BOPPPS教學結合三維有限元分析模型在運動系統臨床實踐教學中的應用

華文彬,王 蕾,李 嵩,余海燕,李 立,楊 操

(1．華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院骨科,湖北 武漢 430022;2．華中科技大學同濟醫學院第一臨床學院,湖北 武漢 430022;3．華中科技大學機械科學與工程學院數字制造裝備與技術國家重點實驗室,湖北 武漢 430074)

運動系統疾病的種類較多,相關解剖基礎復查,難于理解和掌握,是外科教學中的難點。因此,如何更好地開展運動系統疾病臨床實踐教學,并與理論教學合理銜接,激發醫學生學習的積極性、主動性,幫助醫學生理解和掌握運動系統疾病,是運動系統教學中亟待解決的問題。

BOPPPS教學模式源于由加拿大教師技能培訓工作坊(Instructional Skills Workshop, ISW),目前已被全世界30余個國家引進采用[1]。BOPPPS教學模式以教學目標為導向,以學生為中心,由導言(Bridge-in)、學習目標(Objective)、前測(Pre-assessment)、參與式學習(Participatory Learning)、后測(Post-assessment)和總結(Summary)六個教學環節構成。BOPPPS教學模式打破了傳統教學模式的思維定式,把教學重點放到了參與式學習的環節,能夠充分地調動醫學生學習的積極性,還能有效提高教師的教學水平。

為了讓學生更直觀地理解運動系統結構的解剖特點,借助各種體外模型輔助教學,如人體骨骼標本、鑄造骨骼模型和個性化3D打印模型等。然而,上述模型均為靜態模型,難以充分反映骨骼系統的動態過程,也不能直觀顯示軟組織結構,限制了其在臨床教學中的應用。三維有限元分析技術具有低成本、可重復性好、直觀形象等優勢,在臨床教學中具有廣泛的應用前景,目前,已經被應用于人體不同部位的手術設計、手術模擬、手術方式比較等研究[2-3]。

1 對象與方法

1.1 教改對象與實驗設計

以2021年1月—2021年12月的華中科技大學同濟醫學院第一臨床學院2018級臨床醫學五年制醫學生為研究對象,并隨機分為兩組,54名學生納入傳統教學組,54名學生納入BOPPPS教學組。所有研究對象對本研究內容均知情同意。采用試驗對照方法和問卷調查法。

兩組學生均由相同的高年資教授團隊進行理論授課,臨床實踐教學由6名高年資主治醫師進行帶教。臨床實踐教學實習周期為2周,集中教學時間為6學時,教學形式包括小講課、教學查房、病例討論和手術視頻教學;其余時間,學生分別跟隨帶教教師進行分組臨床實習。教師針對兩組學生的備課時間相同;兩組學生理論和實踐教學課程時間相同,且課前和課后統一安排自習,因此學生的學習總時間一致。

1.2 教學方法

1.2.1 傳統教學組

外科教研室統一提前通知授課時間和內容。通過傳統多媒體教學,按照常規教學方式完成小講課、教學查房、病例討論和手術視頻教學等授課內容。

1.2.2 BOPPPS教學組

導言:授課前,教師布置學習任務,發放教學資料,幫助學生預習。授課開始時,教師通過圖片、視頻、故事、三維有限元分析模型(圖1)等引入教學內容相關問題,激發學生的興趣,并開展討論式教學。

圖1 三維有限元分析模型(A)術前頸椎正位模型;(B)術前頸椎側位模型;(C)術后頸椎正位模型;(D)術后頸椎側位模型

學習目標:明確教學目標,包括病史采集、臨床表現、體格檢查、診斷和鑒別診斷、治療方案、醫患溝通技巧等。

前測:通過在線測試的形式,了解學生對知識掌握程度和臨床診療能力。

通常情況下，可以利用淺層鉆探技術在特定的環境地域中進行地質勘查工作，在一定程度上可以降低自然環境的破壞程度。比如說地表層植被較少但是土壤層較薄弱的地區或者是和沼澤地域自然環境較為接近或類似的區域。淺層鉆探技術可以應用于地表淺層這一點，就可以很好地滿足地質勘查工程相關的勘探條件。

參與式學習:實行分組教學,包括小組討論、角色扮演、分組匯報等環節,采用迷你臨床演練評估(Mini-clinical examination exercise, Mini-CEX)的形式進行,每組4名學生,分別扮演患者、醫生、評論員、觀察員。

后測:再次通過在線測試的形式,及時評估學生對授課內容的掌握情況。

總結:各組選派一名學生交流學習感想,教師對學生表現和各小組學習任務完成情況進行總結。教師結合知識點進行梳理講解,幫助學生掌握相關知識,并通過典型病例將醫患溝通、人文關懷、思政教育等內容貫穿其中。

1.3 教學效果評價

學生完成運動系統理論和臨床實踐學習后,統一進行理論知識考核、臨床實踐考核和問卷調查。

①理論知識考核:在運動系統題庫中隨機抽取考題組卷,對兩組學生進行理論知識考核,滿分為100分。②臨床實踐考核:對所有學生分別進行臨床實踐能力考核,考核方式為Mini-CEX,選用相同的考題和評分量表,滿分為9分。③問卷調查:通過問卷星軟件平臺發放調查問卷,臨床實踐教學結束后1周內完成問卷調查。學生需要完成教師教學效果評價和學習效果自我評價,分別采用大學教師教學效果評價問卷(Students’ evaluations of educational quality questionnaire, SEEQ)和學習效果自評問卷,采用五分量表法,非常好計5分,好計4分,一般計3分,不好計2分,非常不好計1分。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 兩組學生的一般資料比較

兩組學生隨機分為傳統教學組和BOPPPS教學組,兩組學生一般資料見表1,兩組學生的性別、年齡、物理診斷學考試成績無明顯統計學差異(P>0.05)。因此兩組學生的一般資料和學習能力無差異性,本研究實施結果具備可比性。

2.2 兩組學生的理論考核成績比較

兩組學生的理論知識考核平均成績見表1,BOPPPS教學組的考試成績稍高于傳統教學組,差異有統計學意義(P<0.05)。

表1 兩組學生的一般資料比較[n(%)]

2.3 兩組學生的技能考核成績比較

采用Mini-CEX評估兩組學生的臨床技能,兩組學生的技能考核平均成績見表2,除人文關懷外,BOPPPS教學組均優于傳統教學組。

表2 兩組學生的Mini-CEX考核成績

2.4 兩組學生的教學滿意度比較

對學生發放大學教師教學效果評價SEEQ問卷108份,回收有效問卷108份,有效回收率為100%。結果顯示,BOPPPS教學組學生在各方面對教學效果的評價均優于傳統教學組,差異均具有統計學意義,具體結果詳見表3。對學生發放“學習效果自評問卷”108份,回收有效問卷108份,有效回收率為100%。結果顯示,BOPPPS教學組學生的各方面自我評價均優于傳統教學組,差異均具有統計學意義,具體結果詳見表4。

表3 兩組學生的大學教師教學效果評價問卷結果

表4 兩組學生的學習效果自評問卷結果

3 討論

3.1 BOPPPS教學以“參與式學習”為核心,可有效調動醫學生學習的積極性,提高醫學生的學習效率

在BOPPPS教學中,“導言”環節,教師通過導入與課程相關的圖片、視頻、經典案例、小故事等,可激發學生對課程學習的興趣和求知欲,活躍課堂氣氛,營造輕松的學習氛圍,調動學生的學習熱情?！敖虒W目標”明確告知學生需要掌握的核心內容,讓學生帶著目標去學習,更有益于完成教學目標?！扒皽y”評估學生對教學內容的熟悉程度,包括基礎知識、相關技能的掌握情況,教師可根據測試結果靈活調整課程的進度、深度、詳略等,以滿足大多數學生的需求。“參與式學習”是核心過程,教師運用演示、引導、講解、提問等教學手段,學生采用模擬、操作練習等方式參與教學活動,變機械為靈活,變接受為發現,變被動為主動,促進學生主動參與教學活動,達到掌握知識、提高學習效率的目的?！昂鬁y”與“學習目標”相呼應,評價學習效果,了解是否達到預期教學目標?！翱偨Y”是緊扣教學內容的要點,采用簡明扼要的語言,使復雜問題簡單化,有利于學生快速掌握關鍵內容。

本研究的結果證實,通過BOPPPS教學實施,BOPPPS教學組的理論考核成績優于傳統教學組,因此我們認為,BOPPPS教學可有效調動醫學生的學習積極性,提高醫學生的學習效率。BOPPPS教學組的Mini-CEX評估技能考核成績優于傳統教學組,因此BOPPPS教學通過參與式學習,Mini-CEX演練培訓,有助于提高醫學生的臨床思維能力。高燁等[4]報道,將BOPPPS教學應用于臨床實踐教學,可增強學生對醫學理論知識的理解和臨床思維的鍛煉,提升學生臨床疾病的分析和判斷能力。高彥霞等[5]報道,將BOPPPS教學應用于急危重癥監護培訓,不僅可以充分調動學員的學習積極性,明確學習目標,提高其醫患溝通能力、學習效率及綜合分析能力,還可以提高帶教教師的教學活動滿意度。

3.2 基于BOPPPS教學,結合多種教學模型,有助于激發學生的學習興趣,改善教學效果

借助各種體外模型輔助教學,如人體骨骼標本、鑄造骨骼模型和3D打印模型等。然而,上述模型均為靜態模型,難以充分反映骨骼系統的動態過程,也不能直觀顯示軟組織結構;人體骨骼標本、鑄造骨骼模型雖能反映正常骨骼形態,卻不能直觀顯示病理條件下的骨骼結構;3D打印技術雖可直觀顯示病理結構,但應用成本相對較高,限制了其在教學工作中的廣泛應用。三維有限元分析技術具有低成本、可重復好、直觀形象等優勢,在臨床教學中具有廣泛的應用前景,已經廣泛應用于人體不同部位的手術設計、手術模擬、手術方式比較等研究。通過計算機軟件構建三維有限元分析模型后,學生學習時可以對器官和病變部位進行立體幾何分析,方便進行解剖結構學習、手術方案設計、模擬手術分析和手術療效評估等。

本研究中,通過BOPPPS教學結合三維有限元分析模型,BOPPPS教學組的理論考核成績、Mini-CEX評估技能考核成績均優于傳統教學組,因此BOPPPS教學結合三維有限元分析模型不僅改良了教學方式,還利用三維有限元分析幫助學生理解運動系統的復雜解剖結構,能夠有效調動醫學生學習的積極性,提高醫學生的學習效率。教學滿意度測評結果表明,BOPPPS教學組在學習價值感、教學熱情與組織清晰性、群體互動、人際和諧、知識寬度、教學管理、功課量/難度等方面的評分均優于傳統教學組,因此,BOPPPS教學結合三維有限元分析模型能有效提高教師的教學水平。此外,學生學習效果自評問卷結果表明,BOPPPS教學組在學習興趣、課堂氣氛、學習目標、知識儲備度、學習主動性、語言溝通能力、臨床知識應用能力等方面的評分均優于傳統教學組,因此,BOPPPS教學結合三維有限元分析模型能夠有效調動醫學生學習的積極性,提高醫學生學習效率。

3.3 基于BOPPPS教學的多種混合式教學有助于激發學生的學習興趣,改善教學效果

Yang等[6]在口腔醫學教學中采用了BOPPPS教學結合微格教學法,結果表明BOPPPS教學結合微格教學法能夠激發學生的學習興趣和熱情,提高學生的思維能力,提高學生的成績,并且可幫助教師創新教學理念,改善教學質量。Wang等[7]在口腔病理性本科生課程中采用了BOPPPS教學結合小規模限制性在線課程(small private online course,SPOC)和翻轉課堂(flipped class)的教學方式,結果表明該教學方法能夠調動學生的積極性,促進學生主動學習,同時也能提高教師的教學水平。多種網絡資源的應用有助于幫助學生整合知識體系,更好地理解和掌握所學知識[7]。李蜀鄂等在口腔醫學本科生臨床實習中采用基于BOPPPS 的線上教學,研究發現在參與式環節運用SPOC、PBL等教學方式,并引入形成性評價,能形成有效的師生互動和學生互動,極大地提高學生的實習興趣、培養醫療思維能力、豐富醫療知識和實踐技能。

Liu等[8]在生理學課程中采用了基于BOPPPS教學的線上線下混合式教學,可以顯著提高學生成績,86.2%的學生對該教學方式表示認可,79.4%的學生認為有助于提高學習能力。Ma等[9]在衛生事業管理學課程中采用了基于BOPPPS教學的混合式教學,結果表明該教學方式能夠激發學生的學習興趣和熱情,提高學生的學習技能、主動性,提高學生的自主學習能力,改善教學效果。王思璀等[10]在中國醫學史課程中采用基于BOPPPS教學的線上線下混合式教學,可以優化課堂教學結構設計,加強課堂內外師生、生生互動,有效地提高學生學習的積極性與主動性。劉亞東等將BOPPPS教學結合移動端App應用于脊柱外科教學,結果發現BOPPPS教學結合移動端App有助于提高學生的學習效率,也能提高教師的授課技巧。移動端App的應用,可以將脊柱外科晦澀難懂的知識形象地轉化為圖片、臨床場景等,采用更為直觀、生動的方式進行知識傳遞,且移動端App的應用使師生互動不受時間和地點的限制。邵培雙等組織開展基于BOPPPS教學的混合式在線教學,調查結果表明88.24%的教師認為“參與式學習”過程更具有吸引力,78.15%的教師表示在今后教學中會主動采用BOPPPS教學進行授課。

因此,BOPPPS教學可結合三維有限元分析模型,SPOC、翻轉課堂、PBL等多種不同的教學方式,開展混合式教學,有助于進一步激發學生的學習興趣,改善教學效果,可作為我們進一步開展教學研究的新選擇。