3D打印模型聯合PBL教學模式在眼科教學中的應用價值*

許育新，李 倩，張立宇，石方正，陶黎明

(安徽醫科大學第二附屬醫院眼科，安徽 合肥 230601)

眼科學是一門研究視覺器官的獨立學科，由于其專業性和抽象性，眼科教學一直是個難題，傳統灌輸式教學方式讓學生對眼科知識不易理解和掌握，也不利于培養學生的臨床思維和自主分析能力。基于問題的學習(PBL)教學法是以問題為導向、學生為主體、以小組討論為主要方式的教學模式[1]。目前，該教學方法在國內諸多醫學院校開展并取得良好效果[2]。眼球解剖結構復雜，單純的傳統教學很難達到良好的教學結果，此外眼眶解剖結構的教學和臨床訓練，很大程度上依賴于尸體解剖標本[3]，但其資源少，三維(3D)打印模型的出現很好地解決了這一問題。3D打印技術是一種以數字模型為基礎運用各種可黏合材料通過逐層打印來構造物體的技術。目前，個性化打印模型成功用于各醫學領域，如神經科[4-5]、口腔科、耳鼻咽喉科[6]等。這些模型為外科醫師提供了手術器官和周圍結構之間解剖關系的3D視圖，同時，也為臨床教學提供了新思路。將3D打印模型與PBL相結合，既可促進學生的自主學習，也可為眼科教學提供一個生動形象而又具體精準的教學模型。本研究將3D打印模型和PBL教學法聯合應用，并與其他教學方法進行了比較，探討了其在眼科教學中的應用效果。

1 資料與方法

1.1一般資料 以安徽醫科大學2018級臨床醫學本科三年級學生120名作為研究對象，采用電腦隨機數法將學生1∶1∶1分為傳統教學組、PBL教學組和3D打印聯合PBL教學組，每組40名。3組學生年齡、性別、既往學習成績比較，差異均無統計學意義(P>0.05)。見表1。3組教師均是經專業培訓的教師，教學態度認真負責，每組任課教師各2名。

表1 不同教學模式學生的基本信息

1.2方法

1.2.1課程內容和課程設置 理論教學內容為眼部解剖和生理、眼瞼病、淚器病、晶狀體病、青光眼、屈光不正、斜視與弱視、眼眶疾病等。實驗課教學內容為視力檢查、眼瞼檢查、裂隙燈顯微鏡檢查、眼壓測量、眼底鏡的使用方法、淚道沖洗等。理論課為每節課40 min，1次3節課，每周1次，持續9周；操作課為每節課40 min，1次2節課，每周1次，持續6周。

1.2.2教學方法

1.2.2.1傳統教學法 傳統教學模式是一種灌輸式的教育模式，側重于理論學習并且以教師為主導，將重點與難點自行歸納，教師按照教學大綱，根據課程章節在課件中向學生傳授眼科學知識，學生們注意聽講，并對重點進行記錄和記憶。

1.2.2.2PBL教學法 (1)準備病例，提出問題，教師選擇相關章節對應的臨床典型病例，在征求患者或家屬的同意下留取完整的患者資料，包括病史資料、影像學資料、各種檢查結果等，根據該病例提煉出核心問題用于討論指導。(2)學生自主學習，以8名學生組成一個小組，教師將資料和問題布置給學生，學生通過資料預習、文獻查詢、課本閱讀、相互討論等方式給出小組的答案。(3)教師指導下的針對性討論，教師進行引導性教學，對主要的資料及問題進行討論。(4)教師總結，對課堂重點內容進行總結，對共同難點進一步講解。實驗課與理論課一致，學生針對不同的對象和問題對操作內容自主學習并進行演練，最后針對不同組別的問題一一演示指正。

1.2.2.33D打印聯合PBL教學模式 在PBL教學模式基礎上引入3D打印模型，根據課程需求建立3D打印模型庫，在理論課中直接利用3D打印復制出患者的相關眼部資料，如對于眼眶骨折的患者通過術前影像檢查、骨折位置及范圍，打印出該患者特有的眼眶，更有利于骨折的精準檢查與治療[7]；同時，在學生討論和教師指導過程中利用該模型進行全方位的講解，逐層地展示教學，使教學更直觀易懂。對于實驗課，3D打印模型替代大體模型和實驗動物的作用，將3D模型固定在桌子上，學生根據要求完成相關操作，教師對該學生的最終成果進行打分，該方法成本低、資源多，使操作過程更具有實際意義。

1.2.3評價指標

1.2.3.1教學成果評價 教學成果評價分為理論和實驗兩部分，均為百分制，總成績=60%理論成績+40%實驗成績。理論考核為50道選擇題，其中30道為基礎題，20道無病例分析題。實驗考核設置相對應的操作題號，其中裂隙燈操作為必考題，再抽取2道題作為加考題。3組學生理論、實驗考試內容一致，批卷教師根據盲法原則選擇不知道各班級相對應教學方法的教師進行。

1.2.3.2學生評估表 采取自制學生興趣表評估不同教學模式對學生和教師的影響，很好、較好、中等、較差、很差分別計5、4、3、2、1分，除個別單獨提示的題目外，其余均按以上標準評分，分數越高表示對該教學模式認同度越高。學生評估表內容：(1)你認為眼科學課堂氣氛如何？(2)你認為眼科學教師的授課形式如何？(3)在過去的一學期里，你在眼科學課堂上打瞌睡的頻率如何？頻率越高分數越低。(4)在過去的一學期里，你是否因種種原因在該課程時逃課？頻率越高分數越低。(5)你認為教師在授課時的態度如何？(6)你認為每節課的教學重點突出嗎？(7)你對眼科學的學習輕松嗎？(8)通過一學期的學習，你對眼科學的知識掌握程度如何？(9)你認為你的臨床思維和分析能力是否得到提高？(10)你認為臨床本科生有必要掌握眼科學知識嗎？

2 結 果

3組學生眼科學理論+技能考試成績、學生評估表得分比較，差異均有統計學意義(P<0.05)，3D打印聯合PBL教學模式教學成果最好，其次為PBL教學模式，傳統教學模式相對較差。見表2。總成績由高至低依次為3D打印聯合PBL教學組、PBL教學組、傳統教學組。見圖1。單因素分析結果見表3。3組學生成績多重比較見表4。

圖1 3組學生眼科學總成績的箱圖

表2 3組學生眼科學理論+技能考試成績、總成績及學生評估表得分比較分)

表3 單因素分析結果

表4 3組學生成績多重比較

3 討 論

眼科學是一門專業性極強的課程，且內容多，學生常對眼科學內容不易理解與吸收，傳統灌輸式的教學模式主要采用教師在課堂上用幻燈形式進行理論授課，缺乏靈活性，學生自主性較低，容易產生疲勞感，不易記得所學內容。相較于傳統教學法，PBL教學法被證實具有更優秀的教學成效，可激發學生的學習興趣[8]，不僅在各高校得到很大的應用，甚至成為各醫院培養年輕醫師的首選教學模式[9]。PBL教學法讓學生主動地參與學習、討論，圍繞臨床問題進行討論，使知識點在頭腦中形成深刻印象。廖妙云等[10]研究表明，PBL教學法在眼科實習教學中的應用還有助于臨床思維的培養。

PBL教學中可借助 PPT和視頻更形象地講課，但對眼球與眼眶之間關系、眼球血流及神經支配在眼眶內走形，尤其是對缺乏空間思維能力的學生，很難對眼眶解剖結構有一個整體的認識。3D打印模型的3D立體結構，能很好地幫助學生更好地理解眼科學解剖和立體結構。因此，將3D打印引入教學中利用模型的高仿真和高度還原器官形態的能力，結合3D信息技術構建解剖模型，為教學提供了良好的實體資源。目前，3D打印聯合PBL教學法已成為新型的教學模式。據文獻報道，心血管內科通過3D技術打印心血管實體模型，結合實際病例，促使學生對患者的影像學資料有了更深入的了解，提高了系統知識的構建能力與操作能力，從而提升了教學成績[11]。有學者將3D打印技術與PBL教學法結合用于骨科住院醫師規范化培訓中，結果顯示，觀察組醫師理論、技能水平均明顯高于對照組，并且學習興趣、理解力均明顯提高，更進一步提高了規范化培訓的成效[12]。

本研究通過對臨床醫學本科三年級學生進行一學期的教學后發現，3組學生眼科學成績比較，差異有統計學意義(P<0.05)。由圖1可見，PBL教學法相較于傳統教學法，更有利于學生對眼科學內容的掌握。本研究單因素分析結果發現，教學模式對學生成績的影響有差異，3D打印聯合PBL教學組整體成績均優于其他2組，且高分學生相對增多，表明3D打印聯合PBL教學模式比PBL教學法更適用于眼科教學。目前，3D打印作為一種較為新穎的手段引入教學中，不僅提高了教學質量，同時也提高了學生和教師的興趣。

本研究通過學生評估表分數的比較發現，學生在不同教學模型中對上課效率和態度不同，分數越高代表對某教學模式的認同度越高，結果與預期一致，3D打印聯合PBL教學模式學生評估分數最高[(34.23±4.59)分]，證明3D打印聯合PBL教學法相較于其他2種方式更符合該專業學生的上課要求。當然，好的教學模式更有利于學生的學習，可是無論在何種班級中均存在高分和低分，通過對學生評估表和總成績的分析可見，評估分數越高的學生總成績也越好，表明除好的教學模式和教師外，學生的態度和對該課程的興趣度，對某教師或某教學方式的認同度也會影響學生對某課程的掌握程度，最終3D打印聯合PBL教學組學生眼科學總成績最高，且學生評估分數也最高。本研究通過相關性分析發現，學生評估分數與眼科學成績基本成正比關系，因此，3D打印聯合PBL教學模式不但能提高學生認可度，同時也能提高教學成績。孟慶友[13]比較了傳統PBL教學法和3D打印技術結合PBL教學法的效果，結果與本研究一致。然而，3D打印聯合PBL教學模式需要龐大的教學模型庫，需要一定的財力和物力，此外，對于某些眼部解剖細節3D技術尚無法打印，此種教學方式也對授課教師提出了新的挑戰，教師不僅要有良好的組織管理能力，同時還要具備充分調動學生積極性、控制課堂節奏能力。

總之，3D打印聯合PBL教學模式在教學方面的成果顯著，因此，3D打印聯合PBL教學法是符合眼科學教學的優秀模式，能提高學生的上課效率，此種教學模式對今后授課具有指導意義，是臨床專業醫學生掌握眼科學知識的重要保障，值得推廣應用。