基于3D 打印技术的CBL 教学法在骨科临床实习教学中的应用

桑鹏，孙鹏鹏，杨继滨，邹刚，金瑛，刘毅

遵义医科大学附属医院关节外科，贵州遵义 563000

近年来CBL（case-based learning）这种以学生自主获得临床理论知识和实践技能后解决临床问题的教学模式获得教育界的普遍赞同和认可，并将其广泛应用于高等院校的医学教育中,但仍不能满足目前发展迅速的医学高等教育现状[1-2]。 伴随着3D 打印技术突飞迅猛的发展，很大程度上改变了骨科相关内植物来源单一的短板，它可以将患者病变部位的影像学资料立体实物化展现在眼前,术前精准模拟并打印模型,指导手术医生顺利完成手术，大大降低和简化了手术难度,为手术医师及患者带来极大便利和福音[3]。3D 打印技术可以打印出临床患者的骨折部位模型，模型立体空间感更强，其优势在骨外科教学中可以让学生清楚获知骨折发生时暴力作用机制、骨折移位、分型等相关知识，并可以提供给学生一个动手的平台，提高学生学习兴趣、降低骨科学习难度、培养学生养成初步的空间想象能力[4]。 3D 打印技术的这一优势也让众多医学教育工作者看到了医学教育的新手段[5-6]。 该研究选取2020 年3 月—2021 年3月分配至遵义医科大学附属院关节外科临床专业实习生80 名为研究对象，探讨3D 打印技术联合CBL 教学法在骨科临床实习教学中的应用效果及价值。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

研究对象为随机分配至遵义医科大学附属院关节外科临床专业实习生共80 名， 以学号末位数字的奇偶数分为教改组、传统组。 教改组40 名，男生30 名，女生10 名；年龄18～22 岁，平均（20.34±1.05）岁。 传统组40名，男生29 名，女生11 名；年龄18～23 岁，平均年龄（20.81±1.48）岁。 两组实习生基本资料差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。纳入标准:临床医学专业学生，自愿参与该次研究。 排除标准：非临床医学专业学生;中途退出或拒绝参与者。

1.2 方法

教改组：实习同学进行3D 打印技术结合CBL 教学法，从该院影像科获取患者CT 理想的影像资料数据信息并导入至计算机系统，在计算机中构建3D三维数据信息，通过3D 打印机系统，打印骨骼三维立体模型，结合CBL 教学法，由带教教师根据教学大纲要求选择典型骨科疾病，如胫骨平台骨折、骨性关节炎、骨肿瘤等，结合3D 打印模型讲解病变部位（骨折或骨病）解剖结构，向同学提出疾病的发生、发病机制、骨折形态、分型、治疗要点等一系列临床相关问题，同时将临床教学查房的见习与资料查阅相结合，根据问题结合逐一进行解答，带教教师则整理课堂问题，组织各组同学进行总结回答；带教教师对各组答案进行分析点评，遇到争论的地方临床老师可作适当的引导性发言，鼓励实习生通过自己独立的临床观察发现有价值线索并提出问题，然后带教老师给予科学循证及分析并概况总结，而后指导学生在3D打印模型上进行相应的操作。同时带教教师对选取相应案例进行留堂测试，包括理论知识以及技能操作。

传统组：采取传统教学方法，则是临床老师围绕教学大纲开展教学活动，学习内容包括病史采集、体格检查、骨折的分型、影像学检查、诊断及鉴别诊断、治疗措施等，对学习内容逐一讲解诊断、治疗措施等。围绕教学大纲的重点与难点而进行讲解，随后带领学生观看相关手术视频完成教学任务。

上述两种教学方法由同一个老师完成授课。

1.3 观察指标

授课结束后比较两组教学效果，包括客观效果评价（理论成绩和临床技能成绩，二者均采用百分制，满分100 分）和主观效果评价（自学能力、发现解决问题能力、理解能力、交流表达能力、学习兴趣、知识掌握度，每项分值0～10 分，10 分表示优，0 分表示差）。

1.4 统计方法

采用SPSS 19.0 统计学软件进行数据分析，符合正态分布的计量资料的表达方式为（±s），组间差异比较采用t检验，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组实习生理论成绩和临床技能成绩比较

教改组的理论成绩和临床技能成绩均高于传统组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 两组实习生理论成绩和临床技能成绩比较[（±s），分]

表1 两组实习生理论成绩和临床技能成绩比较[（±s），分]

组别理论成绩临床技能成绩教改组（n=40）传统组（n=40）t 值P 值89.25±4.65 85.20±4.72 7.782<0.001 84.33±4.40 78.00±4.50 7.462<0.001

2.2 两组实习生主观自测教学效果比较

教改组在自学能力、学习兴趣、发现解决问题能力、理解能力、交流表达能力、知识掌握度等方面均优于传统组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 两组实习生主观自测教学效果比较[（±s），分]

表2 两组实习生主观自测教学效果比较[（±s），分]

组别自学能力学习兴趣发现解决问题能力理解能力交流表达能力 知识掌握度教改组（n=40）传统组（n=40）t 值P 值8.35±0.53 5.90±1.25 7.325 0.040 7.95±0.23 5.45±1.13 6.412 0.001 8.05±0.90 5.84±1.05 7.531 0.020 7.80±0.73 6.14±1.08 6.242<0.001 7.35±0.50 5.54±1.55 6.654<0.001 7.75±0.82 5.64±1.25 6.289<0.001

3 讨论

骨外科学是一门综合性强的临床学科，临床涉及的骨骼肌肉结构复杂，相邻解剖部分繁琐，既要掌握影像学知识，还需要较高空间想象能力，传统的书面理论知识结合影像学资料的学习方式使身处骨外科实习的学生收获甚微。临床实习对医学生的重要性不言而喻，是完成医学理论学习后迈向临床成为医生的极其重要的过渡，也是将其所学医学理论知识应用于临床实践中的重要环节。面对骨外科学复杂且涉及部位多病种，同时又与生物力学、生理学、影像学、解剖学关系密切，对学生的空间思维及想象力要求较高。对于刚接触临床骨科的学生而言，由于骨科相关的专业知识构架比较抽象且学习难度也较大[7-9]，既往传统教学方法是以教师为中心，通过影像加幻灯片的围观学习， 在有限时间内将知识“填鸭式”的灌输，严重忽略了学生的接受能力，学生对骨科专业知识学习兴趣逐渐丧失，失去了自主学习的积极性。3D 打印技术可以打印出临床患者的病变部位（骨折）模型，应用于临床教学中即可让学生清楚获知骨折发生时暴力作用机制、骨折移位、分型等相关知识,又可为学生提供一个动手的平台，降低学习难度的同时激发出学生学习兴趣又能培养学生养成初步的空间想象能力[10]。所以更快、更好地使学生适应临床、掌握临床技能及培养创新性思维才是教学工作的重中之重[11-12]。

3D 打印技术又称快速成型技术，是一种以数字模型为基础，在计算机控制下以逐层打印的方式构造物体的技术，应用此技术可构造出任意几何形状的物体，病变部位可以显而易见。 3D 打印技术根据患者的具体情况，制备手术策划模型、定制假体等，简化了手术操作，缩短了手术时间，提高手术质量和治疗效果，减少了手术的风险。为相关学科开展复杂修复手术提供了极大支持，促进本学科及相关学科进一步向高、精、尖方向发展[13-14]。随着3D 打印技术的蓬勃发展，越来越多的临床骨科医师投入到3D 打印技术的应用研究中。 我国一些知名医院，也已将3D 打印技术应用于实际临床工作中，并取得一定的成果，必将为骨科带来新的工作模式。为了提高学生对骨科学习的兴趣，促使更多学生投身于骨科的临床中。大型教学医院的一些骨科医师已经开始尝试将这一临床新技术应用于骨科教学中[7，15-17]。随着现代医学教育的迅猛发展，国家对医学生在临床方面的培养要求也越来越高，属于精英教育。 通过在该院临床教学工作中引进这一新技术，一方面可提高学生学习兴趣，提升骨科实习阶段教学质量；另一方面可为学生提供良好平台，尽早接触临床新技术，开拓学生视野和激发其创新能力，提升学生自学能力，强化训练临床思维。

CBL 教学模式在我国教育界中建立并成形已久，最初是由PBL 教学方法演变而来，认为CBL 教学模式中代表性案例能提高医学生的思维和推理能力，可以有效提高对理论知识的理解。 CBL 教学模式的完整实施，着重以学生的主动学习为主，通过学习者的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。同时强调积极调动学生学习的主动性和积极性进而提升学生的主动学习能力，更好地发现解决问题，对学生学习过程的指导意义巨大。CBL 教学模式现在在临床教学中被广泛应用于对传统教学模式的补充，在现代医学教学中取得了不错的效果。 同时3D 打印技术作为新兴技术，通过对案例中相关疾病的重演，可以使学生直观地理解疾病的发生、发病机制、骨折形态、分型、治疗重点等一系列临床相关问题，临床案例作为基础，以3D 打印的手段，促进学生在临床实习中积极、主动地学习，更深刻地将书本知识应用于临床工作中去。 传统的骨外科临床教学模式，是“老师教为主、学生学为辅”的被动型学校模式，学生的主动能动性难以发挥，教学效果欠佳，影响了学生创新能力和综合素质的培养。 相反，将3D 打印技术注入CBL 教学法中，打破并颠覆了既往传统教学方法，弥补了传统教学方式的不足，让学生成为教学的主体，老师担任引导角色，提高学生自主学习能力，积极调动学生的主观能动性，鼓励学生主动思考分析解决问题，培养学生综合素质及能力。 新时代针对医学人才培养，高等医学院校必须改变传统“填鸭式”教学模式，真正意义上做到以学生为中心，让师生积极参与到教学活动中，双向互动下完成教学任务，这样医学事业才能不断与时俱进，不断创新，保持旺盛的生命力，最终获得共赢。3D 打印技术和CBL 教学模式其实也有各自的缺点和不足，前者在临床的应用还处于起步阶段，仍有技术的不足和欠缺，而后者其根本也是单方面教师的讲授，有偏离原有轨道而回到传统教学模式中去。但近年来对其二者联合后新型教学模式的探讨和研究证明教学效果满意，得到了师生双方的认可。 在该次研究中，应用3D 打印技术联合CBL 教学法的教改组实习生，其理论知识掌握情况以及临床操作能力的考核显著优于传统组的实习生，实习生们学习积极性被充分调动，培养了自学能力，理论知识得到高效率的获取（P<0.05）。

综上所述，在骨科临床教学中，将3D 打印技术与CBL 进行整合后合理应用，获得了满意的教学效果，具有可行性和优越性。两者的有机整合使复杂的骨外科教学由空间想象型教学向实体标本教学转变，教学内容更为直观，充分调动学生的学习积极能动性，有利于相关知识的掌握，教师与学生的双赢，应用前景良好。