CDIO教學模式在骨外科本科生教學中的應用探索

張晨 朱哲越 李苗

摘? 要：基于以往CDIO教學模式通過練習與實踐在學習過程中激發學生主動性的顯著作用，為進一步了解、拓展此教學模式在臨床骨外科本科生教學方面的應用，文章以隨機抽樣方式選擇西安交通大學第二附屬醫院36名骨外科見習本科生作為教學對象，以常見的髖關節脫位為教學研究內容，將學生隨機分為結合3D打印技術于CDIO教學模式中的實驗組和標準化PBL教學的對照組，綜合對比以上兩組學生在客觀考核成績及主觀效果評價兩方面的區別。結果表明，在課程中應用結合3D打印技術的CDIO教學模式，可顯著提升學生接受臨床教學過程后的考核成績，學生對臨床教學過程的參與度與自我滿意程度亦有明顯提高。

關鍵詞：CDIO教學模式;3D打印;骨外科學;本科生教學

中圖分類號：R-4;G642? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2022）20-0077-04

在本科見習與實習階段中，醫學生對基礎理論知識的熟悉程度，決定了對其進行下階段臨床基本技能訓練及臨床基本診療技能培訓的效率及質量[1]。臨床解剖學是所有醫學專業的關鍵組成部分，掌握了解剖學結構即掌握了臨床醫學的基石[2]。骨外科學作為外科學的一個重要的分支，兼具極強的專業屬性和繁巨的教學內容，涉及大量解剖學和影像學等醫學學科，除此以外還涉及生物力學、物理學等理工類學科。以人體解剖學為例：在手術中，骨外科常不可避免地涉及大量除骨與關節本身之外的人體結構，如包繞骨質結構的周圍軟組織、肌肉以及繞行復雜多樣的血管、神經等，因此，局部解剖學與手術解剖學當為骨外科專業教學的重中之重，一個簡單的例子，即手術入路中易損傷的神經、血管等。有數據顯示，學生進入臨床實習之后往往會感到對解剖學知識掌握不扎實[3]，遑論對理工類知識有相當要求的骨科手術知識。所以，能兼顧解剖學的專業性與骨科手術客觀形象的教學方法，對當今的骨外科教學尤為重要。3D打印技術，是將復雜的三維物體轉換為簡單的二維切片，再通過計算機輔助設計創建出模型，繼而采用逐層制造的方法將材料結合起來的一種快速成型的技術。近年來，3D打印技術在醫學教學中應用越來越廣[4]。一直以來，具有多變性、復雜性、多樣性和“理工類”特色的骨外科學，都是臨床醫學教學的難點學科之一，3D打印技術非常好地貼合了骨科學習的特點。當前，以CT和MRI掃描數據為基礎進行三維重建的影像學技術應用已在臨床工作中快速展開，其通過引入3D打印技術，可根據使用場景制作出各種大小的實物模型，這種兼顧時效性與精準性的新技術，使廣大臨床一線醫生得以直觀地發現X線片、CT、MRI等傳統影像學資料“隱藏”的解剖學信息[5]。以骨外科為例，對創傷骨科臨床常見的諸如復雜骨盆骨折、脊柱錯位損傷與肢體碾壓傷等亟須高效準確的手術介入問題，就需要以直觀性占優的3D打印技術，除此以外，在骨腫瘤保肢切除術、頜面部整形修復、骨缺損和假體制作等方面，3D打印及三維重建亦有著廣大的應用前景。CDIO教學模式的引用，能使得學員對解剖關系、損傷機制、手術入路等重難點問題都能一一兼顧，最終做到對課本知識點的融會貫通。

一、研究對象和方法

（一）研究對象

本研究隨機選取2021年12月10日—2021年12月17日在西安交通大學第二附屬醫院骨外科見習本科生36人，其中，女性21人，男性15人，學生年齡分布20—22歲，平均年齡21.3歲;本科入學時長3—4年，平均入學時長3.5年。將此36名見習本科生隨機分為實驗組和對照組，每組18人。實驗組接受CDIO教學模式，對照組接受PBL教學模式。兩組均由同一位具備教學資質的高年資講師授課4個學時。

（二）研究方法

1. 實驗組

課前準備：（1）根據本科生教學大綱要求，圍繞髖關節脫位的臨床表現、臨床分型、診斷與鑒別診斷以及治療方法等內容，選擇一典型髖關節后脫位病人作為討論病例并預設相關問題，同時下發相關的作業，學員自行預習相關基礎知識;（2）挑選與所選病例相合的薄層CT平掃圖片若干，并打印出1：1三維立體模型若干。

在授課日進行如下教學步驟：（1）初步構思。在向學生介紹實際病人病例后，由各學生于組內匯報完成病史搜集、臨床查體以及各輔助檢查（如常規影像閱片等），各小組組內綜合意見后給出初步的診斷及處理建議。（2）治療方案設計。各學生進一步討論處理方法，例如認為需要切開復位及內固定則收集相應手術指征并猜想手術入路及術前術中注意事項。（3）治療方案預實施。學生依照3D打印技術制成的假體，根據組內討論得出的既定方案進行說明，考慮到學生尚處于見習階段，可先由高年資講師主導進行，然后學生在講師的觀察下進行手法復位，最后講師對學員復位手法的優點以及不足進行評判，如切開復位及內固定，則結合3D打印假體，讓學員在假體上討論手術指征及注意事項，過程中同樣在高年資講師觀察下進行，而后先由高年資講師主導進行假體上手術操作示意，后由學生在高年資講師觀察下行手術操作示意。假體術后即行X光透視操作，在仔細觀察內植物與骨折塊的相對位置后，由高年資講師指出操作學生的優缺點。（4）正式治療。鑒于臨床教學自身的特殊性與所選見習學生的局限性，此步驟無法要求年輕醫學生獨立完成。因此，在各組確定預治療方案并推選學生口述預治療過程后，由高年資講師最終評判各組預治療方案的優缺點并說明如何改進。治療方案確定后，由該高年資講師完成操作，實際過程中可指導學生協助操作。以切開復位及內固定治療為例：在明確手術指征及術前術中注意事項后，高年資講師可指導學生充當助手進行現場觀摩，指導并說明具體解剖結構的暴露及內植物的放置方式等，實現學生全程學習。

2. 對照組

課前準備：與實驗組（1）相同，選用標準的PBL教學模式，準備好相應病例的多媒體幻燈片（X光片、CT等傳統影像學資料）下發給組內各學生，學生根據資料，通過組內討論總結給出初步診斷意見，并提出相應的治療建議。

在授課日以小組討論的方式進行如下教學步驟：（1）小組內學生根據自己所掌握的相關內容進行組內討論，得出統一結論;（2）高年資講師根據各小組給出結論，及時糾正此過程中出現的錯誤或疏漏（如閱片過程），豐富相關信息，再進行組間討論;（3）再次統一結論后，高年資講師針對學生答案給出反饋和評價，并在此環節確定最終的診斷及治療方案。之后組織學生參與手術，進一步詳細指導并講解手術過程。

（三）教學效果評價

1. 客觀教學評價

隨機另選一位高年資講師，委托其設計一套紙面滿分100分的標準化閉卷考核試卷，題目要求針對常見髖關節后脫位的發病機理、臨床表現、診斷與鑒別診斷、治療方法、手術指征、手術過程等指標，以此對兩組學生進行客觀考核，了解學生對相應知識點的掌握情況。隨機另選一名高年資骨外科講師負責本次閱卷工作。

2. 主觀教學評價

設計一份以主動互動意愿提升、學習效率提升、學習注意力提升、學習興趣提升以及團隊合作能力提升這五個方面作為主觀評價指標的評分量表，并由參與本次教學研究的36位骨外科見習本科生以不記名的方式填寫。上述評分標準賦分方式如下：極大提升5分;較大提升4分;一般提升3分;輕度提升2分;無提升0分。

（四）統計學方法

本次研究所得一切數據皆通過SPSS18.0軟件進行臨床數據統計學分析，客觀效果評價分數采用（■±S）的形式表示，實驗組與對照組的組間比較采用t檢驗;主觀效果評價采用中位數（M）表示，實驗組與對照組的組間比較采用秩和檢驗，以p<0.05為差異具有統計學意義。

二、研究結果

（一）客觀效果評價

對照組學生客觀考試成績（81.30±2.21）低于實驗組（85.36±4.25）。其中，對照組客觀考試成績均值的95%可信區間為（76.97，85.63），實驗組客觀考試成績均值的95%可信區間為（77.03，93.69），兩組間分數差異具有統計學意義（t=2.439，p=0.022）。

（二）主觀效果評價

本研究發放36份主觀評價評分量表調查問卷，回收率達到100%。數據結果表明：從本研究所考察五個方面的教學效果的主觀評價來看，實驗組均高于對照組（如表1所示）。

對兩組學生主觀評價賦分（如表2所示）進行分析，數據結果顯示，在學習效率提升、學習注意力提升及學習興趣提升三個方面，實驗組學生具有明顯優勢。兩組對比可知，上述方面的差異具有統計學意義（P<0.05）。結果提示：結合3D打印技術的CDIO教學模式可有效提高學生的學習注意力、學習興趣及學習效率;但在主動互動意愿提升和團隊合作能力提升方面，兩組差異無統計學意義（P>0.05）。考慮到現階段本科醫學生親身接觸外科臨床實際病例有限，且兩種教學模式皆屬于啟發式教學模式，均需要學生通力合作才可得出最終結果，因此差異不明顯。

三、結論

CDIO教學方法作為新興于工程學領域的一種較為年輕的教學方法，近幾年在醫學教學領域也逐漸顯露出其優勢，臨床醫學本科生教育面對的是尚在進行高等醫學專科“廣撒網”式教育的年輕醫學生，相比“入門”級別的理論基礎，其臨床經驗明顯不足。現階段本科教育方式對廣大臨床醫學生可以起到重要的“筑基”和興趣引導作用，對其之后將進行的操作性、實用性和專業性更強的研究生教育及執業醫師規范化培養具有深遠影響。故而對于骨外科學而言，將結合3D打印的CDIO教學方法及早應用于本科學教學，有利于給廣大有志于鉆研骨外科學習但直面臨床的機會有限的本科醫學生們“開好頭”，讓他們切實體會到外科學實操的重要性。

更重要的是，此種模式在每次見習實習過程中把學生從書本中解放出來，親自“動手”診治，從而較為完美地解決了臨床教育早期階段醫學生基礎知識不夠牢固、實體轉化能力不足、動手機會普遍較少的問題[6-9]。

不可忽視的是，相對傳統的PBL教學，CDIO教學方法對當地醫學教育硬件配置的要求較高，對人力、物力等有著相當的客觀經濟要求，同時3D打印技術也并未在全國各大醫學臨床教育中心的骨科一線大規模普及。3D打印技術在臨床教學方面的巨大優勢并未得到充分利用，就目前而言，CT三維重建技術具有相對較好的可推廣價值，其經濟性及可行性也較高。在不遠的將來，增強現實技術（AR）與醫學教育相關的教育軟件將對醫學臨床教學工作產生難以估量的巨大價值[10-11]。總之，CDIO教學模式更有利于骨外科學抽象知識在本科生教育時被接受和吸收，其在引導學生對外科學的興趣和提升本科階段教學質量方面的作用堪稱立竿見影。因此，CDIO教學模式的普及指日可待。

參考文獻：

[1] 肖鳳，楊震，張艷萍，等. 基于醫學教育標準的臨床醫學人才培養模式的改革與實踐[J]. 基礎醫學教育，2018，20（04）：331- 333.

[2] 周建華，張西蘭，楊宗德，等. 3D打印結合三維有限元分析在骨外科學PBL臨床教學中的應用研究[J]. 科技視界，2021（33）：92-95.

[3] 陳靜，李波，趙云，等. 結合解剖學與3D打印技術進行骨外科實習帶教的體會[J]. 科技風，2020（18）：2+5.

[4] 劉晶，孟濤. 評價3D打印技術在本科生產科PBL教學中應用效果[J]. 繼續醫學教育，2019，33（10）：15-17.

[5] 時志斌，張晨，倪建龍，等. 骨科規范化培訓中的CBL教學模式探索[J]. 中國醫學教育技術，2018，32（06）：683-686.

[6] 王殊軼，譚杰，王慧芳. 激光掃描三維特征提取的臨床應用及主要技術研究[J]. 中國組織工程研究與臨床康復，2010，14（30）： 5646-5649.

[7] 蘭華，桂小華，章志紅，等. CDIO模式下立體化手術室護理實驗教學改革的效果評價[J]. 中國實用護理雜志，2014（20）：11-14.

[8] 吳紅英，陳洪玉，韋柳青，等. CDIO教學模式在心血管內科本科護生臨床見習中的應用[J]. 醫藥前沿，2020，10（32）：238-240.

[9] 林美華，陳賽玉，鄭少梅. CDIO教學模式在腫瘤血液內科護理教學臨床實習中的應用及對評判性思維能力影響[J]. 醫學理論與實踐，2020（16）：2768-2769+2773.

[10] 王長霞，陶鶴建，黃金燕，等. CDIO教學模式在糖尿病護理在職繼續教育中的應用研究[J]. 護士進修雜志，2018（23）：2200- 2203.

[11] 周佳卉，陳紅，黎湘艷. CDIO教學聯合DOPS評價模式對本科護生外科——手術室整合臨床實踐效果分析[J]. 中國衛生產業，2021，18（24）：136-139+148.

（責任編輯：淳潔）