3D打印技术联合PBL教学法在耳鼻咽喉头颈外科临床教学中的应用研究

何时知 赵延明

临床实习是医学教育的重要构成部分，是培养医学生独立工作的阶段，临床教学的质量将直接影响实习效果，在培养实用型医学人才中占据重要地位[1]。耳鼻咽喉头颈外科作为临床专业性较强的学科，因耳、鼻、咽喉、头颈等部位解剖结构特殊，实训教学较为复杂。传统利用解剖图谱、照片等讲解的教学方式不具备直观性，对学生的解剖立体空间思维要求较高，熟悉掌握耳、鼻、咽喉、头颈等的解剖结构目标周期较长，难度较大，无法满足教学需求[2-3]。因此，如何让医学生短时间内建立三维立体概念，是现阶段耳鼻咽喉头颈外科临床临床教学亟须解决的问题。3D 打印技术是一种快速成型技术，通过计算机建立虚拟数字模型，运用特殊打印材料进行分层加工、叠加成型，将虚拟物体转化为实体，近年来3D 打印技术日益成熟，在电子、化学、物理等多个领域发挥着重要作用，并在医学教育的中应用逐渐展开[4]。以问题为导向的教学法（problem-based learning，PBL）是以疾病问题为基础的教学法，注重培养学生解决问题和临床实践能力，目前国内多个院校对PBL 教学法进行探索性应用，已取得一定经验[5]。基于此，研究探讨3D 打印技术联合PBL 教学法在耳鼻咽喉头颈外科教学改革中的应用价值。现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入2018 年1 月—2020 年12 月于首都医科大学附属北京同仁医院耳鼻咽喉头颈外科实习的医学生60名，2018 年1 月—2019 年6 月期间接受传统教学法的30 名为对照组，2019 年7 月—2020 年12 月期间接受3D 打印技术结合PBL 教学法教学的30 名为研究组。对照组男18 名，女12 名；年龄23～27 岁，平均（26.04±0.42）岁。研究组男17 名，女13 名；年龄24～27 岁，平均（25.95±0.67）岁。两组一般资料比较，差异无统计学意义（P＞0.05），有可比性。纳入标准：均为应届本科毕业生；参与研究期间为研究生的第一、二学期；未接受过计算机图像处理相关软件操作培训。

1.2 方法

对照组采用传统临床教学方法：教学中以教师为中心，选择我院耳鼻咽喉头颈外科真实临床病例设计临床问题，采用我院教育处提供的标准教具，以理论授课方式向学生介绍解剖名词及相关知识点，学生通过听讲、观察解剖标本等方式完成学习。每周2 次，每次4 学时，共32 学时。研究组采用3D 打印技术联合PBL 教学法：以耳鼻咽喉头颈外科临床教学大纲为依据，以局部解剖为主线，重新编排以往课程章节，设立相应局部解剖板块，每一板块分为先天性疾病、外伤、炎症、肿瘤5 大类。授课教师为主治或副主任医师，课程起点为解剖，选择北京同仁医院真实案例，以3D模型＋多媒体方式讲解解剖名词及基础知识，并逐步讲解疾病病因、症状、检查、鉴别诊断及诊断、治疗等，随后提出多个问题；学生分成若干小组，每组4～6 名，分工合作，自行查资料学习并解决临床问题，病例讨论过程中，教师适当给予启发和引导，对学生讨论的分歧进行点拨，强调讲解教学难点和重点，最后由教师在3D 模型上演示相关手术方法。每周2 次，每次4学时，共32 学时。

1.3 观察指标

3D 打印技术结合PBL 教学课程由主治或副主任医师担任授课教师，学生分为4～6 名/组的小组，在课程开始时，以3D 模型+多媒体方式进行基础知识讲解，随后即提出问题引导学生思考，学生可以结合3D 打印探索答案。课程结束时候，教师对学生的答案进行总结、补充、修正，介绍相关技术、疗法，能够将耳鼻喉科教学中抽样的概念生动直观地展示给学生，加深学生对晦涩难懂的解剖名词与立体结构的理解，提高教学质量。实习结束后考核两组综合能力，并让两组医学生对教学方式满意度进行不记名评价。（1）综合能力：包括理论知识、病例分析和实践操作3 部分，采用理论考试（问卷作答，理论知识50 分，病例分析50 分）和实践考核形式（教学模型解剖标识辨识和解剖操作）进行评分。（2）教学方式满意度：自制教学评价问卷，其Cronbach’s α系数为0.842，重测效度为0.855，内容包括培养创造性思维、提高解决问题能力、激发学习兴趣等，共10 项条目，采用5 级评分法，根据评分划分为满意（≥42 分）、一般满意（30～41 分）、不满意（≤29 分），总满意度=满意率＋一般满意率。

1.4 统计学方法

采用SPSS 20.0 统计学软件分析数据，计数资料用n（%）表示，采用χ2检验；计量资料用（）表示，采用t检验，P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组综合能力的比较

研究组理论知识、病例分析及实践操作考核评分高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 两组综合能力评分对比（分，）

2.2 两组教学方式满意度的比较

研究组对教学方式的总满意度高于对照组，差异有统计学意义（P＜0.05），见表2。

表2 两组教学方式满意度对比[名（%）]

3 讨论

耳鼻咽喉头颈外科医学生临床能力的培养是教学改革的重、难点，涉及的解剖结构复杂，主要围绕耳鼻喉等器官，疾病表现多种多样。耳鼻喉科解剖结构细小、毗邻关系复杂，在教学中不仅要求学生掌握必要的基础知识，更需要其具有良好的解剖空间立体感及临床实践思维能力。传统以平面图片为主的教学方法，图片承载信息量有限，难以直观显示解剖结构，教学难度大，教学效果差。实践操作教学中，仅由教师进行解剖演示，医学生通过听讲、观察的方式学习，缺乏解剖实践，加之各解剖结构与大脑、眼等重要器官毗邻，手术操作难度大，医学生学习掌握较为困难[6-7]。而医学生临床能力培养必须经历解剖、尸体训练、操作实践这3 个环节，目前医疗体制下，医学生实践操作的机会极少，易出现毕业后临床操作能力弱的现象[8]。3D 打印技术以骨性结构为依据，能够设计出形态逼真的解剖模型，用于临床教学中，使解剖空间思维训练与操作实践训练相结合，能够较好地解决以上问题[9]。PBL 教学法则是以临床问题为基础，引导学生围绕具体临床病例的诊治进行主动学习，该教学法与3D 打印技术相结合，可以将抽象难懂的知识更直观形象地展现出来，使枯燥乏味的学习变得生动有趣，且教学、训练不受时间限制，不存在伦理道德矛盾[10]。谭启明等[11]将3D 打印技术联合PBL 教学方法应用于心血管外科临床教学中的研究，发现3D打印+PBL 教学组理论考核成绩及总体满意率均明显优于PBL 教学组。邓倾等[12]在心脏超声个性化规培教学中应用超声放生3D 联合PBL 法，结果显示3D 打印联合PBL 教学组理论考试成绩和操作考核成绩均优于传统多媒体PPT 教学联合PBL 教学组。提示3D 打印和PBL教学法在医学教育方面有良好的应用前景。

研究采用3D 打印技术联合PBL 教学法，结果显示，观察组理论知识、病例分析及实践操作考核评分高于对照组，对教学方式的总满意度（100%）高于对照组（80.00%），说明3D 打印技术联合PBL 教学法在耳鼻咽喉头颈外科临床教学改革中具有较高应用价值，能够显著提升医学生综合能力，并提高对教学方式的满意度。与上述研究结果存在一致性。3D 打印的解剖模型具有直观性、可操作性等特点，便于学生记忆各解剖结构，与传统教学方法相比，能获得更好的教学效果[13]。3D 模型的教学中，教师不仅介绍整体外观的解剖标示，还可选择不同兴趣界面制作子模型，重点讲解学生想要了解的器官结构与功能，利于激发医学生的学习兴趣，提高学习积极性，从而提高教学满意度[14]。同时，3D 打印模型形态逼真、色泽良好，可批量制作，还能根据个体差异制定个性化标本，满足尸体解剖课程学习与手术模拟训练需求，弥补传统解剖标本仿真度低、价格昂贵、种类有限等不足，在一定程度上提高手术质量和安全性[15]。PBL 教学法以学生为中心，以临床实际病例常见问题为教学内容，将学生分为若干小组，鼓励其自己分析问题、解决问题，可加深医学生对临床知识的掌握，相较于传统灌输式的教学方式，PBL 教学法更能提高医学生的学习积极性和临床教学效率[16]。但PBL 教学法缺乏直观性，学生不能自己动手解剖[17]。3D 打印技术恰好为医学生提供操作实践条件，临床教学过程中，教师可针对局部解剖结构复杂的疾病，利用影像学资料制作3D 模型，进行直观形象的讲解，使医学生的专业理论得到充分理解，提高其临床实践操作技能，进一步提高医学生综合能力[18]。接受3D 打印联合PBL 教学法的临床教学的实习生，在耳鼻喉头颈外科的专科病案分析上，其理解、分析问题的能力以及对解剖结构、常见病的表现等掌握较只接受传统临床教学的实习生更为突出。这些学生接受的理念更为完善，知识范围更广泛、深入，临床实际能力得到了极大提升，是3D 打印+PBL教学法的优势，利于培养耳鼻头颈外科实习生良好的临床思维能力，构建有效的诊疗计划。另外，PBL 教学法是围绕真实病理展开，其教学核心是病例的临床问题，对于来自学校的医学生而言，可能会影响其理论知识的系统学习，如果理论知识掌握不够，将影响其对临床知识的迅速掌握，从而降低PBL 教学效果，因此在实施PBL 教学法的同时，应考虑到学生理论知识层次的不同，做到因材施教。

综上所述，3D 打印技术联合PBL 教学法运用于耳鼻咽喉头颈外临床教学改革中，能显著提升医学生的理论知识与操作技能，提高对教学方式的满意度，值得参考借鉴。