CBL教学结合VR技术在骨科实习临床教学中的 应用

刘铁龙 白广建 王静 信保全 肖建如

[摘要] 目的 探讨骨科临床带教中采用VR技术结合CBL教学法的学效果。方法 2018年9—10月在骨科进行本科实习的实习生被随机分为实验组和对照组，每组20名。实验组采用CBL教学（Case-Based Learning，CBL），对照组采用传统的讲授式教学（Lecture-Based Learning，LBL）。2周后，利用理论知识考核进行学习效果的评估，利用调查问卷的方式对教学模式满意度进行评价。结果 实验组在理论知识考核和调查问卷中分数均较传统教学组高，差异有统计学意义（P<0.05）。结论 VR技术结合CBL教学法在骨科临床教学中可以取得良好的教学效果和教学满意度。

[关键词] 骨科;教学;VR;CBL;临床实习

[中图分类号] R-4 [文献标识码] A [文章编号] 1672-5654（2019）05（c）-0133-03

[Abstract] Objective To explore the effect of using VR technology combined with CBL teaching method in clinical teaching of orthopedics. Methods Interns were randomly divided into the experimental group and the control group， with 20 students in each group from Septmber to October 2018. The experimental group used CBL teaching（Case-Based Learning， CBL）， and the control group used traditional Lecture-Based Learning（LBL）. After 2 weeks， the theoretical knowledge was used to evaluate the learning effect， and the questionnaire was used to evaluate the satisfaction of the teaching model. Results The scores of the experimental group in the theoretical knowledge assessment and questionnaire were higher than those in the traditional teaching group， which was statistically significant（P<0.05）. Conclusion VR technology combined with CBL teaching method can achieve good teaching results and teaching satisfaction in orthopedic clinical teaching.

[Key words] Orthopedic; Teaching; VR; CBL; Clinical practice

VR由虛拟和现实这个词的第一个字母组成。虚拟现实技术是指通过多媒体技术和仿真技术相结合的视觉，听觉和触觉整合的虚拟环境，使用者能够以自然的方式体验虚拟环境中的对象并与之交互，从而创造一个身临其境的环境[1]。随着VR技术的进步与普及，现已被运用到各个领域。近年来，VR技术逐渐进入医学领域，其在医学中的应用具有重要意义[2]。其在虚拟手术系统[3]、虚拟医学教育[4]、虚拟临床应用、虚拟远程医疗、虚拟军事医学[5]、虚拟伤害医学[6]等方面展示出了十分重要的作用。VR在医学教学过程中的作用，充分体现了人机交互和真实感，作为正在发展起来的研究方向，是集医学、生物力学、机械学、材料学、计算机图形学、计算机视觉、数学分析、机械力学、材料学、机器人等诸多学科为一体的新型交叉研究领域[7]。

CBL（Case-Based Learning， CBL）是一种基于案例讨论的教学模式，在过去30年中受到全世界高校的关注，并且相对成熟[8]。随着我国教学改革的不断深入，我国许多医学院将这种以讨论为基础的教学模式作为教学改革的重要内容之一，并得到了广泛的实施[9]。

骨外科学是一个高度专业化的临床学科，具有深厚的理论知识和复杂的技术操作。熟练掌握解剖学知识是学习骨科的先决条件。然而，在骨科解剖学中，骨骼、肌肉、血管及神经解剖，位置和邻接是复杂和抽象的，并且记忆是困难的。目前的骨科的临床实习教学仍以教师讲授为主，而本应该作为学习主体的学生只能被动接纳知识，缺乏对独立分析、解决问题能力的培养。基于骨科知识繁多，手术方式多种多样，通过传统教学方式进行教学讲解，常常达不到满意效果，为提高教学质量及学生对课程满意度，该研究中，针对骨科的学科特性和传统教学存在的问题，笔者采用VR技术与CBL教学法相结合的新型教学方法，对临床学生进行骨科知识及手术教学讲解并进行效果分析及评价。报道如下。

1  资料与方法

1.1  一般资料

选取2018年9—10月在本院骨外科进行临床实习的学生40名作为研究对象，将其随机分为实验组和对照组。其中，实验组20名，平均年龄为（22.3±0.5）岁。对照组20名，平均年龄为（22.4±0.8）岁。所有学生都系统地学习了与骨科相关的基础和临床理论课程并通过了入组考核测试。两组之间的入组考核得分、年龄和性别等资料差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。

1.2  研究方法

两组学生由同一组骨科高年资医师教授授课，两组学生均选取第8版《外科学》作为统一教材。对照组使用传统模式进行教学，即教师指导学生以幻灯或教学视频的形式关注疾病、病因、病理生理变化、临床表现、鉴别诊断和治疗原则的概念。然后带领学生到病房，展示病史、体检、阅读影像资料，最后提出诊断和治疗意见。实验组：使用VR技术结合案例方法进行教学。在教学前让学生对病例进行提前预习，针对该病例既往病史、影像等进行讨论，并运用VR技术掌握相对应的骨科解剖，学生佩戴VR一体机观看主刀进的行真实手术，通过VR眼镜全方位地透过立体视角真实体验手术操作，由此进一步联系暴露、缝合、掌握解剖结构中骨骼、肌肉、血管、神经解剖结构、位置和毗邻关系及手术入路、手术操作角度、方法等知识，不遗漏任何细节。

1.3  评价方法教学评价

授课结束后，从以下两点综合评价了VR技术与CBL教学方法相结合的新教学方法的教学效果。①理论知识考核：在完成大纲要求的内容学习后，选取临床病例，设计问题并对在骨科实习的本科生采用统一命题的闭卷考试;②问卷调查：主要从提高学习的积极性、提高自主学习能力、于提高学习效率、学习模式新颖性、知识点的理解程度、课程参与度、培养临床思维能力等7个方面进行调查，满分10分，采用无记名方式收集问卷并分。

1.4  统计方法

数据由SPSS 20.0统计学软件分析和处理。计量资料采用（x±s）表示，进行t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2  结果

从理论知识考试成绩看，实验组实习生的平均分为（87.2±9.479）分，明显高于对照组的平均成绩（75±10.789）分，差异有统计学意义（P=0.001，P<0.05），见表1，表明VR技术与CBL教学法相结合的新型教学方法有助于本科实习生理解和掌握所学骨科理论和临床知识。两组学生调查问卷评分比较，在提高学习的积极性、提高自主学习能力、于提高学习效率、学习模式新颖性、知识点的理解程度、课程参与度、培养临床思维能力等方面，实验组教学效果均明显优于对照组，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。

3  讨论

骨科学习具有涉及知识面广、实践性强的特点，实习期间要求掌握骨科常见病的诊治原则、查体、治疗方法。而一般学生进入骨科实习时间较短，达到上述要求确实存在一定困难。短期内学生无法熟练掌握疾病的诊断、治疗，再加阅片能力、查体、诊断等学习相关知识的能力有限。在医学教育中的整个过程中，临床实习是医学生将理论向临床、医学生向临床医师过渡的重要阶段，这里他们即将面对纷繁复杂的病例，这就要求学生转变学习方法和思维方式。加强医学生临床技能和临床思维训练是临床医学教学的重点和问题[10]。CBL教学方法起源于20世纪20年代，哈佛商学院以CBL模式将企业管理的真实事件作为讨论式教学取得了很好的效果。CBL教学方法在20世纪80年代开始受到教育和培训领域的关注，后来在医学、法律和管理教育领域中得到推广[11]。基于案例学习（CBL）的教学方法是基于典型案例，以问题为基础，以學生为主体，以教师为主导的教学方法，可以充分调动学生的学习积极性。通过典型案例，学生将能够通过全面提高理论，实践和知识整合能力来提高自身素质。CBL教学法广泛应用于我国医学教学，特别是临床医学教学，是培养医学生的重要方法。

VR（虚拟现实）教学环境是一个相对复杂的系统，由三部分组成：VR眼镜、处理器和教学软件。VR眼镜相当于电脑的显示器;处理器相当于计算机的主机，并在VR教学中处理相关数据;教学软件是VR教学的核心。这种技术通过模拟人的视觉、听觉、触觉及力反馈等，利用计算机图形技术、仿真技术以及显示技术等，实现人们与机器的实时交互，让使用者“身临其境”[12]。由于VR技术虚拟的场景逼真，学生置身于虚拟的3D医学环境中，对学生从视觉、听觉、触觉、心理4个方面感官冲击力强刺激，同时VR技术能使复杂的问题变得简单、抽象的内容变得形象，有助于学生加深理解。近年来，VR技术的愈发成熟，使得它被广泛应用于教学中，并取得了良好的教学效果[13-14]。

心理学理论认为，满足个人的基本需求有助于刺激更高层次的需求。医学教育应结合学生的需求和教学目标，激发学生的学习兴趣。在骨科实践教学中，将CBL教学模式融入虚拟教学手段，如虚拟人的特征设计（形状，动作等），声音效果，力反馈等设计，进入具体案例为了让学生更直接地面对疾病，CBL教学方法中的问题更直观地呈现给学生，这使学生更加渴望并更加了解疾病的知识。

目前的VR教学系统主要聚焦于手术视频的使用及人体解剖图像，后期我们将进一步研发其沉浸式操作功能，通过VR技术与力反馈技术的有效结合，不仅仅能够实现切开、缝合、骨折复位内固定、脊柱椎弓根置钉等骨科开放手术的操作模拟，还能实现关节镜、椎间孔镜等孔镜手术的模拟，使其对于手术操作的理解更直观、更深刻。采用现代主动力反馈技术令操作模拟的视野和感觉与真实的手术相同，通过演练真实的手术流程，沉浸式学习可使学生对骨科手术产生更深刻的影响。

4  总结

虽然VR在医学领域的情况处于探索和摸索的初始阶段[2]，但虚拟实验教学与CBL教学相结合在医学教育中的应用弥补了传统医学教育的不足。同时，两种教学模式相辅成。为医学教育提供了新思路，构建了新的平台。

[参考文献]

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[5]  范晓明，夏照帆.虚拟现实技术在军事医学领域中的应用[J].中华医学杂志，2016，96（24）.

[6]  谭亚飞，李丽萍.虚拟现实技术在伤害医学领域的应用[J].伤害医学：电子版，2014，3（2）：45-50.

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[13]  張海荣，陈云虹.基于虚拟现实技术的医学教学系统设计[J].西安邮电大学学报，2015，20（3）：120-124.

[14]  冯敏，李艳霞，李春媛.虚拟教学联合CBL教学在医学教育中的探索[J].现代医药卫生，2015，31（22）：3505-3506.

（收稿日期：2019-02-23）

[作者简介] 刘铁龙（1974-），男，山东济南人，博士，副教授，研究方向：骨肿瘤相关临床和基础研究。

[通讯作者] 肖建如（1963-），男，江西鹰潭人，博士，教授，研究方向：骨肿瘤相关临床和基础研究，E-mail：dr_xjr@163.com。