3D 數字模型系統輔助CBL 教學法在肝膽外科臨床教學中的應用

張韓靜 劉俊杰 陳文康 曹 輝 劉 波 李 騫 陳國棟

(1.南華大學附屬第一醫院肝膽外科,衡陽 421600;2.南華大學附屬第一醫院創傷骨科,衡陽 421600)

肝膽外科是普外科教學當中較為重要的一部分,但由于肝膽解剖關系復雜,肝內管道系統走行和分布多有異變且關聯疾病較多等因素,臨床醫學生難于理解,學習周期會相對延長,學習興趣和積極性難以提升[1]。傳統肝膽外科教學法以課堂老師講解為中心,重點闡述教科書中肝膽疾病的大綱和概念,不僅抽象且學生難以理解、掌握,不利于教學質量的提高。案例教學法(case-based learning,CBL)是通過在教學過程中選取典型病例并提出問題從而培養學生獨立思考和解決問題的模式,目前已成為國際上較流行的一種教學方法,并且取得了比較好的效果[2]。自進入21 世紀以來,3D 數字技術在肝膽外科的臨床教學、圍手術期規劃、術中指導等方面的應用備受矚目并有無可比擬的優勢[3]。在這個思維的指導下,本次研究選取南華大學附屬第一醫院2017 級臨床醫學專業的本科實習生為調查對象,探索將3D 數字模型系統輔助CBL 教學法應用于肝膽外科臨床教學中的應用效果。

1 資料和方法

1.1 一般資料

本研究類型為隨機對照研究,具體是選取南華大學附屬第一醫院2017 級臨床醫學專業的本科實習生共100 名(排除標準:既往接受過CBL 教學或3D 數字技術培訓的學生),按照數字表法進行隨機分組,每組學生各50 名。傳統教學組即對照組:女26 名,男24 名;年齡20～23 歲,平均年齡(20.7±0.7)歲。3D 數字模型系統輔助CBL 教學試驗組:女28 名,男22 名;年齡20～24 歲,平均年齡(21.2±0.9)歲。兩組學生一般資料的對比差異無統計學意義(P＞0.05)。

1.2 方法

兩組學生的培訓課程均由同一位肝膽外科教授進行獨立教學并詳細介紹肝膽胰形態、基本脈管結構和空間結構關系,兩組教學時長均1 h,學習的重點主要包括肝癌疾病的理論知識和解剖結構。

對照組即傳統教學組,采取人衛第9 版外科學教材、人體解剖彩色圖譜和肝教學模型并結合代表病例的CT 重建及MRI 等影像資料建立教學PPT 進行詳細講解。指導老師提出的重點內容并給出思考題供學生課后思考與鞏固。

試驗組采用3D 數字模型系統輔助CBL 教學。主要內容:①準備工作:首先將學生分為10個小組,每個小組5 人;由老師提前篩選出具有代表性的臨床常見的肝癌患者為案例,并通過醫學影像中心的PACS 系統導出病例CT 及MRI 結果的DICOM 數據;應用3D 數字軟件將患者術前64 層肝及其周圍重要結構成像 CT、MRI 等檢查構建肝的可視化圖像模型,清晰顯示肝病灶位置、病灶形態、毗鄰關系、肝Couinaud 分段,以及各脈管系統解剖和走行;同時根據病例資料設計問題,要求小組成員需要提前查好資料,給出診斷的意見、依據、鑒別診斷。②CBL 授課:首先由老師匯報患者病情,包括患者病史資料、實驗室檢驗及影像檢查結果等;接著由每組派出代表給出該患者初步診斷的意見、依據、鑒別診斷報告,同時各小組進行討論并整理意見,嘗試為該患者制定個性化的診療方案;最后由老師詳細講解圍手術期肝段的分割和手術具體設計規劃圖像模型,分析該病例中隱藏的問題,總結出關鍵的操作技巧和臨床難點,并針對小組表現給出評價與總結。

1.3 評價方法

實習完成后進行考核:①理論和實踐考核:按五年制臨床醫學專業教學大綱中肝膽外科專業學習的重點難點對出科實習生進行理論考核,以肝膽外科臨床典型的病例資料分析患者病史、檢驗及檢查結果等給出診斷的意見、依據、鑒別診斷、診治方案作為學生的實踐考核,每部分各100分。②制定主觀問卷調查表:具體內容包括學習興趣評分、學習主動性評分、肝膽知識點理解評分、肝膽手術解剖規劃認識評分4 個部分,每部分25 分。③教學滿意度調查問卷:共:9 項,每項10分,評分越高提示滿意度越高[4],具體包括教學態度、教學內容、教學趣味性、教學形式、教師素養、課前準備、課堂表達教學效果、學生興趣調動,共征集100 份調查問卷,有效回收率100%。

1.4 統計學方法

采用GraphPad Prism 8 軟件進行分析,計量資料采用均數±標準差描述,采用t檢驗及秩和檢驗進行組件比較,以P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 考核成績

與傳統教學組相比,試驗組實踐考核成績較高,具有統計學意義(P＜0.001);但兩組理論成績無明顯差異(P＞0.05)(表1)。

表1 理論與實踐考核成績

2.2 主觀問卷調查結果

對照組與試驗組所有學生均參與教學評分,評分量表顯示:試驗組學生的學習興趣、學習主動性、臨床知識點理解和肝膽解剖辨識均高于對照組(P＜0.001)(表2)。

表2 主觀問卷調查結果

2.3 教學滿意度調查結果

試驗組與對照組教學滿意度調查結果相比:教學內容[(8.14±1.13)分vs(7.34±0.97)分,P＜0.05]、教學趣味性 [(8.48±0.92)分vs(6.20±1.06)分,P＜0.01]、教學形式[(7.82±0.86)分vs(6.86±0.60)分,P＜0.05]、教學效果 [(8.08±0.87)分vs(6.64±0.69)分,P＜0.01]和學生興趣調動[(7.82±0.89)分vs(6.6±1.15)分,P＜0.01]的得分要顯著高于傳統教學的對照組;但是在教學態度、教師素養、課前準備、課堂表達的得分與傳統教學方法差異無統計學意義(P＞0.05)(圖1)。

圖1 教學滿意度火山圖

3 討論

肝膽外科具有較復雜的解剖結構和較多的抽象概念,使得大部分學生在臨床學習過程中很難全面掌握和理解相關理論及實踐知識點。CBL 教學法由以問題為基礎教學模式(problembased learning,PBL)教學法發展而來,多項研究表明CBL 教學法可以充分調動學生積極性,培養學生思考與解決問題的能力[5]。近年來,隨著計算機數字技術的發展,3D 數字模型系統在醫學教育領域中的優勢逐漸顯現[6]。通過應用數字軟件對研究器官及周圍解剖結構三維預處理,能夠將復雜的內容通過清晰的影像生動地向學生展示出來,有利于學生構建較好的空間思維能力,同時加快對疾病的熟悉和抽象概念的理解[7]。3D 數字模型系統作為臨床教學的輔助手段,有效幫助了臨床實習生在感官上建立解剖空間概念,讓學生對肝解剖更容易理解與掌握,從而為肝膽相關疾病的臨床教學打下堅實基礎,使教學更富有成效[8]。同樣的,在本項目研究結果提示在肝膽外科教學中應用3D 數字模型系統輔助CBL 教學法使臨床實習生更快更全面地掌握肝膽外科的常見疾病,同時通過教師引導、小組討論,充分調動了學生積極性,提高了實習生學習興趣和教學滿意度。

3.1 傳統教學在肝膽外科教學的局限性

肝膽外科疾病涉及上腹部解剖學、病理學及影像學等多門學科,概念抽象難懂。從肝膽外科整體教學思路出發,臨床實習生對于理解肝膽疾病的臨床表現、診斷、分期及解剖有一定的困難,而最主要的薄弱環節集中在基礎解剖[9]。傳統教學模式雖然能通過直觀的教學模型立體展現標本結構,但卻過于理論化,且多數只能展現正常結構、難以表現多種疾病狀態下的改變情況。傳統教學中,為實現教學目標,老師會在理論課的授課中加入真實病例,并在臨床實習中通過教學查房,回顧診療經過、仔細查體并閱讀相關輔助檢查[10]。雖然環節較為緊湊,但教學質量的反饋結果依然有不盡如人意之處。傳統教學模式多為灌輸式教學,師生之間、同學之間的學習互動相對較少,學生的主動性、思維的活躍性、表達的積極性、合作的意識與能力很難得到提高[11]。因此,為實現肝膽外科教學質量的提高,我們必須增強基礎課程的建設,培養學生的空間立體感和加強個人學習興趣。本次研究表明傳統教學方法的對照組學生實踐考核成績顯著低于3D 數字模型系統輔助CBL 教學法的試驗組,且臨床實習生的學習興趣和主動性也有明顯提高,說明了該模式更有助于提高學生的臨床思維能力。

3.2 3D 數字模型系統輔助CBL 教學法的優勢

采用新數字醫學技術改善臨床醫學教育已是國際臨床教育的主流,3D 數字模型系統輔助教學在肝膽外科教學、科研及模擬手術方面應用日益重要,而且在其他各科教學中也發揮了重要作用[12]。3D 數字模型系統輔助CBL 教學有以下優勢:①通過3D 數字軟件處理影像,建立數字模型,可幫助學生能從感官上直觀地掌握肝膽外科的解剖和疾病的臨床特點,從而對肝膽疾病有更深刻的理解,同時CBL 教學法能讓學生在氣氛相對寬松的情境下,能獲得更多的個性化學習機會,教育模式從灌輸式轉變為實踐式。②此模式下使得老師更注重對學生的引導,通過課前凝練典型問題和小組討論分析;課堂上通過講授與提問環節,使得學生能夠快速掌握肝膽外科常見病例,從而提高分析和解決問題的能力。③3D 數字模型系統的應用,避免了傳統教學的抽象感,讓學生們能夠產生一種身臨其境作為臨床醫師的狀態,體會為患者診治的氛圍,增強學生對肝膽外科知識學習的積極性和主動性。④通過對3D 圖像分解講解,使臨床實習生能夠初步了解和掌握手術治療原則及肝膽胰腺腫瘤這種肝膽外科復雜疾病的特點,有助于學生直觀深刻地掌握肝膽疾病的知識要點。本研究發現試驗組學生在肝膽解剖辨識方面及臨床知識點理解的調查問卷方面的得分均提高,同時對教學內容、教學趣味性、教學形式、教學效果和學生興趣調動的滿意度更高,說明本科實習生對3D 數字模型系統輔助CBL 教學法應用的接受度普遍較高,且能夠更快更全面地掌握肝膽外科的常見疾病知識。

當然,本研究也有一定局限性:①納入研究的實習生數量有限,且為單中心研究,是否普遍有效需進一步擴大應用范圍。②本研究結果調查問卷來源于評價者的主觀感受,研究結果可能存在一定選擇偏倚。

總之,本研究將3D 數字模型系統輔助CBL教學法初步應用到我院臨床本科實習生教學中,取得較好的臨床教學效果,說明了該模式能有效提高學生的臨床思維能力,充分調動學生學習的興趣和主動性,同時使教學滿意度大大提高。希望今后通過不斷完善該教學法,為培養具有創造力和創新精神及良好綜合素質的復合型人才提供新的平臺。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻聲明張韓靜:實施研究,撰寫及修改論文,審閱及定稿;劉俊杰、陳文康:實施研究;曹輝、劉波、李騫:收集數據及分析結果;陳國棟:設計構思,審訂論文