基于虛擬數字仿真技術的翻轉課堂模式在骨科教學中的應用效果

張凱 張浦 孫鑫 干耀愷 馬輝 趙杰

上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院骨科，上海 200011

骨科教學是外科系統醫學教學中的重點內容，如何提高學生的對骨折基礎知識和實踐技能的掌握是臨床教學的難點之一。既往以教師課堂講授為基礎的傳統教學模式，短時間內傳播大量的專科知識使學生掌握起來相對困難。更為重要的是，四肢骨折等相關疾病都是建立在有身體器官、組織損傷的情況下，常規的標準化病人無法實現還原骨折的真實情況。此外，骨科需要進行大量的操作，才能使得學生真正理解某些治療的意義及方案。對于四肢骨折，目前常使用手法復位聯合石膏外固定的方法，這些方法如何教學一直是教師授課的難題；同時由于缺乏直觀的感受，學生也難以真正掌握。

翻轉課堂作為一種新型教學模式，顛覆了傳統課堂與課下的教學流程，強調課前利用多種網絡資源充分自主學習，課間互動討論及知識答疑，把學習的主動權交給學生[1]。基于虛擬仿真的標準化病人是在典型且真實的臨床案例基礎上，提煉出病史的采集、臨床思維的培養等訓練模塊。學生可以隨時隨地通過網絡學習、訓練、測評后形成報告發給老師，以便老師實時了解學生的技能掌握情況，減輕教師負擔，讓教學指導更加精準化[2-3]。同時虛擬仿真標準化病人具有沉浸感強、學科覆蓋面廣泛、重復訓練無耗材損耗、教學評價客觀規范等眾多合理性和先進性。對于我國醫學教育經費不足、志愿者少、國民健康知識缺乏的現狀，虛擬仿真“標準化病人”無疑更加符合中國國情[4]。

本研究旨在評估基于虛擬數字仿真技術的翻轉課堂習教學模式是否適合骨科醫學課堂教學，以進一步優化教學方案，探索其可行性和應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料

2021年7月至12月上海交通大學醫學院附屬第九人民醫院骨科住院醫師規范化培訓的36名學員，按照工號使用隨機數字表法將其分為試驗組和對照組，每組各18名。納入標準：①年齡20～30歲；②學歷為碩士或博士研究生；③出勤較好，可完成全部學習培訓過程。排除標準：出勤不佳、中途轉院、病假或出現其他情況無法完成正常培訓學習的規培生。試驗組中，男11名，女7名；年齡21～27歲，平均（24.17±1.86）歲。對照組中，男10名，女8名；年齡22～28歲，平均（24.61±1.89）歲。兩組的一般資料比較，差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。所有學員均對本研究均知情同意。本研究經醫院醫學倫理委員會審核批準（批號：No.SH9H-2022-TK72-1）。

1.2 方法

1.2.1 對照組采用傳統課堂模式教學。①課前教師發放教學講義，敦促學生預習；②上課時，教師講授式教學，根據教學大綱內容準備幻燈片，以教師授課為中心，向學生講述理論知識及臨床技能要點，每堂課的最后進行理論和操作測試；③課后發放教研室總結的知識點重點，布置思考題及作業。

1.2.2 試驗組采用基于虛擬數字仿真技術的翻轉課堂模式教學。①課前學生利用平臺上的教學資源進行預習，并在同學之間進行討論；②上課時，學生分組進行匯報，并根據教學大綱內容準備幻燈片，以學生討論和展示為中心，教師從旁指導，每堂課的最后進行理論和操作測試；③課后發放教研室總結的知識點重點，學生根據重點自主復習。

課前教學資源及平臺的構建：針對學習大綱的要求創建課前學習資源，其中基本資源為基于真實臨床病例的案例分析，學生借助案例完成四肢骨折教學大綱的學習內容；補充拓展資源則是為學生加深對該病種的認識、拓寬臨床視野而準備的。教師提前1周將課前教學資源上傳至專用公共郵箱，由學生自行登錄下載學習，自己掌握學習進度。另外建立微信交流平臺探討在學習過程中遇到的疑惑，加強互動；同時教師下達學習任務，讓學生思考問題，完成相應測試題目，并將所學內容做成成果匯報。強調由學生獨立進行知識的學習和探索，并在課堂擔任“小老師”角色，在深入學習的基礎上仍未能解決的問題提交至翻轉課堂上進行集體討論，最后交由帶教老師負責引導大家討論并予總結。課后學生可以根據知識掌握情況和理解能力進行復習，教師提供后續再討論及知識答疑。

1.3 觀察指標及評價標準

課程結束后對兩組學員所學知識掌握程度進行考核，考核包括理論知識和實踐操作能力兩部分，每部分50分，總成績100分。同時發放問卷評估學員對翻轉課堂教學的體驗[5]，內容包括學生對教學方法的態度、教學效果及學習負擔等方面的滿意度，兩組受試學員填寫問卷（5個項目，選擇“是”或“否”，并計算百分比）。

1.4 統計學方法

采用SPSS 20.0統計學軟件進行數據分析，計量資料用均數±標準差（±s）表示，兩組間比較采用t檢驗；計數資料用率表示，組間比較采用Fisher精確概率法檢驗，以P＜0.05為差異有統計學意義

2 結果

2.1 兩組學員知識掌握程度的比較

試驗組的實踐操作成績和總成績高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），兩組的理論考試成績比較，差異無統計學意義（P＞0.05）。

表1 兩組學員知識掌握程度結果的比較（分，±s）

表1 兩組學員知識掌握程度結果的比較（分，±s）

組別例數理論考試成績實踐操作成績總成績試驗組對照組t值P值18 18 42.44±2.99 42.00±2.77 0.450 0.656 45.61±1.83 36.17±4.02 8.821＜0.05 88.05±3.76 78.17±5.35 6.236＜0.05

2.2 兩組學員的問卷調查結果的比較

試驗組提高實踐操作能力的滿意率高于對照組，差異有統計學意義（P＜0.05），約90%的學生希望新的教學模式繼續。在增加學習興趣、提升溝通能力、減輕學習負擔、希望本教學模式繼續方面，兩組比較差異無統計學意義（P＞0.05）。

表2 兩組學員問卷調查結果的比較[n（%）]

3 討論

本研究結果表明，對于翻轉課堂的教學模式，學生的滿意率和接受度都非常高，接受翻轉課堂教學的學生理論成績和臨床操作成績也有明顯提高[5]。特別是對于操作能力的訓練，翻轉課堂更能激發學生的主觀能動性，讓學生主動地參與到實操情景中，提高其對臨床技能學習的興趣[6]。

每一個臨床醫生的成長都需要學習大量枯燥的醫學知識，其中許多內容復雜抽象或與臨床實踐結合緊密，對于缺少臨床經驗的醫學生來說，只憑借書本上的文字描述往往難以理解消化，最后就會為了考試而去死記硬背，這是傳統教學模式對于醫學生培養的局限性。而在各種各樣的醫學教學模式改革中，翻轉課堂的優勢十分明顯[7-8]：①翻轉課堂提供了豐富的學習途徑，有利于進行個性化的學習。在翻轉課堂的教學模式中，學生可以提前在網絡上對教學內容進行預習，并且有多種資源可供學習，如視頻、音頻、虛擬仿真教學平臺等[9]。對于操作類臨床技能學習也可以突破書本的限制，利用教學平臺進行多樣化的練習，如在網絡虛擬仿真教學平臺上，學生可以對骨折手法復位和石膏外固定的步驟進行選擇，相當于進行了一次實操演練，借助這種方式加深記憶和操作的熟練度，起到事半功倍的效果[10]。更有意義的是，學習的節奏可以由學生自己把握，對不懂之處可以反復學習，不斷強化，有利于培養學生的自主學習、復習的習慣，這將使他們受益終身[11]。②翻轉課堂有利于師生之間、同學之間的交流。在這種以學生為主的學習氛圍之中，教師與學生之間身份的差距會被拉近，由傳統的教師向學生單向知識輸出轉變為雙向的探討交流。在這個轉變的過程中，學生的自主探索能力和研究能力也就被培養了起來，并且教師的教學也會更加靈活，可以根據具體的每一個學生的問題和特點因材施教，形成個性化的教學關系[12]。學生與學生之間也會在課前課后進行更加頻繁的交流討論，其思維角度往往與教師的有所區別，也會碰撞出不一樣的火花。在這些師生之間、同學之間的積極互動中，集體的關系也變得更加融洽、和諧。③翻轉課堂在當前疫情形勢下是更高效的選擇。由于疫情影響，有時傳統的大班授課會受到限制，這時將各種教學資源發放給學生，利用網絡平臺自學，再與老師、同學進行線上討論，更為高效[13]。這樣做不僅便于老師在線上進行測驗以檢查學生們的學習情況，也能夠節省教學資源，且避免師生間的密切接觸，更加安全。

此外，翻轉課堂模式還存在一些不足：一是其教學效果依賴于學生的主觀能動性，需要相當的自覺才能安排好自己的學習計劃[14-15]；二是對教師的教學水平要求更高，需要老師能夠應對學生提出的各種問題，及時解答和溝通，并且對于學生的學習進度能夠緊密地關注和管理[16]；三是需要網絡信息技術的支持，需要能夠構建有良好的、便捷的、內容豐富的教學平臺，并有完善的師生反饋機制[17]。

綜上所述，利用基于虛擬數字仿真技術的翻轉課堂進行骨科教學，打破了傳統的骨科教學方式，能夠有效地提升學生的學習熱情和學習效果，值得推廣。