PBL教学法结合3D打印技术在骨科住院医师规范化培训中的运用

陈浩 朱爱祥 朱裕成 杨太明

关键词：PBL教学;3D打印技术;住院医师规范化培训;骨科教学

骨科学作为一门基础学科，在外科中占据较大分量，其诊疗方向主要是骨骼、肌肉、四肢神经、血管系统。骨科有其独特的特点：如解剖组织结构较为复杂，对于疾病的治疗方式选择多样化等。这就需要医生拥有较高的解剖学基础及临床三维空间想象能力。解剖学作为外科的基础，虽然学生在进入临床规范化培训之前已经通过解剖学的系统学习，对正常解剖结构有了一定的理解，但对于病理性的解剖形态及疾病的诊治过程仍感困难，且临床经验的不足限制学生们的临床三维空间想象能力。同时对于损伤机制复杂，手术方式多样的骨科疾病无法通过简单的骨骼模型进行展示，缺乏直观性及可操作性。因此，我们需要进一步探索快速有效的教学方法，以满足临床教学培训的需要。随着3D打印技术及设备的日渐完善，目前已广泛应用于各个领域。

近些年，部分学者将3D打印技术引入到骨科临床教学研究中。通过此技术提高了病理性解剖形态的准确性，能够体外重现解剖结构的三维形态及特定的断层结构，使骨骼结构达到了立体化，充分展示骨科疾病的损伤特点，提出了其作为临床教学培训应用的潜在可行性。在目前的骨科医师规范化培训教学中，我们仍主要采用以单一授课为基础的传统教学法（Lecture Based Learning，LBL），此教学方法比较关注知识的记忆，以学生被动接受知识为主，直接导致学生的学习主动性不强，临床实践机会较少，动手能力无法得到提高。由Barrows教授1969年首创提出，以问题为导向的教学方法（Problem-based learning，PBL）是在教学的过程中以学生为中心，老师主导教学的教育方式。目前PBL教学法已成为国内外教师公认比较有效的一种教学方法。将PBL教学法与3D打印技术相结合，能够调动学生的学习主动性，提高学生的三维空间想象能力，进而提高规范化培训教学质量。

本研究现将2016年9月1日-2019年10月1日期间在我院进行住院医师规范化培训的60名学生作为研究对象，实验结果汇报如下。

1研究对象与方法

1.1研究对象

选取2016年9月1日-2019年10月1日期间在我院进行住院医师规范化培训的60名学生作为研究对象，随机分为A、B、C三组，每组各有20名学生参加骨科规范化培训教学。三组学生的年龄、性别等一般资料相似。

1.2研究方法

教学过程均采用小组教学模式，每组20名学生。三组进行授课的时间相同，教学中所选的教学病例相同，均由同一个教师进行授课。

（1）A组采用结合3D打印模型的PBL教学模式。教学思路为：教师准备病例资料，根据疾病提出问题，引导学生自行采集病史，进行骨科查体并阅读相关影像资料;由学生独立进行资料的收集整理;对于核心知識点，老师进行重点讲授，学生则通过学习及查阅相关文献资料对疾病进行分析论证;学生根据所查资料并结合教师讲解进行总结。此教学方法的原则是：坚持由教师引导，突出以学生为中心。病例资料则以四肢关节骨折、长骨干骨折等典型病例为主，包含部分脊柱及四肢肿瘤病例。通过提供教学病例的x线检查，CT扫描及三维重建，运用3D打印技术打印出等比例的患者模型。将A、B、C三组学生进一步分组，各大组随机分成5小组，每小组4人，进行小组讨论，让每个同学对于此种疾病提出自己的诊治观点。教师对学生收集的资料、方法及结论进行评价，帮助找出最佳的临床决策方案，总结形成最终的治疗思路，并引导学生在3D打印模型上进行模拟手术操作。见图1。

（2）B组仅采用标准化的PBL教学模式而不带有3D打印模型。教学思路同A组，但教学中不结合3D打印模型，不在3D打印模型上进行模拟手术操作。

（3）C组仅采用LBL教学模式，同样不带有3D打印模型。仅对骨科疾病的相关专业知识进行讲解，并对教学大纲中的重点与难点进行系统解答。

1.3教学效果评价

三组学生在骨科规范化培训结束后通过三种方式进行教学效果评价。

（1）骨科专业理论知识及临床实践技能操作考核。理论知识主要考核骨科专业基本理论及临床诊治能力，总分为60分。临床实践技能操作主要考核骨科专业查体、临床技能操作，总分为40分。

（2）比较三组学生对于骨科疾病知识的理解、影像资料的解读、三维立体思维能力、学习积极性、文献检索能力、临床诊治思维、分析解决问题能力等自我能力评估，每项以优秀、良好、差进行评价。

（3）以不记名教学效果调查问卷方式评估三组学生的教学满意度，包括满意、一般、不满意3个等级。

1.4统计学分析

结果采用SPSS 19.0统计软件进行统计分析，理论知识及临床实践考核成绩数据用X±s表示，组问计量资料比较采用t检验，问卷调查的计数资料使用卡方检验分析，等级资料采用构成比（%）表示，比较采用秩和检验，以P<0.05为差异具有统计学意义。

2结果

（1）A组学生对于骨科专业理论知识的掌握及临床实践技能操作成绩均显著高于B、C两组，差异有统计学意义（P<0.05）。B组学生骨科基本理论知识高于C组，差异有统计学意义（P<0.05）。B组与c组临床技能操作成绩无明显差异（P>0.05）。见表1。

（2）自我能力评估结果显示，A组与B、C两组比较，在自我能力评估方面均认可度较高，差异具有统计学意义（P<0.05）。B、C两组在影像资料的解读、骨科疾病的三维立体思维能力方面相当，差异无统计学意义（P>0.05）。见表2。

（3）问卷调查结果显示A组学生的总体满意度80%，显著高于B、C两组，差异具有统计学意义（P<0.05）。见表3。

3讨论

骨科是一门病种多、综合性强的学科，主要以对骨骼、肌肉、神经、血管系统的诊治为主。骨科疾病的诊治与影像学密切相关，这就要求医生具有良好的空间想象思维能力，此能力的提高需结合解剖图谱及影像学资料的学习，尽管内容丰富，但缺乏立体直观性和可操作性，对于刚进入临床工作的医生来说，很难做到深刻理解记忆。3D打印技术与骨科临床的有机结合，可以很好地解决上述问题。3D打印技术是以数字模型文件为基础，通过运用粉末状金属或塑料等高分子可黏合材料，通过逐层打印的方式构造出1：1的实物模型。管华清等人发现，利用3D打印技术制作的骨骼立体模型能够有效地提高医学生对骨科临床学习的兴趣，极大地调动学生学习的积极性和创造性。3D打印技术联合PBL教学方法的实施，能够极大的提高学生临床实践操作能力，加强医学创新思维的培养，有利于医学生综合素质的提高。