微课结合3D打印技术在研究生教学中的应用

涂真真 温晟

微课是指运用信息技术，呈现碎片化学习内容、过程及扩展素材的结构化数字资源[1]。其核心内容是通过视频进行教学。在医学教育中，微课可将医学知识的要点、经典的或特殊的病例分析、疑难病例讨论及临床实践操作过程等重要知识作合理组合调整[2]。教师作为学习的引导者可充分利用微课时间短、内容简洁、重点突出等优势辅助授课，学生可通过微课进行有针对性、可重复、可自我调控的预习、复习等，实现自主学习[2]。3D 打印技术是将数字模型作为基础，通过逐层堆叠打印的方式来构造三维物体的技术[3]。目前，这项技术已被应用于医疗领域，并且可对外科经典病例及罕见病例的临床情况进行高度复制[3]；其应用空间不仅限于基本知识和技能的讲授，更可在高级研修培训和技术探索方面发挥重要作用[4]。小儿外科学是一门专业性、操作性强，风险性高的学科，传统的“学徒式”教学方式，已不能满足现阶段教学的需求，需要引入多元化的教学模式。研究发现在小儿外科研究生临床教学中，使用微课结合3D 打印技术的教学方法，学生们的学习效果得到提高，且对该教学方法有较高接受度，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2020 年9—12 月重庆医科大学年龄为23～29岁的儿外科专业型研究生50 名，随机分为A 组微课结合3D 打印技术教学组（男21 名，女4 名，n=25），平均（25.3±1.5）岁；B 组传统教学组（男20 名，女5 名，n=25），平均（25.2±1.7）岁。AB 两组儿外科专业型研究生的性别结构及年龄差异无统计学意义（P＞0.05），可对比。

1.2 方法

1.2.1 建立典型病例的数据库

根据儿外科各个专业要求，在临床诊疗过程中和教学工作中筛选出具有代表性的典型病例，由具有丰富的临床经验的高年资主治医生及以上医师完成病史采集录入等工作。由于小儿先天性畸形多存在特异性体征，在患儿家属知情同意的情况下，留取影像资料，包括照片、录音、视频等。完整真实的记录诊疗过程，辅助检查结果，手术视频，术后随访等，形成一套完整的典型病例诊治档案。

1.2.2 3D 打印技术制作教具并制作微课视频

纳入具有代表性的病例，归入数据库，进行CT 扫描，建立3D 模型。扫描地点为重庆医科大学附属儿童医院放射科CT 检查室；扫描方式为128 排薄层扫描；扫描区域包括全部病变区、病变周围邻近组织。扫描的内容由专人进行数据导出和光盘刻录。扫描所得图片进行二维和三维预处理；二维预处理的方法为区域剪切及滤波处理；三维预处理的方法为图像切片插值、图像分割和切片重组等。模型的建立采用移动立方体法：预处理后的图像再通过照明、浓淡处理、纹理映射等图形学技术处理；通过计算机合成，根据材料累加概念，采用叠层制造方法，自动生成外形、结构、比例等同于原型的具有复杂空间结构的模型。微课制作，首先请专业拍摄人员进行视频拍摄，并协助教师进行后期制作。每个视频时长不超过10 分钟，每一小节只选取一个知识点进行精讲，并结合3D 动画与临床实践，同时扩展知识面，并讲授目前最新的研究进展，提高研究生的学习兴趣，通过抛出问题、分析问题，引导学生们进行思考，让整个课程成为一个完整的教学环节，即要提出问题、分析问题、解决问题，又具有启发性和吸引力。

1.2.3 A 组应用微课结合3D 教具教学，B 组应用传统教学方法

A 组根据教学大纲要求，在已经构建的典型病例数据库中搜索相应病例为切入点，采取微课教学手段，介绍病史资料，体格检查，辅助检查等内容，提出诊断鉴别诊断以及治疗策略等问题，提高学习兴趣，调动学生积极性，引导学生思考；根据学生实习小组（5 名/组）分发3D 打印的典型病例的教具，能够直观的了解小儿先天性畸形的全貌、类型，结合辅助检查的报告，提高阅片能力，同时可以根据三维模型，设计手术入路，手术策略等，这样能大大提高学生的兴趣，提升外科思维能力；学生通过微信群反馈学习后的体会，分享自己的诊断、诊断依据及设计的手术策略（治疗方法）；再次通过微课教学手段介绍该典型病例临床实际中的诊断和手术方法（术中视频等）以及术后恢复情况，讲解该病例对应的先天性畸形理论基础，解剖特点，重点临床问题等。学生可以利用碎片时间，反复多次观看微课视频进行学习，合理的利用时间，提高学习效率。

B 组应用传统的教学法，教师以教学大纲为基础，以典型病例为框架，以老师讲授的方式为学生们讲解小儿外科先天性畸形的理论知识和临床实践技能等。

1.3 观察指标

A 组和B 组的教学效果比较采用以下标准：（1）理论知识考核成绩得分（满分50 分）和临床技能考核成绩得分（满分50 分），两项合计100 分。（2）《微课联合3D 打印技术教学方法满意度调查问卷》

1.4 统计学方法

所得数据采用SPSS 19.0 统计学软件对数据进行分析。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 考核成绩对比

AB 两组研究生性别、年龄差异无统计学意义（P＞0.05），受教育程度相当。实习12 周后，A 组研究生与B 组研究生理论考核成绩差异无统计学意义（P＞0.05）；临床技能考核得分与总得分A 组研究生考核分数均明显高于B 组研究生，差异有统计学意义（P＜0.05），见表1。

表1 对比两组知识技能考核成绩得分（分，）

表1 对比两组知识技能考核成绩得分（分，）

2.2 微课结合3D 打印技术教学满意度调查

A 组25 名研究生发放《微课结合3D 打印技术教学方法满意度调查问卷》，收回25 份，有效收回率为100%。所有研究生认为微课结合3D 打印教学方法能提高学习兴趣和学习效率，能有效利用时间，并认为对临床操作能力和临床思维能力提高有较大的帮助，见表2。

表2 微课联合3D 打印技术教学方法调查满意率情况[名（%）]

3 讨论

小儿外科学是一门专业性及操作性强，风险性高的学科，要求儿外科研究生必须具有扎实的理论基础、灵活的临床思维和空间转换能力，因此临床实践课程的学习对于研究生能力的培养尤其重要。但由于外科保护性医疗原则以及无菌要求的规定，研究生们获得临床实践操作的机会受到一定限制。充分熟悉人体解剖结构对于外科专业型研究生的临床学习来说非常重要，传统教学主要通过尸体解剖标本、动物模型、手术训练模拟器等方式进行手术相关教学，但儿科患者尸检率低、遗体捐赠者少，解剖标本稀缺，动物模型与人体器官差异大，手术模拟器设备成本高，这些因素都严重影响了研究生们的学习效果[5]；目前，临床教学中常用的影像学资料、手术照片等皆为二维图片，这些方式难以呈现器官三维解剖结构[5-6]，对临床初学者而言，难以快速有效的实现空间转换。另外，现阶段医患关系存在着局部不和谐，导致家长不愿将孩子作为教学资源，这也给临床教学增加了难度[4]。3D 打印技术可通过采集患者信息进行高保真的病灶模型构建，形态结构上高度还原，在视觉上具有直观性、空间上具有三维立体感等特点[7]，这类模型逼真的展示病灶形态、大小、结构，及病灶与周围组织的关系和血流分布情况等[2]。在学生们在模型上进行手术“实战”演练，既能提高学生对实际操作的整体把握能力，也可增加对他们对病理、解剖的立体结构的理解，一定程度上缓解他们由于对解剖结构不明确、相邻组织脏器立体关系不清楚所产生的恐惧心理和为难情绪[4，8]。目前已经有研究表明，3D 打印技术在外科医学教育方面带来了积极的影响[9]，但单独应用缺乏引导性、自主性及互动性，离预期效果还有一定差距。而微课是一种在计算机技术发展基础上形成的一种新型的教学模式[10]，在高校教学中发挥越来越大的作用，其核心是微型视频[11]。它可将医学知识重点难点、典型病例分析、疑难病例讨论及临床实践操作等相关知识调整组合，具有短小精干、言简意赅、重点突出、知识全面等特点，且学习的时间地点灵活，亦可根据学生自身需求有选择的反复多次回顾[12]。在临床实践教学中，微课作为课堂教学的重要补充，一方面教学时间短，教学内容较少，主题突出、内容具体，学生注意力容易集中，提高学生的学习效率，同时学生学习不受时间地点的限制，可以充分提高时间利用率[13]；另一方面微课通过图片、动画、视频展示病史、体格检查、手术过程等，使抽象知识具体化、形象化、直观化，有利于学生规范化学习[14]。已经有文献报道微课在外科临床学生教学中有助于临床能力的提高[15]。目前，将微课与3D 打印技术结合在儿外科教学中的应用报道较少。

研究将微课结合3D 打印技术的教学方法应用于儿外科专业型研究生的临床实践。该方法实施之初，由于学生们长久以来受到“填鸭式”教学方法的深远影响[16]，存在课前预习不充分，课后讨论不积极，碎片化时间利用效率低下的现象，但经过该教学方法的训练很快适应。12 周后，使用微课结合3D 打印技术进行教学的研究生学习效果满意，尤其是在临床实践能力方面，表现为临床操作考核分数较传统方法教学组高；同时总成绩也体现出相同的趋势。将微课结合3D 打印技术引入临床实践教学，教学过程更加生动，研究生们对人体解剖结构更容易理解，能更有效的提高他们的空间转换能力和临床实践能力。该教学方法打破了传统临床实践教学中“学徒式”的教学方法，改变了研究生们缺乏主动性及参与感的特点，短期内有助于培养研究生自主学习的能力，提高临床操作能力，同时还提高了学习兴趣。本研究问卷结果显示，微课结合3D打印技术教学组学生学习兴趣浓厚，学习效果好，学习时间得到合理利用，临床思维能力得到提高。因此，微课结合3D 打印技术教学方式在儿外科研究生临床教学中有较好的指导意义。

综上所述，微信结合D 打印技术教学方法应用于儿外科研究生的临床实践教学中，不但改变了过去“填鸭式”“学徒式”被动教学方法，而且在较短时间内可有效的提高临床技能、知识和经验并不丰富的研究生们的临床水平，减少他们在临床学习中的畏难情绪，有助于培养他们对医学学习的内驱动力，对提高研究生临床实践教学质量有良好的效果。长期将该方法应用于研究生教学中，有利于提示研究生临床教学质量。