基于3D打印技術的護理學課程設計探索

王 群 ，秦殿菊 ，徐 靜 *

（1.承德石油高等專科學校，河北 承德 067000；2.承德醫學院護理學院，河北 承德 067000）

科學技術的發展對教學方式以及手段產生了深遠影響。醫學領域有其獨特性，臨床疾病種類繁多，發病機制復雜，同一種癥狀會出現在不同疾病中，而同一種疾病也會表現出不同的癥狀，這就對護理人員開展個性化護理提出了挑戰。護理專業學生學習難度增加，因此需重視教學方法的改進。在傳統醫學教學模式中融入現代信息技術，可以使學生對知識的學習更加直觀[1-2]。近年來，3D打印技術發展迅速，具有精度高、構建速度快、個性化等優勢，被應用于工業、醫療、建筑、教育、服裝等眾多領域[3-4]，其中在臨床醫學領域也得到了探索性應用[5-7]。但如何在護理學課程設計中融入3D打印技術，推動護理教學方式方法的創新鮮有研究。本文基于3D打印技術，圍繞護理學理論課、實驗課、臨床實習等進行課程設計。

1 3D打印教學素材的優勢

1.1 構建特殊疾病狀態下的內臟結構

3D打印模型具有精度高、可觸摸、可復制、可縮放等優點，能打印不同疾病狀態下、不同年齡及發展水平的解剖學模型[8-10]。3D打印模型在很大程度上彌補了傳統影像學不能直觀立體地顯示內臟畸形病變的缺陷，可真實反映疾病的表現，進一步幫助學生理解疾病發生機制、癥狀、體征、診斷及治療原則等。

1.2 提高醫患溝通效果

醫患溝通過程中借助3D打印的病理素材，可以使護理人員更貼切地向病人講述病情，在康復治療過程中向病人講解或對術前病人及其家屬進行手術介紹，更好地消除病人及其家屬的緊張感[11-13]。

1.3 提升技能訓練效果

相較于傳統模型3D打印模型種類更加豐富，仿真程度更高。制作高仿真技能操作模型供學生訓練，更容易讓學生掌握操作要點，體會技能操作的感覺，提高學習主動性[14-15]。

1.4 促進產學研的融合發展

以產帶研、以研促產，醫學領域教學素材庫建設可以為3D打印企業帶來一定的收益，同時醫學理論以及臨床信息數據對企業相關產品的開發以及升級換代提供支持。

2 3D打印技術在護理學課程設計中的應用

護理學課程包括理論課、實驗課、臨床實習。3D打印教學素材的直觀帶動性可以直接影響學生對知識和技能的掌握程度。本研究設計中，3D打印模型在理論課、實驗課以及臨床實習中的應用方式和作用存在差異性：在理論課中的主要作用是幫助學生建立層次較為明確、知識較為系統的整體知識架構；在實驗課中的主要作用是讓學生更容易掌握操作要點，進而驗證課堂所學內容，更加直觀地理解所學知識；在臨床實習中的主要作用是借助3D打印模型進行病情介紹、健康教育等，提高醫患溝通效果。3D打印技術在護理學課程中的具體應用見圖1。

圖1 3D打印技術在護理學課程中的具體應用

2.1 3D打印技術在護理學理論課中的應用

理論教學是學生了解護理領域相關知識的必要環節，理論課設計合理，不僅能使教師有效傳授知識、引導學生的學習方向、激發學生的學習興趣，還可以培養與鍛煉學生的學習思維。真實人體標本模型數量不足，并且對于醫學生來說視覺以及心理沖擊較大，很可能會影響后續學習。而3D打印模型不僅具有直觀性及視覺享受性，還可以使學生更加系統地從解剖、病理方面理解疾病的發生，進而了解采取相關護理措施的直接原因。此外，高仿真的3D打印模型還可以更好地調動學生的學習積極性。只有充分調動學習積極性，才能給予學生有意義的學習體驗，促進護理課程的內涵式發展，使其變成有深度、有難度、有挑戰度的“金課”[16-18]。以“慢性肺源性心臟病病人的護理”為例，傳統教學以講授為主，學生對該病的發生機制不能很好地理解，進而影響對疾病臨床表現、診斷、治療及護理等內容的有效把握。而3D打印模型高精度地仿制人體組織與器官，構建肺心病病人的肺臟、心臟結構，可真實反映疾病的表現，進一步幫助學生理解疾病發生機制、癥狀、體征等。在教學設計中首先通過傳統講授對學生進行描述，通過板書二維示意圖引導學生展開想象，通過課堂提問與教師總結掌握學生的理解情況，再通過3D打印模型對學生進行系統講解，讓學生更加明確此類病人存在氣體交換受損、體液過多等問題以及對其進行護理的重要意義。理論課設計見圖2。

圖2 基于3D打印技術的護理學理論課教學設計

2.2 3D打印技術在護理學實驗課中的應用

實驗課是學生對所學知識的驗證環節，對學生專業認同度和臨床實踐影響很大。目前，多數院校實驗室使用醫學模擬人，雖然能夠輔助學生練習護理操作，但是模擬人只是模擬人體的基本結構，仿真度不高，并不能反映不同病態下人體功能狀況的變化。教師雖然對不同病情或術情下采取的護理措施進行了講解，但是在實驗課上學生往往需要通過想象結合模擬人對自身掌握的知識進行整合，并不能對具體疾病狀態下采取的護理措施進行深入的認識，而這時3D打印模型就起到了關鍵作用。3D打印技術能夠制作不同疾病狀態下仿真程度更高的模型，能把無形的知識放在有形的模型中學習，保證學生知識保留率[19]，更容易讓學生掌握操作要點，體會技能操作的感覺，提高學習主動性。以“經外周靜脈穿刺中心靜脈置管”操作為例，傳統實驗教學中，教師通過講授讓學生理解操作要點，但在這個過程中部分學生并不能很好地想象靜脈走行、導管尖端放置至上腔靜脈的下1/3處的意義。此時借助貴要靜脈、頭靜脈、肘正中靜脈、上腔靜脈位置及走行的3D打印模型講解靜脈選擇的方法、導管尖端位置，學生可以更加直觀地理解相關操作原理。然后再結合3D打印模型進行操作練習，學生更容易掌握操作要點，增強自信，為學生順利、高效完成今后的實際工作提供保障。實驗課設計見圖3。

圖3 基于3D打印技術的護理學實驗課教學設計

2.3 3D打印技術在護理學臨床實習中的應用

實習是學生轉變為臨床護士的最后一個階段，也是學生掌握護理學基本技能的重要環節。如果理論課和實驗課是學生的基礎學習階段，那么臨床實習就是實踐探索環節，也是對學生所學知識和技能的檢驗階段。學生進入臨床實習，初次接觸不同疾病的病人后難免會缺乏自信。因此，3D打印模型的第一個作用是在實習開始前，由臨床帶教教師向學生展示本科室典型疾病狀態下病態人體組織結構。以呼吸系統疾病“慢性阻塞性肺疾病”為例，帶教教師結合慢性阻塞性肺疾病病人3D打印模型，引導學生回顧發病機制、病理變化、不完全可逆的氣流受限的原因、臨床表現等內容，進而更深入地理解重點護理內容，切身體會病人身心變化特點及照護需求，強化對所學理論知識和操作技能的掌握，并能充分發揮主觀能動性，有效促進學生在學習過程中認知、情感、技能的統一[20]，高質量完成護理工作。3D打印模型的另一個關鍵作用是提高醫患溝通效果。實習學生可以為病人展示所患疾病相關的3D打印模型，更貼切地介紹病情、手術的方式方法、術后護理要點等，進行健康指導，減少或消除病人的疑慮。以“呼吸功能鍛煉”指導為例，以往工作中，學生通過講授讓病人理解操作要點，但部分病人并不能很好地理解延長呼氣時間的意義。此時借助慢性阻塞性肺疾病3D打印模型展示肺部過度充氣的狀態，進而講解延長呼氣時間的重要意義。3D打印模型結合醫學知識介紹可以提升醫患溝通效果，減少醫患矛盾的發生，更好地保障醫護人員有序工作。實習教學設計見圖4。

圖4 基于3D打印技術的臨床實習教學設計

3 3D打印技術在護理學課程中應用的優勢分析

傳統講授式教學為學生搭建了理論框架，而3D打印技術探索性地融入護理學課程，不僅可以發揮傳統課程設計的優勢，還可以充分展示科技發展對教學的推動作用。首先，3D打印技術能夠激發學生的學習興趣。學生對新技術充滿好奇，在求知欲的帶動下，可以直觀了解所學內容，活躍課堂氣氛。其次，3D打印技術的應用有利于學生構建知識體系。基于3D打印模型的護理學教學，能夠使學生較為全面地了解疾病發生機制、臨床表現、采取護理措施的原因，建立起更加完整的知識體系。再次，3D打印技術的應用能夠有效提升醫患溝通效果。借助3D打印模型為病人介紹病情、手術方式，進行健康指導，能夠很大程度上提升醫患溝通效果。最后，3D打印技術的應用能夠深化產學研合作。隨著電子信息技術的更新換代以及大數據的快速發展，醫療體系也在發生著變革，線上醫療平臺資源多樣，3D打印醫學模型可以更好地服務線上醫療體系發展。而3D打印技術的發展也離不開醫學領域數據的支撐，護理學理論課、實驗課及臨床實習中應用3D打印模型也擴大了該項技術在醫學領域的應用，進一步推動相關技術的發展。