三維打印模型結合PBL教學模式在泌尿外科臨床教學中的價值分析

（西安交通大學第一附屬醫院泌尿外科 陜西西安 710061）

三維打印技術是一種新型的快速成型技術，它利用計算機輔助設計軟件來創建物體。近年來，隨著科技材料、成像技術和計算機圖像處理技術的發展，三維打印技術得到了廣泛的推廣。它在組織器官制造、假肢定制、假體植入和解剖模型等醫學領域具有重要的應用價值和發展前景[1]。泌尿外科3D打印技術教學、研究及臨床工作中已得到廣泛的關注和應用。

PBL是加拿大麥克馬斯特大學醫學院首先提出并應用的一種基于問題的學習方法.其核心模式是教師提問，不斷激勵學生思考和探索，讓學生自己分析問題，學習解決該問題所須的知識，最終一步步解決問題[2]。但同時，PBL教學模式也存在一些不足，學生獨立查閱相關信息以加強基礎知識的學習需要大量的時間和精力，而泌尿系統由于涉及腹腔臟器最多且自身存在明顯的復雜性、抽象性，這就要求學生進行學習時需要提前掌握較多難以理解的內容。因此，為了更好地提高泌尿外科的臨床見習課教學質量，筆者在標準化的PBL教學模式下引入三維打印模型，兩者的結合可以提高學生的學習興趣，激發學生的空間思維能力，進而提高臨床教學質量。使得在泌尿外科臨床教學中取得了滿意的效果。現介紹如下。

一、研究對象與方法

1.研究對象

選擇2014—2015年在西安交通大學第一附屬醫院泌尿外科實習的臨床醫學專業學生60人為研究對象。并且采用隨機分組的方式將所有學生分為實驗組和對照組，并且每組有學生30名。分為三維打印制作泌尿系統臟器三維立體模型+多媒體配合PBL教學30人，采用常規教具+多媒體配合PBL教學30人。兩組學生在性別、年齡以及既往課程進度等方面經統計學檢驗，無統計學差異（P＞0.05）。教學老師由具有多年教學經驗的西安交通大學醫學院第一附屬醫院泌尿外科外科主治醫師擔任，并經集體備課及PBL教學方法培訓后進行教學。

2.研究方法

將采用三維打印制作泌尿系統臟器三維立體模型+多媒體配合PBL教學的30人作為實驗組，常規教具+多媒體配合PBL教學的30人作為對照組。 根據實習大綱要求，分別進行為期8周12課時的臨床試驗教學工作。

具體內容如下： ①以泌尿系統三大疾病結石、腫瘤及前列腺增生為主要試驗教學內容； ②研究組30人以三維打印模型結合患者病史、體征、腹部CT、泌尿系造影及腹腔鏡手術演示進行教學；③對照組30人以傳統教科書、傳統教具（如：解剖圖片等）結合病史、體征、腹部CT、尿路造影和腹腔鏡手術演示進行教學。④所有學生均應用PBL教學模式進行帶教：提前1周時間為學生準備2-3個與將要教學內容緊密聯系的典型病例并提出相應問題。考核通過客觀和主觀兩種形式的評價。客觀評價包括：病案書寫、泌尿系統臟器的解剖知識、腹部CT及泌尿系造影讀片、泌尿系腫瘤及結石手術適應證、腫瘤和結石的手術選擇分別為20分，共100分。主觀評價則通過問卷調查反映，包括學習興趣、對疾病病理特征的了解、解剖結構的掌握、疾病的診斷及鑒別診斷、手術方案的選擇手術過程的認識、教學滿意度等六個方面。

二、結果

1.臨床考核成績

實驗組和對照組的臨床考核成績提示：腎臟輸尿管、膀胱及前列腺解剖知識、腹部CT及泌尿系造影讀片、泌尿系腫瘤及結石手術適應證、腫瘤及結石手術方案的選擇四個方面高于對照組。而在病歷書寫上無差異。

表1 臨床考核單項成績及總成績 （分）

2.調查問卷結果

（1）調查問卷結果提示：實驗組在學習興趣、解剖結構的掌握、手術方案的選擇及手術過程的認識三個方面的提高優于對照組，而在疾病的病理特征認識、疾病的診斷及鑒別診斷兩個方面無明顯差異。

表2 調查問卷結果 （分）

（2）對教學模式滿意度的評價

通過使用三維打印模型結合PBL教學模式的教學方法，實驗組學生的非常滿意度70%，滿意度為 20%；對照組學生對傳統的標準化PBL教學模式的非常滿意度為46.7%，滿意度為26.7%，兩組整體滿意度對比，差異具有統計學意義（P<0.05，表3）。

表3 兩組學生對教學方法的評價（n=30，n/%）

三、討論

泌尿生殖系統所涵蓋的腹腔臟器是身體各系統中最多的，其相互解剖關系直接影響對疾病的判斷和診治，此外，它與成像密切相關，對空間想象力和思維能力提出了更高的要求。對于剛接觸臨床實習的醫學生來說，學習難度較大。同時由于手術的無菌要求又無法讓所有的臨床實習學生參與每個手術的過程。傳統的教學方法[3]注重向學生灌輸知識，雖然通過病例介紹、解剖圖片和影像材料，學生可以跟隨老師的思維進行學習。然而，對于一些特殊的解剖部位，如在膀胱內輸尿管開口的位置，仍然難以描述和表達，導致許多實習生進入泌尿外科實習感到收獲很少。如何更好地形象、直觀地向學生展示典型泌尿系統疾病的特點，激發學生的學習積極性，培養學生在有限的實踐時間內發現和解決問題的能力。提高臨床思維能力已成為泌尿外科帶教教師面臨的難題。

PBL課程于20世紀60年代在加拿大麥克馬斯特大學醫學院首次提出并應用于教學中，它旨在將基礎科學和臨床問題結合起來，為學生提供提問和參與討論的機會。并在醫學生中開發了一門課程，可以靈活地反映出醫療保健需求變化的影響[4]。隨后PBL教學模式迅速引入歐洲、美國等發達國家并得到快速、蓬勃的發展。到1991年，美國已有100多所醫學院采用PBL教學模式，教學效果良好。哈佛大學醫學院等著名大學已全部采用PBL教學模式進行授課[5]。根據世界衛生組織的報告，世界各地大約有1700所醫學院采用了PBL教學模式，而這一數字還在不斷增加[6]。PBL在中國的引進時間晚于歐美和日本。1986年，上海第二醫科大學和西安醫科大學率先引入PBL教學模式。PBL將疾病基礎問題和臨床實踐相緊密結合，倡導以學生為中心，教師為主導的小組討論教學。PBL是一個由8到10名學生和1名指導或帶教老師組成的討論小組， 圍繞某一具體病例從診治兩方面進行討論。討論的重點是把學習放在目的明確、相對真實的問題情境中，使學習者能夠理解問題背后的科學知識，并在學習過程中努力解決具體問題，目的是建立一個廣泛而靈活的知識庫，培養學生理解、分析和解決問題的能力，培養學生的自主學習能力、實踐能力和團隊精神[7]。PBL是一種基于建構主義認識論的課程設計。只有根據其本身獨特的課程設計策略，才能在教學活動中體現其積極的意義和價值[6]。 但是，PBL教學作為一個復雜的系統過程， 在實際的應用當中也不可避免地存在一些問題:（1）師資質量和配套教案不完善:典型的PBL課程要求每個研究組由一名教師和八至十名學生組成[8]。與傳統的教學模式相比，對教師的需求明顯增加。此外，教師作為PBL教學的組織者和引導者，大部分教師沒有接受嚴格規范的PBL教學模式的訓練，對這種新的教學模式也并非完全了解。還有很多爭論和質疑，這對PBL教學的質量產生了很大的影響。同時，PBL教學模式的實施需要制定相應的教學計劃，而這部分還存在缺失，使得PBL教學的實施十分困難。（2）與PBL教學模式不配套的相應教學條件，PBL教學強調學生的自主學習和小組討論。學生需要通過各種渠道收集相關文獻（包括網絡、書籍、期刊、實驗室資源等），許多醫學院校往往無法保障具備充足的教學資源。（3）沒有形成合理的教學評價體系。一項教學改革能否順利進行，關鍵環節是對新的教學改革系統進行考核和評價。目前PBL教學沒有與之相應的考核方法，依然沿用過去的評估方法，這使得學生很難在短時間內認識到傳統教學與PBL的不同之處。同時，學生可能會認為PBL只會增加學生的負擔，而不會享受PBL的好處。不愿積極配合進一步實施PBL[9]。此外，諸如泌尿外科、骨科之類科室，其專業本身存在較明顯的復雜性、抽象性，在教學過程中不僅要求學生們掌握基礎知識，還需要具備一定的空間想象能力和思維變化能力，而PBL教學模式仍然不能直觀、清晰地反映臨床各種泌尿外科疾病的特征，給教學工作帶來較多麻煩。

隨著三維打印技術的快速發展，三維模型打印逐步被用于臨床及醫學教學之中。三維打印技術已成為泌尿外科領域的一個研究熱點。三維打印技術可以準確打印出人體器官和組織的3D模型，將器官組織的構造逼真而直觀地顯示出來，有利于醫學教學的進行，同時有效地解決人體管道鑄型標本耗費大及不可重復等問題[10]。三維打印模型技術在制定手術計劃、模擬訓練手術、降低手術風險、提高手術成功率、改善醫患溝通、器官打造等方面具有重要意義。通過成形的三維泌尿臟器模型可對各種復雜的腎臟腫瘤、鹿角形結石等的手術方案進行精確分型，可對某些特殊、困難手術的術前計劃進行討論甚至提前模擬手術操作，評估術中可能存在的風險，預測手術效果等，極大提高手術成功率，其醫學應用作用明顯并具有十分廣泛的應用前景。本研究創新性在于將三維打印模型結合PBL教學模式，解決了在本專業課在教學過程中存在的諸多困難，彌補了PBL教學模式自身的不足。相對于傳統的PBL教學模式而言，三維打印模型的引入可以將抽象的解剖空間感具體化，大大調動學生學習的積極性和參與度，培養學生主動提出問題和解決問題的能力。使學生更易掌握相關臨床知識，有利于提高學生的臨床思維能力和實踐能力，為今后接觸臨床專業知識打下很好的基礎。結果表明，學生對三維打印模型結合PBL教學模式的滿意度和自身能力提高均顯著高于對照組，取得了滿意的效果。然而，本研究仍存在很多不足[11]。第一，盡管三維打印模型與實物接近，但兩者間仍存在差異，仍然只能作為實物的參考；第二，三維打印模型價格昂貴，很難做到疾病一對一的建立模型，無法做的疾病個體化，這也給教學中帶來不小的麻煩。第三，現階段三維打印技術仍無法充分在教學中普及。綜上所述，三維打印模型與PBL教學模式相結合，可以提高泌尿外科臨床教學的教學效果。，值得進一步的深入研究與實踐推廣。