學的準備問題。臨床教師除了要不斷提高自身教學水平，適應教學過程中既教又導的角色轉變，還需要在繁重的臨床工作間隙進行PBL結合混合現實技術教學策劃，這較傳統教學模式需花費更多的時間及精力。(2)混合現實技術的應用存在許多不足。首先，該設備及其輔助設備價格昂貴，不可能大規模投入應用，無法讓每個學生都可以實際操作，這可能會對教學效果產生不同程度上的影響。其次，混合現實技術尚不具備觸覺功能，僅僅只具備視覺模擬功能，這勢必會在很大程度上影響操作者的模擬手術體驗。另外必須指出的最重要一點是混合現實技術投射的模型，其數據來源于CT或MRI掃描取得，經計算機系統處理、構建的模型軟組織較真實的人體軟組織仍有很大差距[9]。而且設備的電池續航能力欠佳，只能運行1～2 h。如果長時間佩戴該設備，不僅會使人產生眩暈感，還會出現不適感或疼痛[10]。(3)對PBL結合混合現實技術教學效果的評估問題，目前國內對PBL結合混合現實教學缺乏有效的評估手段，多單純采用考試成績作為評估指標，缺乏臨床思維，醫患溝通，人文關懷等方面的關注，不能客觀反應學生的臨床能力。因此要不斷加強PBL結合混合現實技術教學的研究,完善其不同于單純考試分數的評估指標，逐步建立一套科學評價體系[11]。

綜上所述,在骨科教學中應用結合混合現實技術的PBL教學法，可以充分調動學生積極性和學習興趣，提高教學質量。在鞏固課堂所學知識的同時培養他們獨立臨床思考能力,但同時也對教師、學生及相應考評體系提出了更高要求，這都需要我們在今后的教學工作中不斷完善改進。同時混合現實技術必將使醫學教育及培訓出現顛覆性的改變，雖然目前混合現實技術在醫學教育領域的應用才剛剛起步，有許多亟待解決的問題，但其在醫學教育中具有獨特優勢，值得進一步探索和推廣。