3D打印技术结合PBL教学模式在骨科临床教学中的应用

周平辉

（蚌埠医学院第一附属医院，安徽 蚌埠 233004）

传统临床教学模式是以教师授课为基础的(Lecture Based Learning，LBL)教学模式，单纯以教师讲授为主，进行简单的理论灌输。教师怎么教，学生就怎么学，导致学生基本都缺乏学习主动性和独立思考的能力，对专业知识的掌握比较薄弱[1]。此外，临床实践机会也较少，传统教学模式下学生普遍缺乏动手能力。所以在骨科教学中，针对一些局部解剖结构立体复杂的情况，采用传统的LBL教学模式已难以使学生充分理解与掌握教学内容。因此我们探索和创新了教学模式，采用了新的PBL教学模式结合3D打印技术制作系列教学模型，因地制宜地给学生教授骨科临床内容。

PBL教学模式是以问题为导向的学习教学模式，学生以小组形式作为主体，在指导老师的参与下，围绕临床的具体病例或某一课题等进行研究学习[2]。强调以学生的主动参与学习为主，将学习内容与具体临床病例挂钩，使学生投入具体的临床病例情境中，真实又有趣，可以最大程度的唤起学生的兴趣和思考，提升个人综合素质。从专业上来看，医学生需要对临床知识融会贯通以灵活运用到现实诊疗中，用病例作为载体和以问题作为导向的PBL教学很大程度上锻炼了医学生解决实际问题的能力[3]。这种教学方法突破了传统教学中学生的被动学习模式，让学生学习的动力来自于问题的导向引领，转换学习思维从而培养出专业的临床人才[4]。不过由于医院对骨科专业的医学生掌握骨折局部解剖知识的程度有很高要求，单纯的PBL教学模式尚不能完全满足这种教学要求，所以我们还需加入3D打印技术的应用。

3D打印技术在骨科中的应用是以患者影像学资料为基础，运用金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造我们所需要的解剖结构的技术。该技术可以等比例复刻患者的骨折、畸形或肿瘤的形态，具有非常强的三维立体性和可视性，能为为骨科临床教学带来非常实用的实体模型，为学生骨科专科能力的培养提供了更好地教学资源[5]。进一步解决了初学者通常面临的解剖知识理解不到位、手术实操机会少甚至无、理论与实际结构偏差等一系列问题；激发了学生对骨科学习的兴趣和积极性；增强了学生的直观理解和动手操作能力。此外，用3D打印模型来模拟骨科病人手术操作，客观上直接缓解了大体老师来源紧张的现实问题[6]。

在国内，3D打印应用于骨科临床教学已经渐渐成为研究热点，它可以以快速便捷的方式实现个性化定制，采用定制模具真实地模拟手术过程，方便初学者进行临床练习，既不会伤害到病人又能体验到“1:1”比例的真实感受，可以高效地培养临床人才[7]。因此我们将PBL教学模式结合3D打印技术应用于我院骨科临床教学中，用这种新颖的教学方式来取得更为良好的教学效果。

1 方法

1.1 一般资料

研究对象为我校临床医学专业（五年制）实验班的40名学生，授课教师无变化，入科时随机将其分为观察组和对照组，观察组20名学生，其中男12名,女8名，年龄19～22岁，平均年龄（20.80±2.51）岁；对照组20名学生,其中男9名,女11名,年龄19～22岁，平均年龄（20.41±2.21）岁。

1.2 具体方法

1.2.1 对照组

对照组学生采用传统的LBL教学模式进行教学，即教师根据教学大纲对学生们常规讲解教学课本的内容，循规蹈矩地加强重难点等知识的讲解，在课堂规定时间里完成理论教学。然后再在理论课讲授完后同以往一样进行科室内的临床实践教学，按部就班地带领学生完成教学任务，最后进行理论考核与问卷调查。

1.2.2 观察组

观察组学生采用PBL教学模式同时结合3D打印模型技术，精选出骨科具有代表性的临床病例来进行相应教学。带教老师首先引出病例，介绍相关病史及病例资料，然后讲述诊疗该病例的临床核心知识点并构建临床问题。指导学生根据病例及构建的问题查阅教科书或其他参考书，收集循证医学证据。之后教师提供事先准备的3D打印模型供学生使用，同时将学生分成4小组，每小组5人，针对该例疾病的临床表现和诊疗方案进行讨论，并引导学生在3D打印模型上操作学习。

1.3 考核评价指标

1.3.1 理论知识成绩

依据课本的知识，结合临床知识，进行出题，题目的题型为：单项选择题，名词解释和简答题。总分100分的评价标准如下＜60分等级为差，60-80分等级为中等，＞80分等级为优秀。

1.3.2 临床技能成绩

临床技能操作技能分为3个部分，满分为100分，第一部分：在临床技能中心进行骨科相关的技能操作演示并评分，占30分；第二部分：病例分析能力，挑选本院骨科的典型病例进行分析，从主诉，病史，体格检查，影像学检查，诊断，鉴别诊断和治疗方案这几方面入手逐步书写，占30分，第三部分：临床动手能力的测试，占40分。总分100分的评价标准如下：＜60分等级为差，60-80分等级为中等，＞80分等级为优秀。

1.3.3 自我能力

经历2种不同教学方法的带教后，所有学生对自身能力进行相关评价，包括对疾病病史的询问，体格检查，诊断，鉴别诊断，治疗方案的选择，临床技能的掌握等能力进行综合评价。总分100分的评价标准如下：＜60分等级为差，60-80分等级为中等，＞80分等级为优秀。

1.3.4 满意度的评价

骨科实习结束后，分别对两组学生的出科理论知识和临床实践能力进行考核。同时，考核结束后对每位同学进行不记名教学效果调查问卷，调查解决问题的能力，诊断疾病的能力，临床操作的能力和教学满意度的评价。满意度分为如下3个等级：满意、一般和不满意。

1.4 统计学方法

采用SPSS 16.0软件进行统计分析，理论知识和实践技能成绩等以均数±标准差(±s)标书，用t检验比较；计数资料以百分比(%)表示，用χ2检验比较；P＜0.05具有统计学意义。

2 结果

2.1 理论成绩比较

对比骨科理论知识成绩，观察组学生高于对照组的学生，χ2值为8.307，p值为0.016差异有统计学意义。

表1 2组理论成绩比较（例）

2.2 临床实践能力比较

在临床实践能力方面，观察组学生临床实践能力考试成绩高于对照组,χ2值为15.643，p＜0.001,差异有统计学意义。

表2 2组临床实践能力比较（例）

2.3 自我能力的比较

在自我能力的评价方面，观察组学生普遍自觉成绩较为优秀，自我评价比较积极，说明新教学模式存在明显优势，χ2值为6.545，p值为0.038，差异有统计学意义。

表3 2组自我能力比较（例）

2.4 满意度的比较

满意度分为如下3个等级：满意、一般和不满意。观察组学生的总体满意度80.00%，显著高于对照组学生的总体满意度40.00%，χ2值为6.933，p值为0.031，差异具有统计学意义。

表4 2组满意度比较（例）

3 讨论

对于医学生来说临床见习尤其是在医院的床边教学，一直是临床教育中不可缺失的关键环节，能帮助医学生完成从理论走向实践的过渡，是实现其由医学生向医生角色转化的重要过程，所以临床教学的重要性不言而喻。而随着教学事业的发展，PBL教学模式已经在我国取得了长足的进展，想比于传统的LBL模式“填鸭式”的教学方式，PBL有着比较明显的优势，它具有开放化、系统化、全面化和探索化教学的特点[8]。此外，PBL教学模式鼓励学生们养成终身自主学习的好习惯，并且可以以小见大的通过关键课程的教学帮助学生去思考整个学科发展的前沿问题，教学效果非常好[9]。本次试验也证实了该类教学模式能得到学生的广泛认可，学生普遍认为该类教学模式能促使自己尝试去发现问题并解决问题，在围绕解决问题的思维下不断自我探索，极大的锻炼了自己的思维方式，也使自己的学习变得更为主动，从而提高自身的整体素质。

不过对于骨科教学来说，单一的PBL教学模式显然还不能充分解决教学问题。骨科疾病基本都涉及骨骼肌肉等形态学的复杂变化，这种变化是三维立体的，需要学生有一定的空间想象能力，如果无法理解三维空间变化的情况，学生对于该类疾病的认识也只能是浅表的对于定义的记忆，而无法对于该疾病的发病方式及演变情况有一个清晰的认识，充分理解和掌握该类疾病就将变得异常困难。因此我们将PBL教学模式结合最近非常流行的3D打印模型，来给学生们进行现场教学。相比于传统的常规教学方法来说，3D打印技术均具有更为明显的精细化、定制化以及全面化的优点，非常适用于临床医学器官模型的制造。对临床病例可以进行“1：1”比例的复刻，便于学生进一步了解疾病的发展情况，突破二维空间的限制，直观立体的观察三维空间的情况，模拟手术过程中的治疗处理，从而了解手术的治疗方式和术中可能发生的各种情形，便于学生熟悉手术过程与操作[10]。此外，通过利用3D打印模型将平面的疾病资料立体化，可以激发学生的学习热情，提升学生的学习效率。同时，这种教学方式可以使学生通过实际操作解决学习中的问题，提高了他们的动手能力。通过我们的试验证实，这受到的学生们比较好的评价，学习效果达到满意程度。

我们将3D打印技术结合PBL教学模式应用于骨科临床教学，改变了以往二维影像学资料在教学中的局限性，同时通过学生自学、讨论和老师引导，这种结合式教学模式更容易锻炼学生的临床诊疗思维，提高学生发现问题、解决问题的能力。客观上明显改善了以往由于缺乏直观可见的教学辅助工具导致学生难以理解的情况，降低了学生学习骨科理论知识的难度，增强了解剖学立体结构构建的能力。使学生在学习过程中感到简单有趣，课堂氛围轻松并且各小组讨论积极，教学效果明显非常好。所以尽管目前3D打印技术结合PBL教学模式还在探索阶段并且存在部分缺陷和不足，但随着当前教学形式的更新，随着临床教学改革的需要，这一新型教学模式在骨科临床教学领域仍将具有十分广阔的前景。