3D打印技術結合PBL教學模式在骨科臨床教學中的應用

周平輝

（蚌埠醫學院第一附屬醫院，安徽 蚌埠 233004）

傳統臨床教學模式是以教師授課為基礎的(Lecture Based Learning，LBL)教學模式，單純以教師講授為主，進行簡單的理論灌輸。教師怎么教，學生就怎么學，導致學生基本都缺乏學習主動性和獨立思考的能力，對專業知識的掌握比較薄弱[1]。此外，臨床實踐機會也較少，傳統教學模式下學生普遍缺乏動手能力。所以在骨科教學中，針對一些局部解剖結構立體復雜的情況，采用傳統的LBL教學模式已難以使學生充分理解與掌握教學內容。因此我們探索和創新了教學模式，采用了新的PBL教學模式結合3D打印技術制作系列教學模型，因地制宜地給學生教授骨科臨床內容。

PBL教學模式是以問題為導向的學習教學模式，學生以小組形式作為主體，在指導老師的參與下，圍繞臨床的具體病例或某一課題等進行研究學習[2]。強調以學生的主動參與學習為主，將學習內容與具體臨床病例掛鉤，使學生投入具體的臨床病例情境中，真實又有趣，可以最大程度的喚起學生的興趣和思考，提升個人綜合素質。從專業上來看，醫學生需要對臨床知識融會貫通以靈活運用到現實診療中，用病例作為載體和以問題作為導向的PBL教學很大程度上鍛煉了醫學生解決實際問題的能力[3]。這種教學方法突破了傳統教學中學生的被動學習模式，讓學生學習的動力來自于問題的導向引領，轉換學習思維從而培養出專業的臨床人才[4]。不過由于醫院對骨科專業的醫學生掌握骨折局部解剖知識的程度有很高要求，單純的PBL教學模式尚不能完全滿足這種教學要求，所以我們還需加入3D打印技術的應用。

3D打印技術在骨科中的應用是以患者影像學資料為基礎，運用金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構造我們所需要的解剖結構的技術。該技術可以等比例復刻患者的骨折、畸形或腫瘤的形態，具有非常強的三維立體性和可視性，能為為骨科臨床教學帶來非常實用的實體模型，為學生骨科專科能力的培養提供了更好地教學資源[5]。進一步解決了初學者通常面臨的解剖知識理解不到位、手術實操機會少甚至無、理論與實際結構偏差等一系列問題；激發了學生對骨科學習的興趣和積極性；增強了學生的直觀理解和動手操作能力。此外，用3D打印模型來模擬骨科病人手術操作，客觀上直接緩解了大體老師來源緊張的現實問題[6]。

在國內，3D打印應用于骨科臨床教學已經漸漸成為研究熱點，它可以以快速便捷的方式實現個性化定制，采用定制模具真實地模擬手術過程，方便初學者進行臨床練習，既不會傷害到病人又能體驗到“1:1”比例的真實感受，可以高效地培養臨床人才[7]。因此我們將PBL教學模式結合3D打印技術應用于我院骨科臨床教學中，用這種新穎的教學方式來取得更為良好的教學效果。

1 方法

1.1 一般資料

研究對象為我校臨床醫學專業（五年制）實驗班的40名學生，授課教師無變化，入科時隨機將其分為觀察組和對照組，觀察組20名學生，其中男12名,女8名，年齡19～22歲，平均年齡（20.80±2.51）歲；對照組20名學生,其中男9名,女11名,年齡19～22歲，平均年齡（20.41±2.21）歲。

1.2 具體方法

1.2.1 對照組

對照組學生采用傳統的LBL教學模式進行教學，即教師根據教學大綱對學生們常規講解教學課本的內容，循規蹈矩地加強重難點等知識的講解，在課堂規定時間里完成理論教學。然后再在理論課講授完后同以往一樣進行科室內的臨床實踐教學，按部就班地帶領學生完成教學任務，最后進行理論考核與問卷調查。

1.2.2 觀察組

觀察組學生采用PBL教學模式同時結合3D打印模型技術，精選出骨科具有代表性的臨床病例來進行相應教學。帶教老師首先引出病例，介紹相關病史及病例資料，然后講述診療該病例的臨床核心知識點并構建臨床問題。指導學生根據病例及構建的問題查閱教科書或其他參考書，收集循證醫學證據。之后教師提供事先準備的3D打印模型供學生使用，同時將學生分成4小組，每小組5人，針對該例疾病的臨床表現和診療方案進行討論，并引導學生在3D打印模型上操作學習。

1.3 考核評價指標

1.3.1 理論知識成績

依據課本的知識，結合臨床知識，進行出題，題目的題型為：單項選擇題，名詞解釋和簡答題。總分100分的評價標準如下＜60分等級為差，60-80分等級為中等，＞80分等級為優秀。

1.3.2 臨床技能成績

臨床技能操作技能分為3個部分，滿分為100分，第一部分：在臨床技能中心進行骨科相關的技能操作演示并評分，占30分；第二部分：病例分析能力，挑選本院骨科的典型病例進行分析，從主訴，病史，體格檢查，影像學檢查，診斷，鑒別診斷和治療方案這幾方面入手逐步書寫，占30分，第三部分：臨床動手能力的測試，占40分。總分100分的評價標準如下：＜60分等級為差，60-80分等級為中等，＞80分等級為優秀。

1.3.3 自我能力

經歷2種不同教學方法的帶教后，所有學生對自身能力進行相關評價，包括對疾病病史的詢問，體格檢查，診斷，鑒別診斷，治療方案的選擇，臨床技能的掌握等能力進行綜合評價。總分100分的評價標準如下：＜60分等級為差，60-80分等級為中等，＞80分等級為優秀。

1.3.4 滿意度的評價

骨科實習結束后，分別對兩組學生的出科理論知識和臨床實踐能力進行考核。同時，考核結束后對每位同學進行不記名教學效果調查問卷，調查解決問題的能力，診斷疾病的能力，臨床操作的能力和教學滿意度的評價。滿意度分為如下3個等級：滿意、一般和不滿意。

1.4 統計學方法

采用SPSS 16.0軟件進行統計分析，理論知識和實踐技能成績等以均數±標準差(±s)標書，用t檢驗比較；計數資料以百分比(%)表示，用χ2檢驗比較；P＜0.05具有統計學意義。

2 結果

2.1 理論成績比較

對比骨科理論知識成績，觀察組學生高于對照組的學生，χ2值為8.307，p值為0.016差異有統計學意義。

表1 2組理論成績比較（例）

2.2 臨床實踐能力比較

在臨床實踐能力方面，觀察組學生臨床實踐能力考試成績高于對照組,χ2值為15.643，p＜0.001,差異有統計學意義。

表2 2組臨床實踐能力比較（例）

2.3 自我能力的比較

在自我能力的評價方面，觀察組學生普遍自覺成績較為優秀，自我評價比較積極，說明新教學模式存在明顯優勢，χ2值為6.545，p值為0.038，差異有統計學意義。

表3 2組自我能力比較（例）

2.4 滿意度的比較

滿意度分為如下3個等級：滿意、一般和不滿意。觀察組學生的總體滿意度80.00%，顯著高于對照組學生的總體滿意度40.00%，χ2值為6.933，p值為0.031，差異具有統計學意義。

表4 2組滿意度比較（例）

3 討論

對于醫學生來說臨床見習尤其是在醫院的床邊教學，一直是臨床教育中不可缺失的關鍵環節，能幫助醫學生完成從理論走向實踐的過渡，是實現其由醫學生向醫生角色轉化的重要過程，所以臨床教學的重要性不言而喻。而隨著教學事業的發展，PBL教學模式已經在我國取得了長足的進展，想比于傳統的LBL模式“填鴨式”的教學方式，PBL有著比較明顯的優勢，它具有開放化、系統化、全面化和探索化教學的特點[8]。此外，PBL教學模式鼓勵學生們養成終身自主學習的好習慣，并且可以以小見大的通過關鍵課程的教學幫助學生去思考整個學科發展的前沿問題，教學效果非常好[9]。本次試驗也證實了該類教學模式能得到學生的廣泛認可，學生普遍認為該類教學模式能促使自己嘗試去發現問題并解決問題，在圍繞解決問題的思維下不斷自我探索，極大的鍛煉了自己的思維方式，也使自己的學習變得更為主動，從而提高自身的整體素質。

不過對于骨科教學來說，單一的PBL教學模式顯然還不能充分解決教學問題。骨科疾病基本都涉及骨骼肌肉等形態學的復雜變化，這種變化是三維立體的，需要學生有一定的空間想象能力，如果無法理解三維空間變化的情況，學生對于該類疾病的認識也只能是淺表的對于定義的記憶，而無法對于該疾病的發病方式及演變情況有一個清晰的認識，充分理解和掌握該類疾病就將變得異常困難。因此我們將PBL教學模式結合最近非常流行的3D打印模型，來給學生們進行現場教學。相比于傳統的常規教學方法來說，3D打印技術均具有更為明顯的精細化、定制化以及全面化的優點，非常適用于臨床醫學器官模型的制造。對臨床病例可以進行“1：1”比例的復刻，便于學生進一步了解疾病的發展情況，突破二維空間的限制，直觀立體的觀察三維空間的情況，模擬手術過程中的治療處理，從而了解手術的治療方式和術中可能發生的各種情形，便于學生熟悉手術過程與操作[10]。此外，通過利用3D打印模型將平面的疾病資料立體化，可以激發學生的學習熱情，提升學生的學習效率。同時，這種教學方式可以使學生通過實際操作解決學習中的問題，提高了他們的動手能力。通過我們的試驗證實，這受到的學生們比較好的評價，學習效果達到滿意程度。

我們將3D打印技術結合PBL教學模式應用于骨科臨床教學，改變了以往二維影像學資料在教學中的局限性，同時通過學生自學、討論和老師引導，這種結合式教學模式更容易鍛煉學生的臨床診療思維，提高學生發現問題、解決問題的能力。客觀上明顯改善了以往由于缺乏直觀可見的教學輔助工具導致學生難以理解的情況，降低了學生學習骨科理論知識的難度，增強了解剖學立體結構構建的能力。使學生在學習過程中感到簡單有趣，課堂氛圍輕松并且各小組討論積極，教學效果明顯非常好。所以盡管目前3D打印技術結合PBL教學模式還在探索階段并且存在部分缺陷和不足，但隨著當前教學形式的更新，隨著臨床教學改革的需要，這一新型教學模式在骨科臨床教學領域仍將具有十分廣闊的前景。