以3D打印為基礎的翻轉課堂模式在喉癌教學中的應用

羅花南，胡 娟，盛 穎，許映龍，劉海琴，任曉勇

（西安交通大學第二附屬醫院耳鼻咽喉頭頸外科病院，陜西 西安 710004）

喉的腫瘤涉及的解剖結構眾多，不同結構之間相互關聯、手術方式復雜，是整個教學中的重點及難點，如何將以往由文字和圖片所描述的復雜器官解剖更加形象直觀地呈現出來，是喉癌教學一直探索的目標[1]。3D打印是利用光固化和紙層疊等技術的快速成型轉置，將不同的“打印材料”每一層逐漸疊加，最終把數字模型轉變成實物，即“打印”出真實的三維立體結構。通過發揮3D打印的技術優勢使學生可以在快速成型制造的幫助下更真切地接觸實物模型，讓他們對復雜的解剖結構有更直觀認識，從而激發學習興趣和創新能力[2]。然而，目前3D打印技術在教學中的應用仍處于探索階段，且多局限于骨科等相關學科領域[3]。在耳鼻喉科領域應用較少，無法真正體現3D打印模型的技術優勢[4]。

翻轉課堂（flipped classroom），又稱為“顛倒課堂”，是針對傳統教學方法的弊端，順應教學改革潮流發展起來的一種新的參與式教學方法[5]。王啟威等研究發現，喉癌的教學過程中應用微課翻轉課堂的教學模式，教學效果明顯優于傳統教學模式，提高了學生分析問題和解決問題的能力，驗證了喉癌的教學過程中翻轉課堂教學的廣泛應用前景[6]。但將3D打印技術、翻轉課堂和喉癌的臨床教學三者有機結合起來還未見文獻報道，需要我們進一步探索研究。因此，本研究探討以3D打印為基礎的翻轉課堂在喉癌教學中的應用價值，以期為喉癌的臨床教學提供參考。

1 資料與方法

1.1 教學對象及分組

選取西安交通大學第二附屬醫院2016級臨床醫學五年制專業學生共80人，隨機分為對照組（傳統多媒體教學法）和試驗組（以3D打印為基礎的翻轉課堂教學法）（各40例），分別按照各自教學方式進行喉癌的臨床實習教學，比較兩組教學效果及教學滿意度的差異。

1.2 對照組教學

對照組采用傳統教學方法，選取喉癌典型病例，按照教學大綱的要求準備多媒體課件，內容包括解剖知識、影像資料、內鏡圖片、手術視頻等，由授課教師向學員講解理論知識、呈現解剖結構（可以喉部解剖掛圖為教學道具）。最后安排學生互相查體并進行分組練習，在練習過程中解答問題并糾正錯誤。

1.3 試驗組教學（以3D打印為基礎的翻轉課堂教學法）

1.3.1 3D打印的喉-氣管模型的制作

授課教師首先提取一例典型的喉癌患者和一例聲帶息肉患者喉部CT的DICOM數據，然后使用M IM ICS軟件分析處理數據，以VOXEL方式建立兩個不同的喉-氣管3D模型。

1.3.2 教學內容整合

課前對教學內容從基礎到臨床進行垂直整合，做到教學內容全覆蓋，并將不同內容以不同形式呈現。喉癌的教學內容包括喉的解剖結構、生理功能、腫瘤類型和臨床特點以及診斷治療。喉骨架和喉內外肌的位置與作用可借助動畫模擬來理解。腫瘤的臨床分類可查看相關圖片，使學生有直觀印象。利用典型病例講解喉癌的鑒別診斷，并讓學生熟悉喉鏡下表現。手術切除是喉癌的主要治療手段，可以借助動畫和手術錄像來講述手術治療原則和具體方法。

1.3.3 微課錄制

選取喉癌典型病例，將上述整合的教學內容進行錄制，并配備解說和提問。整個微課的時長控制在5min以內。

1.3.4 實驗組教學實施過程

課前設計與管理：課前教師將制作好的兩個不同的喉-氣管3D打印模型（喉癌和聲帶息肉）分發給組員，并將制作的微課于課前2天上傳到微信群中，要求學生在課前結合喉-氣管模型提前學習喉及氣管的相關解剖，包括軟骨及關節、血管及神經，并觀看提前錄制的微課，對遇到的問題可以在微信群中討論，或者向教師尋求幫助。

翻轉課堂設計與管理：課堂上設置1名指導老師（副主任醫師以上職稱）和1-2名助教（住院醫師或相關專業研究生）。助教課前征求學生意愿并進行分組，每組5-8人。以一節課 45分鐘為例，前10-15分鐘是每個小組討論時間，要求每個學生都要進行小組發言，講出課前學習體會和問題，同時針對問題進行小組內部討論。對于共性問題可借助3D打印的喉-氣管模型進行集中模擬講解，時間為10分鐘。第三個10分鐘以PPT形式播放2-3個典型案例并提出3-5個開放式問題，便于啟發學生思維。最后10分鐘對錯誤問題進行剖析和講解，結合提供的臨床病例分析疾病診斷思路，提出不同情況下解決問題的辦法。

1.4 教學效果評價

1.4.1 喉癌相關知識理論考核

授課結束后，對試驗組和對照組的所有學生進行隨堂測試。考試內容包括喉癌相關的基礎知識（100分）和喉癌相關的臨床病例分析（100分），采用閉卷考試的方式進行，并匯總每個學生的最終成績，以考查學生對喉癌基礎知識及臨床診治決策的掌握程度。

1.4.2 教學滿意度評估

授課結束后，向試驗組和對照組學生發放調查問卷，調查內容包括教學過程是否能增強學習興趣、提高學習主動性、強化教學效果、對教學方法滿意度等具體內容。問卷調查每一項具體調查內容的結果分為同意和不同意，最后計算并比較滿意度，滿意度=同意例數/總例數×100%。

1.5 統計學分析

采用SPSS 22.0軟件分析及處理數據。計數資料以百分比（%）表示，采用X2檢驗，計量資料以（±s）表示，采用t檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 學生考核成績比較

試驗組學生的基礎知識考核成績（90.90±3.02）和臨床病例分析考核成績（87.30±3.59）均高于對照組（84.93±2.75；75.63±3.31），差異有統計學意義（t=9.254，P=0.000；t=15.123，P=0.000），結果見表 1。

2.2 教學滿意度比較

教學結束后進行現場問卷調查結果分析發現試驗組學生對應用新的教學方法在增強學習興趣、提高學習主動性、強化教學效果、對教學方法滿意度方面均高于對照組，差異有統計學意義（P<0.05），結果見表2。

表2 實驗組和對照組教學滿意度比較[例（%）]

3 討論

喉癌的手術治療既涉及腫瘤根治，又兼顧功能保全，面對復雜的醫患關系，尤其是出現嚴重并發癥后如何進行準確處理和有效醫患溝通，均需要有豐富經驗的專科醫生進行處理，所以留給本科生的臨床操作和醫患溝通的機會就不多，這就使喉癌的臨床教學陷入“理論多、實踐少”的尷尬局面[1]。另外，傳統教學過程中以教師講授為主，這種單向的信息傳輸方式，未考慮學生的個體差異和主動思維問題，學生容易注意力分散，也會導致教學效果不佳[7]。因此，目前大多數本科生、研究生對一成不變的臨床教學模式感到乏味和抵觸。若繼續按照傳統的教學方法進行教學，師生雙方的負擔必然越來越重，教學效果很難達到預期理想，因此教學模式改革勢在必行。

除了理解復雜的解剖結構之外，如何讓學生在課堂有效的時間之內更好地系統學習喉癌診治的相關知識，這是課堂教學要解決的另外一個重大問題。本研究采用以3D打印為基礎的翻轉課堂教學模式，可以起到相互協調、相互促進的作用，明顯提高學生的學習成績和對教學模式的滿意度，教學效果顯著增強，這可能與以下原因有關：

（1）有利于激發學習興趣。本研究采用的3D打印喉-氣管模型可將腫瘤和周圍毗鄰結構的立體位置關系以直觀逼真的印象呈現在學生面前，既利于學生理解復雜的解剖結構，也方便教師利用現成的“標本”模型進行生動講解，提升了教學的感染力與吸引力，激發了學生的學習興趣，達到促進“教”和“學”的雙重目的[8]。

（2）有利于提高學習主動性。翻轉課堂教學模式將課堂時間重新分配，將教學內容重新設計，將原先課堂講授的部分內容轉移到課下，因此學生必須提前主動學習，并在課堂上積極發言、踴躍提問，從而提高了學生學習主動性和積極性[9][10]。再者，翻轉課堂利用網絡工具給學生提供一個相互交流的平臺，學生可以將自己在學習中遇到的問題和想法在微信群和大家討論，打破空間和時間的限制。

（3）有利于提高學習效果。在翻轉課堂教學中，學生能夠提前反復觀看學習教學視頻，提前做好知識儲備，帶著問題來到課堂，從而將教師從知識的傳授者和課堂的管理者變為學習的指導者和促進者，將學生從被動接受者變為主動研究者，將課堂講解課后完成作業變為課前學習課堂研究，完全顛覆了傳統的教學方式，實現了知識傳授和知識內化的顛倒[11][12]。

3D打印喉-氣管模型形象生動，既利于學生理解復雜的解剖結構，也方便教師進行生動講解。翻轉課堂教學模式以學生為中心，以激發學習興趣、提高教學效果為目標，而將3D打印與翻轉課堂教學兩者聯合起來，可以激勵學生從“要我學”變成“我要學”，使學生在掌握理論知識的同時，能夠更加全面有效地認識喉癌這種疾病，從而將理論知識和臨床實踐相結合，更好地提高學生的臨床綜合能力。因此，在喉癌的臨床教學過程中，以3D打印為基礎的翻轉課堂教學模式值得我們嘗試。