以3D打印為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂模式在喉癌教學(xué)中的應(yīng)用

羅花南，胡 娟，盛 穎，許映龍，劉海琴，任曉勇

（西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院耳鼻咽喉頭頸外科病院，陜西 西安 710004）

喉的腫瘤涉及的解剖結(jié)構(gòu)眾多，不同結(jié)構(gòu)之間相互關(guān)聯(lián)、手術(shù)方式復(fù)雜，是整個教學(xué)中的重點及難點，如何將以往由文字和圖片所描述的復(fù)雜器官解剖更加形象直觀地呈現(xiàn)出來，是喉癌教學(xué)一直探索的目標(biāo)[1]。3D打印是利用光固化和紙層疊等技術(shù)的快速成型轉(zhuǎn)置，將不同的“打印材料”每一層逐漸疊加，最終把數(shù)字模型轉(zhuǎn)變成實物，即“打印”出真實的三維立體結(jié)構(gòu)。通過發(fā)揮3D打印的技術(shù)優(yōu)勢使學(xué)生可以在快速成型制造的幫助下更真切地接觸實物模型，讓他們對復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)有更直觀認(rèn)識，從而激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新能力[2]。然而，目前3D打印技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用仍處于探索階段，且多局限于骨科等相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域[3]。在耳鼻喉科領(lǐng)域應(yīng)用較少，無法真正體現(xiàn)3D打印模型的技術(shù)優(yōu)勢[4]。

翻轉(zhuǎn)課堂（flipped classroom），又稱為“顛倒課堂”，是針對傳統(tǒng)教學(xué)方法的弊端，順應(yīng)教學(xué)改革潮流發(fā)展起來的一種新的參與式教學(xué)方法[5]。王啟威等研究發(fā)現(xiàn)，喉癌的教學(xué)過程中應(yīng)用微課翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，教學(xué)效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)模式，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力，驗證了喉癌的教學(xué)過程中翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的廣泛應(yīng)用前景[6]。但將3D打印技術(shù)、翻轉(zhuǎn)課堂和喉癌的臨床教學(xué)三者有機(jī)結(jié)合起來還未見文獻(xiàn)報道，需要我們進(jìn)一步探索研究。因此，本研究探討以3D打印為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂在喉癌教學(xué)中的應(yīng)用價值，以期為喉癌的臨床教學(xué)提供參考。

1 資料與方法

1.1 教學(xué)對象及分組

選取西安交通大學(xué)第二附屬醫(yī)院2016級臨床醫(yī)學(xué)五年制專業(yè)學(xué)生共80人，隨機(jī)分為對照組（傳統(tǒng)多媒體教學(xué)法）和試驗組（以3D打印為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法）（各40例），分別按照各自教學(xué)方式進(jìn)行喉癌的臨床實習(xí)教學(xué)，比較兩組教學(xué)效果及教學(xué)滿意度的差異。

1.2 對照組教學(xué)

對照組采用傳統(tǒng)教學(xué)方法，選取喉癌典型病例，按照教學(xué)大綱的要求準(zhǔn)備多媒體課件，內(nèi)容包括解剖知識、影像資料、內(nèi)鏡圖片、手術(shù)視頻等，由授課教師向?qū)W員講解理論知識、呈現(xiàn)解剖結(jié)構(gòu)（可以喉部解剖掛圖為教學(xué)道具）。最后安排學(xué)生互相查體并進(jìn)行分組練習(xí)，在練習(xí)過程中解答問題并糾正錯誤。

1.3 試驗組教學(xué)（以3D打印為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法）

1.3.1 3D打印的喉-氣管模型的制作

授課教師首先提取一例典型的喉癌患者和一例聲帶息肉患者喉部CT的DICOM數(shù)據(jù)，然后使用M IM ICS軟件分析處理數(shù)據(jù)，以VOXEL方式建立兩個不同的喉-氣管3D模型。

1.3.2 教學(xué)內(nèi)容整合

課前對教學(xué)內(nèi)容從基礎(chǔ)到臨床進(jìn)行垂直整合，做到教學(xué)內(nèi)容全覆蓋，并將不同內(nèi)容以不同形式呈現(xiàn)。喉癌的教學(xué)內(nèi)容包括喉的解剖結(jié)構(gòu)、生理功能、腫瘤類型和臨床特點以及診斷治療。喉骨架和喉內(nèi)外肌的位置與作用可借助動畫模擬來理解。腫瘤的臨床分類可查看相關(guān)圖片，使學(xué)生有直觀印象。利用典型病例講解喉癌的鑒別診斷，并讓學(xué)生熟悉喉鏡下表現(xiàn)。手術(shù)切除是喉癌的主要治療手段，可以借助動畫和手術(shù)錄像來講述手術(shù)治療原則和具體方法。

1.3.3 微課錄制

選取喉癌典型病例，將上述整合的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行錄制，并配備解說和提問。整個微課的時長控制在5min以內(nèi)。

1.3.4 實驗組教學(xué)實施過程

課前設(shè)計與管理：課前教師將制作好的兩個不同的喉-氣管3D打印模型（喉癌和聲帶息肉）分發(fā)給組員，并將制作的微課于課前2天上傳到微信群中，要求學(xué)生在課前結(jié)合喉-氣管模型提前學(xué)習(xí)喉及氣管的相關(guān)解剖，包括軟骨及關(guān)節(jié)、血管及神經(jīng)，并觀看提前錄制的微課，對遇到的問題可以在微信群中討論，或者向教師尋求幫助。

翻轉(zhuǎn)課堂設(shè)計與管理：課堂上設(shè)置1名指導(dǎo)老師（副主任醫(yī)師以上職稱）和1-2名助教（住院醫(yī)師或相關(guān)專業(yè)研究生）。助教課前征求學(xué)生意愿并進(jìn)行分組，每組5-8人。以一節(jié)課 45分鐘為例，前10-15分鐘是每個小組討論時間，要求每個學(xué)生都要進(jìn)行小組發(fā)言，講出課前學(xué)習(xí)體會和問題，同時針對問題進(jìn)行小組內(nèi)部討論。對于共性問題可借助3D打印的喉-氣管模型進(jìn)行集中模擬講解，時間為10分鐘。第三個10分鐘以PPT形式播放2-3個典型案例并提出3-5個開放式問題，便于啟發(fā)學(xué)生思維。最后10分鐘對錯誤問題進(jìn)行剖析和講解，結(jié)合提供的臨床病例分析疾病診斷思路，提出不同情況下解決問題的辦法。

1.4 教學(xué)效果評價

1.4.1 喉癌相關(guān)知識理論考核

授課結(jié)束后，對試驗組和對照組的所有學(xué)生進(jìn)行隨堂測試。考試內(nèi)容包括喉癌相關(guān)的基礎(chǔ)知識（100分）和喉癌相關(guān)的臨床病例分析（100分），采用閉卷考試的方式進(jìn)行，并匯總每個學(xué)生的最終成績，以考查學(xué)生對喉癌基礎(chǔ)知識及臨床診治決策的掌握程度。

1.4.2 教學(xué)滿意度評估

授課結(jié)束后，向試驗組和對照組學(xué)生發(fā)放調(diào)查問卷，調(diào)查內(nèi)容包括教學(xué)過程是否能增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)主動性、強(qiáng)化教學(xué)效果、對教學(xué)方法滿意度等具體內(nèi)容。問卷調(diào)查每一項具體調(diào)查內(nèi)容的結(jié)果分為同意和不同意，最后計算并比較滿意度，滿意度=同意例數(shù)/總例數(shù)×100%。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 22.0軟件分析及處理數(shù)據(jù)。計數(shù)資料以百分比（%）表示，采用X2檢驗，計量資料以（±s）表示，采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 學(xué)生考核成績比較

試驗組學(xué)生的基礎(chǔ)知識考核成績（90.90±3.02）和臨床病例分析考核成績（87.30±3.59）均高于對照組（84.93±2.75；75.63±3.31），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（t=9.254，P=0.000；t=15.123，P=0.000），結(jié)果見表 1。

2.2 教學(xué)滿意度比較

教學(xué)結(jié)束后進(jìn)行現(xiàn)場問卷調(diào)查結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)試驗組學(xué)生對應(yīng)用新的教學(xué)方法在增強(qiáng)學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)主動性、強(qiáng)化教學(xué)效果、對教學(xué)方法滿意度方面均高于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），結(jié)果見表2。

表2 實驗組和對照組教學(xué)滿意度比較[例（%）]

3 討論

喉癌的手術(shù)治療既涉及腫瘤根治，又兼顧功能保全，面對復(fù)雜的醫(yī)患關(guān)系，尤其是出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥后如何進(jìn)行準(zhǔn)確處理和有效醫(yī)患溝通，均需要有豐富經(jīng)驗的專科醫(yī)生進(jìn)行處理，所以留給本科生的臨床操作和醫(yī)患溝通的機(jī)會就不多，這就使喉癌的臨床教學(xué)陷入“理論多、實踐少”的尷尬局面[1]。另外，傳統(tǒng)教學(xué)過程中以教師講授為主，這種單向的信息傳輸方式，未考慮學(xué)生的個體差異和主動思維問題，學(xué)生容易注意力分散，也會導(dǎo)致教學(xué)效果不佳[7]。因此，目前大多數(shù)本科生、研究生對一成不變的臨床教學(xué)模式感到乏味和抵觸。若繼續(xù)按照傳統(tǒng)的教學(xué)方法進(jìn)行教學(xué)，師生雙方的負(fù)擔(dān)必然越來越重，教學(xué)效果很難達(dá)到預(yù)期理想，因此教學(xué)模式改革勢在必行。

除了理解復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)之外，如何讓學(xué)生在課堂有效的時間之內(nèi)更好地系統(tǒng)學(xué)習(xí)喉癌診治的相關(guān)知識，這是課堂教學(xué)要解決的另外一個重大問題。本研究采用以3D打印為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，可以起到相互協(xié)調(diào)、相互促進(jìn)的作用，明顯提高學(xué)生的學(xué)習(xí)成績和對教學(xué)模式的滿意度，教學(xué)效果顯著增強(qiáng)，這可能與以下原因有關(guān)：

（1）有利于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。本研究采用的3D打印喉-氣管模型可將腫瘤和周圍毗鄰結(jié)構(gòu)的立體位置關(guān)系以直觀逼真的印象呈現(xiàn)在學(xué)生面前，既利于學(xué)生理解復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，也方便教師利用現(xiàn)成的“標(biāo)本”模型進(jìn)行生動講解，提升了教學(xué)的感染力與吸引力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，達(dá)到促進(jìn)“教”和“學(xué)”的雙重目的[8]。

（2）有利于提高學(xué)習(xí)主動性。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式將課堂時間重新分配，將教學(xué)內(nèi)容重新設(shè)計，將原先課堂講授的部分內(nèi)容轉(zhuǎn)移到課下，因此學(xué)生必須提前主動學(xué)習(xí)，并在課堂上積極發(fā)言、踴躍提問，從而提高了學(xué)生學(xué)習(xí)主動性和積極性[9][10]。再者，翻轉(zhuǎn)課堂利用網(wǎng)絡(luò)工具給學(xué)生提供一個相互交流的平臺，學(xué)生可以將自己在學(xué)習(xí)中遇到的問題和想法在微信群和大家討論，打破空間和時間的限制。

（3）有利于提高學(xué)習(xí)效果。在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)中，學(xué)生能夠提前反復(fù)觀看學(xué)習(xí)教學(xué)視頻，提前做好知識儲備，帶著問題來到課堂，從而將教師從知識的傳授者和課堂的管理者變?yōu)閷W(xué)習(xí)的指導(dǎo)者和促進(jìn)者，將學(xué)生從被動接受者變?yōu)橹鲃友芯空撸瑢⒄n堂講解課后完成作業(yè)變?yōu)檎n前學(xué)習(xí)課堂研究，完全顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，實現(xiàn)了知識傳授和知識內(nèi)化的顛倒[11][12]。

3D打印喉-氣管模型形象生動，既利于學(xué)生理解復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，也方便教師進(jìn)行生動講解。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式以學(xué)生為中心，以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提高教學(xué)效果為目標(biāo)，而將3D打印與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)兩者聯(lián)合起來，可以激勵學(xué)生從“要我學(xué)”變成“我要學(xué)”，使學(xué)生在掌握理論知識的同時，能夠更加全面有效地認(rèn)識喉癌這種疾病，從而將理論知識和臨床實踐相結(jié)合，更好地提高學(xué)生的臨床綜合能力。因此，在喉癌的臨床教學(xué)過程中，以3D打印為基礎(chǔ)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式值得我們嘗試。