3D Body软件结合Sandwich教学法在医学本科教学中的应用

姬文晨，蒋婉婷，李 萌，马 兴，李 嘉

1 西安交通大学第一附属医院骨科，西安 710061；2 西安市第四医院超声诊断科，西安 710004

临床实习是医学本科学习的重要阶段，是理论转化为实践的关键时期。学生从校园步入医院对临床知识充满好奇，采用合适的教学方法进行教学可以显著提高学生的实习效果，从而为其后期的医学生涯打下坚实基础[1]。骨科疾病种类繁多，各亚专业(脊柱、关节、创伤、足踝、手外伤)与解剖学关系极为密切，且对空间思维能力要求较高，对于进入临床实习的本科生而言，学习难度较大[2]。前期，西安交通大学第一附属医院骨科教学团队将3D打印应用于骨科教学中取得了一定效果，发现3D打印实体模型可以对骨折局部精确再现，有利于学生掌握复杂骨折的复位方法，但其缺点是不能模拟手术入路，使学生无法理解手术过程中需要注意的重要血管和神经；与此同时，该教学团队将PBL教学法应用于骨科教学中，发现这种以问题为导向的教学方式可以在一定程度上提高学生的探索能力，但是该法缺乏与其他学生之间的互动，无法充分调动学生的学习积极性[3]。如何解决上述问题，进一步提高本科生临床教学的效果，值得带教教师进一步思考。3D Body软件可以清晰显示各个器官及组织的结构和相对位置，解决了单纯3D打印只能显示骨骼系统而无法显示软组织的问题；Sand-wich教学法是在小班教学中通过学习汇报和交叉学习的方式，提高学生之间、师生之间互动，进而提高学生学习的主观能动性[4-6]。该教学团队组将3D Body软件结合Sandwich教学法应用于医学本科教学中，取得了良好的教学效果，现报道如下。

1 对象与方法

1.1 教学对象及师资水平

选取2018年9月—12月在骨科实习的5年制、8年制医学本科生共74人，随机分为实验组(3D Body软件结合Sandwich教学法)和对照组(常规影像学教学)，各37人。带教教师职称均为高年资讲师及以上人员。

1.2 教学方法

根据教学大纲要求，选取典型临床病例(尺桡骨远端骨折)，由骨科教学小组成员审核病例的合理性与典型性。在选择病例之初，按照知情同意的原则，在伦理委员会的指导下，做好患者的沟通工作以便后续工作得以顺利进行。①实验组：术前根据X线和CT三维重建讲解骨折局部情况，让学生对骨折有一个初步印象。尺桡骨远端骨折靠近腕部，如若手术，会涉及正中神经、桡动脉、尺动脉、旋前方肌等重要解剖结构，术前让学生了解手术入路，避免重要解剖结构的损伤，是学习骨科手术的第一步。我们采用3D body软件示教前臂骨折部位解剖结构(肌肉、血管、神经、韧带、骨块)，任何组织均可以显示或隐藏，无限地自由拼接组合，从浅表到深层仿生模拟手术入路，逐块拆开浅层肌肉，清晰显示深层肌肉起止点及伴行的神经血管位置(如图1所示)；与此同时，采用Sandwich教学法设置一系列问题，如尺桡骨远端骨折采用内固定还是外固定，原因是什么？如果采用内固定，采用经皮微创内固定的手术方式还是完全切开的方法，每种手术方式的适应证是什么？将学生分为不同小组，通过学习汇报和交叉学习的方式，让每组学生分组讨论后进行组间讨论，充分发挥学生的主观能动性。②对照组：术前根据X线和CT三维重建讲解骨折局部情况，学生通过解剖学图谱了解手术入路。

图1 3D body软件逐步隐藏肌肉、血管、神经、韧带等组织

1.3 教学效果评价

实验组和对照组教学效果评价从以下几个方面进行：①问卷调查本科生对于课程的满意程度，分为非常满意、满意、一般、不满意4种，分别计算百分比；②出科考核成绩比较，分为骨科基础理论考核(50分)、骨科病例思维考核(50分)及平均成绩；③问卷调查学生对教学效果的评价，包括学习效率、学习兴趣、主动互动意愿、知识接受、交流表达能力5个方面，每项10分。

1.4 统计分析方法

2 结果

2.1 对实验组和对照组教学模式满意度的比较

发放调查问卷74份，回收率100%。对于两种教学方式的满意度比较如表1示：实验组中有64.9%的学生对教学法感到非常满意，24.3%的学生感到满意；而对照组中仅有35.1%的学生对于教学模式感到非常满意；13.5%的学生感到满意，二者的差异具有统计学意义(P<0.05)。实验组学生对教学模式满意度一般(10.8% vs. 24.3%)及不满意率(0% vs. 27.1%)低于对照组，二者的差异具有统计学意义(P<0.05)。

表1实验组和对照组对教学模式满意度的比较n(%)

组 别n非常满意满意一般不满意实验组3724(64.9)9(24.3)4(10.8)0(0.0)对照组3713(35.1)5(13.5)9(24.3)10(27.1)χ2值 9.9326.2534.5987.293P值<0.0010.0080.0210.001

2.2 实验组和对照组学生出科成绩的比较

实验组和对照组学生出科考试成绩如表2示：与对照组相比，实验组学生在基础理论考试成绩、病例思维考试成绩、平均成绩等方面显著提升，二者的差异具有统计学意义(P<0.05)。

组 别n基础理论考试病例思维考试平均成绩实验组37(43.29±1.36)(46.26±1.61)(89.21±2.46)对照组37(36.11±1.77)(37.21±3.46)(73.34±3.17)t值-9.541-7.781-6.543P值 0.021 0.007 0.001

2.3 实验组和对照组学生对教学效果评价的比较

实验组和对照组学生对教学效果的评价比较如表3示：与对照组学生相比较，实验组学生在学习效率、学习兴趣、主动互动意愿、知识接受、交流表达能力等方面有明显提高，二者的差异具有统计学意义(P<0.05)。

组 别n学习效率学习兴趣主动互动意愿知识接受交流表达能力实验组37(9.11±0.36)(8.43±0.65)(9.45±0.31)(9.12±0.56)(8.92±0.42)对照组37(7.45±0.86)(6.01±0.97)(5.22±0.75)(6.96±0.81)(6.77±0.35)t值-5.671-7.230-12.343-8.411-7.891P值 0.021 0.011<0.001 0.001 0.007

3 讨论

随着临床医学教育的发展和对高素质医学人才需求的提高，越来越强调医学生临床技能的培养和胜任力的提升[7-8]。由于外科的保护性医疗原则以及无菌要求(严格限制手术参观人数)，学生难以学习和积累直接经验，这在骨科教学中尤其突出，特别是手术治疗的环节[9]。学生反映既往教学中存在如下问题：①难以完全掌握骨科疾病的知识点，无法深入理解手术治疗的原理和过程，即使参加手术也常常因为作为助手视野不佳，或者手术显露有限、术野出血等原因而看不清、看不懂手术内容，使参加手术实践的实际效果大打折扣；②骨科手术需要大量的内置物，如钢板、螺钉、人工关节等，如何选择手术入路放置内置物，每种手术入路需要注意哪些重要组织及结构，如何避免副损伤，对于学生来说一直是一个难题；③传统教学方法是以授课为基础的学习方法，其特点是以教师为主导进行授课，强调传授系统、完整的知识，然而，对动手能力要求较高的骨科专业来说，学生普遍反映在目前的临床学习中，此法使得学生的学习兴趣不高，感到枯燥，仅靠死记硬背书本知识，往往难以掌握授课内容并充分理解及灵活应用[10-13]。骨科手术的核心是手术入路，而掌握手术入路的关键是局部解剖，只有充分掌握解剖学知识才能做到有的放矢，避免术中损伤重要的组织结构，解剖学涉及的肌肉、血管、神经、韧带和骨块较多，学生很难在短时间内掌握[14]。3D打印制作实体模型，虽然可以帮助学生理解骨折移位的情况，但无法明确骨折周围肌肉、神经、血管情况，致使学生无法理解手术操作的具体情况及手术入路需要注意的组织结构[15]。如何建立学生的3D思维，增加其空间理解及想象能力，调动学习积极性，增加学习兴趣，是医学本科教学必须解决的问题。

将3D Body软件结合Sandwich教学法应用于医学本科教学中有如下优势：①3D Body软件以人体CT/MRI扫描数据为基础，建立全面、准确的立体解剖数据库，以3D图像清晰显示各个器官及组织的结构和相对位置，让学生在术前对于所选择的的手术入路有清晰认识，通过旋转、移位、缩放、隐藏、透明等操作，多角度观察某一局部的解剖结构和比邻关系，精确显示血管、神经的走向和分布；②通过软件隐藏功能逐层隐藏肌肉(浅表、深层)、动脉、静脉、神经、淋巴管直至骨质，从浅表到深层仿生模拟手术入路，使学生更加深刻地理解手术操作过程；③学生可以根据软件的引导准确找到每一系统、每一器官，直观理解不同手术入路必须注意的重要组织结构，解决了单纯3D打印只显示骨骼系统，而无法显示软组织的问题；④Sand-wich教学法以“学习、实践、学习”的教学模式，通过组内、组间学习汇报、相互探讨和交叉学习的方式，增加师生之间和学生之间的互动，充分调动学生学习的积极性，提高自我学习和思考能力，改善目前骨科教学中存在学生兴趣不大，缺乏自动探索能力和互动等问题；⑤相对于对照组，这种教学模式可以显著提升学生的满意度，出科基础理论成绩、病例思维成绩及平均成绩；可以充分提高学生学习效率、学习兴趣、主动互动意愿、知识接受、交流表达等方面的能力。

总之，3D Body软件结合Sandwich教学法的联合应用将会对医学本科教学的发展带来深刻变革，可作为医学理论教学和临床实践的有效辅助，提高学生学习的主观能动性，提升其对具体骨科疾病的认识，加深对手术入路的理解，从而提高其临床工作能力。因此，这种教学模式值得在临床教学中进一步推广。