虚拟现实技术联合SPOC在神经外科临床教学中的应用与实践*

严 峻,文 静,黄乾荣,郭方舟,蒋 骞,凌国源,邓 腾,莫立根△

(1.广西医科大学附属肿瘤医院神经外科,广西 南宁 530021;2.广西医科大学第一附属医院风湿免疫科,广西 南宁 530021)

新型冠状病毒肺炎流行发生期间,发展“线上教学,停课不停学”是国家鼓励的教学方式[1]。“互联网+”和“虚拟现实系统”(VR)能快速融入线上教学[2],对神经外科临床教学质量和操作技能的有效提升起到很好的促进作用。2013年,由加州大学伯克利分校ARMANDO FOX教授提出的SPOC是对大规模在线开放课程MOOC的改进和优化,即小型专有网络课程,其优势主要体现在对选课人员的限制,更具针对性,有利于课程完成度和教学目标的实现[3]。在神经外科教学中应用“SPOC+学习通”的混合教学模式[4],是本科教学改革的一次尝试。随着医学新技术的发展,虚拟现实等新技术在神经外科临床实践中得到了越来越多的应用[5-6],作者在前期临床和教学实践的基础上,创新性地提出将虚拟现实技术与SPOC教学模式相结合,应用于神经外科本科教学中,旨在发挥不同技术的优势,探索更有效的现代神经外科教学模式,从而促进神经外科本科教学效果的提高。

1 资料与方法

1.1一般资料 选择选择2021年9月至2022年7月240名临床医学专业本科生,在广西医科大学附属肿瘤医院《外科学》各论实习,分为试验组和对照组,每组120人,试验组在学习通平台上采用虚拟现实技术联合SPOC教学模式,对照组采用传统教学法进行临床教学,具体方案实施及评分由各组组长负责。

1.2方法

1.2.1研究方法 试验组采用虚拟现实系统的SPOC教学模式,将120名学生分为20个学习小组,并由学生自由选出1名组长负责活动的组织和日常管理。课程分为3个阶段:课前准备,内化课堂知识,拓展课后能力。授课前,教师按照教学大纲要求,在以往的病例中选择相应典型临床案例,利用数字化虚拟现实系统构建1∶1现实模型,进行教学,并设计相关讨论题目,使临床案例和教学内容的重点与难点相结合。第二阶段,学生在教师的指导下进行问诊、体检,并提供相应的诊断和处理意见,回答病例相关的问题。讨论过程以学生为主导,教师为引导。教师在第三阶段进行总结,指出学生普遍存在的问题,并用虚拟现实系统讲解疾病诊断方法和选择治疗方案的原因,详细讲解涉及知识点的难点。作者采用广西医科大学附属肿瘤医院神经外科典型动脉瘤患者影像资料作为虚拟现实模型的数据来源,依照动脉瘤发生部位、动脉瘤大小、瘤颈比分别入组,建立典型病例数据库,采用标准化分组,格式为DICOM,通过MIMICS17.0软件重建颅内动脉,导出格式为STL文件,选取各组典型病例,利用3D打印机(XYZPRINTING)打印颅内血管模型。

对照组采用传统教学方法[7]。即以教师讲解为主的学习方法,按照课程大纲的要求对知识点进行全面详细的讲解。

1.2.2效果评价 本学期末教研室将采取理论闭卷和临床技能2种考核形式,各占50%的计分方法,对试验组和对照组进行综合考核;采取问卷形式对2种教学方法进行满意度测评,测评内容包括,学习动机调查表:(1)理论大课内容是否能较好地理解;(2)能不能唤起学习外科学的兴趣;(3)自主学习能力能否得到锻炼;(4)是否喜闻乐见的教学方式;(5)临床效率能否提高;(6)对所学领域前沿知识的了解程度。学习策略调查表:(1)是否符合一般方法;(2)是否需要学习求助;(3)是否需要安排学习计划;(4)是否有利于学习总结;(5)学习评价如何;(6)学习管理。此次评估调查共发出120份,全部回复率为100%。

2 结 果

2.1一般资料 试验组120名学生,其中男生68名(占56.67%),女生52名(占43.33%)。对照组120名学生,其中男生65名(占54.17%),女生55名(占45.83%)。试验组入学成绩62～95分,平均分为(87.60±8.25)分;对照组入学成绩65～92分,平均分为(82.6±12.48)分;两组在学习能力方面、年龄、性别、家庭籍贯、入学成绩比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 两组研究对象一般资料比较

2.2期末考核成绩结果 试验组学生的理论成绩和技能成绩均优于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2 两组学生外科学理论和临床技能考试成绩比较分)

2.3教学满意度问卷调查结果 在学习动机方面,从理论和实习紧密度程度,唤起学习外科学的兴趣,自主学习能力能否得到锻炼,喜闻乐见的教学方式,临床效率能否提高,对所学领域前沿知识的了解程度等子条目,试验组均优于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 两组学生自主学习量表评分比较分)

在学习策略方面:试验组在学习总结方面与对照组比较,差异无统计学意义(P>0.05);在其他子条目方面(一般方法、学习求助、学习计划安排、学习评价、学习管理),试验组均优于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。见表4。

表4 教学问卷调查结果效果评价-两组学生学习策略量表评分比较分)

3 讨 论

新型冠状病毒感染的肺炎疫情期间,学校呼吁全校师生员工在做好防护保证健康的情况下,确保“停课不停学不减效”[1]。本科教学是教学的重中之重,因此,发展“线上教学,停课不停学”是国家鼓励的教学方式,广西医科大学附属肿瘤医院在数字化虚拟现实系统指导手术的前提下,更进一步将该技术应用于本科临床见习教学实践中,其能快速融入SPOC线上教学,有效地提高神经外科临床教学质量及操作技能。本科医学生经过模型讲解、要点传授、亲手操作等比例模型,从中体会手术的得与失,使之尽快掌握的技术要领[8]。本研究结果显示,经过新方法的训练,本科医学生对脑血管病的解剖、支架植入等技术在短期内就能达到熟悉程度。因此,将虚拟现实技术联合神经外科学SPOC的教学模式运用于神经外科本科临床见习教学实践中是切实可行且效果明显的。目前,国内较早在教学实践中应用虚拟现实系统的有杨治荣等[9],他们成功构建了侧脑室模型的数字化虚拟现实系统,使学生对侧脑室不规则的形态有了深刻认识。李珍珠等[10]将数字化虚拟现实系统应用于临床颅内动脉瘤教学中,将数字化虚拟现实系统模型与传统影像作对比,取得了较为满意的成果,他们的结论认为,数字化虚拟现实系统教学更利于提高临床医学生对颅内动脉瘤的理解,并可在临床教学中加以推广。侯洋等[11]采用数字化虚拟现实系统技术,结合骨科临床教学,帮助学生在较短的时间内,通过建立骨骼三维立体模型、实现对手术方案及手术技巧的全面理解,掌握脊柱骨科疾病。

我国脑血管病发病率呈逐年上升趋势,脑血管病往往以脑动脉瘤和动静脉畸形为主,需要手术治疗,由于颅内血管走形的复杂性和多变性,术中一旦操作失误,极易损伤脑部血管,轻者造成瘫痪,重者可导致患者脑梗死大面积发生或脑动脉瘤破裂,直接导致患者死亡。所以,对神经外科本科临床见习医学生的教育就变得非常重要[12]。

目前,神经外科本科临床见习教学和手术技能培训存在着很大的局限。传统教学方法只能是对着解剖图谱或者标本讲解各种手术技术,而临床实习中,年轻医师只能经过长时间的手术观摩后,在经验丰富的高级别医师的指导下进行手术操作,但是医院要为患者负责,不可能频繁地让低年资医师进行较为危险的手术操作,以免对患者造成损伤。因此,在临床教学中,年轻医师很难理解手术方案,这限制了年轻医师的成长。

利用计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)采集的原始数据,经过处理后的2D图像可以转换成3D图像[13]。广西医科大学附属肿瘤医院的教师可以利用虚拟现实技术联合SPOC的教学模式为学生提供一个方便,直观、体验感强的个性化学习平台,以高度逼真和精确的形式呈现内部结构,手持传感器模拟手术刀解剖人体完整内部结构的整个过程[14]。医学生在传统手术中无法获得的宝贵经验和财富,可以在虚拟现实教学模式中实现,让医学生直接在现实模拟平台上进行关键手术,亲身感受主刀的视野。这项技术能让本科学生缩短培训时间,尽早更好地理解和掌握手术原理和相关手术技巧[15]。因此,虚拟现实技术联合SPOC教学模式,能将体验感有效融入线上教学,弥补了线上教学缺乏直观性和体验感的不足,既符合国家目前鼓励的教学模式,又能提高教学效果。

本研究中,虽然试验组的考试成绩和问卷满意度调查均高于对照组,但研究存在一定缺陷:一是所纳入的研究样本数量较少,存在采样偏差的可能,需要进一步在RCT研究中采用大样本进行核实。二是评估制度不够健全,自行制定的问卷调查在科学性上有一定欠缺。以往的评价体系是通过期末考试+问卷调查为主,缺乏统一的科学标准和大规模的问卷调查,因此,目前对于数字化虚拟现实系统教学评价体系尚无统一标准。

总之,虚拟现实技术联合神经外科学SPOC的教学模式能快速融入线上教学,不再受时间和空间的限制,本教学研究表明,对神经外科实行虚拟现实技术联合神经外科学SPOC的教学模式后,本科医学生能更好地掌握本科医学知识并应用于今后的临床中。