BOPPPS教学结合三维有限元分析模型在运动系统临床实践教学中的应用

华文彬,王 蕾,李 嵩,余海燕,李 立,杨 操

(1．华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科,湖北 武汉 430022;2．华中科技大学同济医学院第一临床学院,湖北 武汉 430022;3．华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室,湖北 武汉 430074)

运动系统疾病的种类较多,相关解剖基础复查,难于理解和掌握,是外科教学中的难点。因此,如何更好地开展运动系统疾病临床实践教学,并与理论教学合理衔接,激发医学生学习的积极性、主动性,帮助医学生理解和掌握运动系统疾病,是运动系统教学中亟待解决的问题。

BOPPPS教学模式源于由加拿大教师技能培训工作坊(Instructional Skills Workshop, ISW),目前已被全世界30余个国家引进采用[1]。BOPPPS教学模式以教学目标为导向,以学生为中心,由导言(Bridge-in)、学习目标(Objective)、前测(Pre-assessment)、参与式学习(Participatory Learning)、后测(Post-assessment)和总结(Summary)六个教学环节构成。BOPPPS教学模式打破了传统教学模式的思维定式,把教学重点放到了参与式学习的环节,能够充分地调动医学生学习的积极性,还能有效提高教师的教学水平。

为了让学生更直观地理解运动系统结构的解剖特点,借助各种体外模型辅助教学,如人体骨骼标本、铸造骨骼模型和个性化3D打印模型等。然而,上述模型均为静态模型,难以充分反映骨骼系统的动态过程,也不能直观显示软组织结构,限制了其在临床教学中的应用。三维有限元分析技术具有低成本、可重复性好、直观形象等优势,在临床教学中具有广泛的应用前景,目前,已经被应用于人体不同部位的手术设计、手术模拟、手术方式比较等研究[2-3]。

1 对象与方法

1.1 教改对象与实验设计

以2021年1月—2021年12月的华中科技大学同济医学院第一临床学院2018级临床医学五年制医学生为研究对象,并随机分为两组,54名学生纳入传统教学组,54名学生纳入BOPPPS教学组。所有研究对象对本研究内容均知情同意。采用试验对照方法和问卷调查法。

两组学生均由相同的高年资教授团队进行理论授课,临床实践教学由6名高年资主治医师进行带教。临床实践教学实习周期为2周,集中教学时间为6学时,教学形式包括小讲课、教学查房、病例讨论和手术视频教学;其余时间,学生分别跟随带教教师进行分组临床实习。教师针对两组学生的备课时间相同;两组学生理论和实践教学课程时间相同,且课前和课后统一安排自习,因此学生的学习总时间一致。

1.2 教学方法

1.2.1 传统教学组

外科教研室统一提前通知授课时间和内容。通过传统多媒体教学,按照常规教学方式完成小讲课、教学查房、病例讨论和手术视频教学等授课内容。

1.2.2 BOPPPS教学组

导言:授课前,教师布置学习任务,发放教学资料,帮助学生预习。授课开始时,教师通过图片、视频、故事、三维有限元分析模型(图1)等引入教学内容相关问题,激发学生的兴趣,并开展讨论式教学。

图1 三维有限元分析模型(A)术前颈椎正位模型;(B)术前颈椎侧位模型;(C)术后颈椎正位模型;(D)术后颈椎侧位模型

学习目标:明确教学目标,包括病史采集、临床表现、体格检查、诊断和鉴别诊断、治疗方案、医患沟通技巧等。

前测:通过在线测试的形式,了解学生对知识掌握程度和临床诊疗能力。

通常情况下，可以利用浅层钻探技术在特定的环境地域中进行地质勘查工作，在一定程度上可以降低自然环境的破坏程度。比如说地表层植被较少但是土壤层较薄弱的地区或者是和沼泽地域自然环境较为接近或类似的区域。浅层钻探技术可以应用于地表浅层这一点，就可以很好地满足地质勘查工程相关的勘探条件。

参与式学习:实行分组教学,包括小组讨论、角色扮演、分组汇报等环节,采用迷你临床演练评估(Mini-clinical examination exercise, Mini-CEX)的形式进行,每组4名学生,分别扮演患者、医生、评论员、观察员。

后测:再次通过在线测试的形式,及时评估学生对授课内容的掌握情况。

总结:各组选派一名学生交流学习感想,教师对学生表现和各小组学习任务完成情况进行总结。教师结合知识点进行梳理讲解,帮助学生掌握相关知识,并通过典型病例将医患沟通、人文关怀、思政教育等内容贯穿其中。

1.3 教学效果评价

学生完成运动系统理论和临床实践学习后,统一进行理论知识考核、临床实践考核和问卷调查。

①理论知识考核:在运动系统题库中随机抽取考题组卷,对两组学生进行理论知识考核,满分为100分。②临床实践考核:对所有学生分别进行临床实践能力考核,考核方式为Mini-CEX,选用相同的考题和评分量表,满分为9分。③问卷调查:通过问卷星软件平台发放调查问卷,临床实践教学结束后1周内完成问卷调查。学生需要完成教师教学效果评价和学习效果自我评价,分别采用大学教师教学效果评价问卷(Students’ evaluations of educational quality questionnaire, SEEQ)和学习效果自评问卷,采用五分量表法,非常好计5分,好计4分,一般计3分,不好计2分,非常不好计1分。

1.4 统计学方法

2 结果

2.1 两组学生的一般资料比较

两组学生随机分为传统教学组和BOPPPS教学组,两组学生一般资料见表1,两组学生的性别、年龄、物理诊断学考试成绩无明显统计学差异(P>0.05)。因此两组学生的一般资料和学习能力无差异性,本研究实施结果具备可比性。

2.2 两组学生的理论考核成绩比较

两组学生的理论知识考核平均成绩见表1,BOPPPS教学组的考试成绩稍高于传统教学组,差异有统计学意义(P<0.05)。

表1 两组学生的一般资料比较[n(%)]

2.3 两组学生的技能考核成绩比较

采用Mini-CEX评估两组学生的临床技能,两组学生的技能考核平均成绩见表2,除人文关怀外,BOPPPS教学组均优于传统教学组。

表2 两组学生的Mini-CEX考核成绩

2.4 两组学生的教学满意度比较

对学生发放大学教师教学效果评价SEEQ问卷108份,回收有效问卷108份,有效回收率为100%。结果显示,BOPPPS教学组学生在各方面对教学效果的评价均优于传统教学组,差异均具有统计学意义,具体结果详见表3。对学生发放“学习效果自评问卷”108份,回收有效问卷108份,有效回收率为100%。结果显示,BOPPPS教学组学生的各方面自我评价均优于传统教学组,差异均具有统计学意义,具体结果详见表4。

表3 两组学生的大学教师教学效果评价问卷结果

表4 两组学生的学习效果自评问卷结果

3 讨论

3.1 BOPPPS教学以“参与式学习”为核心,可有效调动医学生学习的积极性,提高医学生的学习效率

在BOPPPS教学中,“导言”环节,教师通过导入与课程相关的图片、视频、经典案例、小故事等,可激发学生对课程学习的兴趣和求知欲,活跃课堂气氛,营造轻松的学习氛围,调动学生的学习热情。“教学目标”明确告知学生需要掌握的核心内容,让学生带着目标去学习,更有益于完成教学目标。“前测”评估学生对教学内容的熟悉程度,包括基础知识、相关技能的掌握情况,教师可根据测试结果灵活调整课程的进度、深度、详略等,以满足大多数学生的需求。“参与式学习”是核心过程,教师运用演示、引导、讲解、提问等教学手段,学生采用模拟、操作练习等方式参与教学活动,变机械为灵活,变接受为发现,变被动为主动,促进学生主动参与教学活动,达到掌握知识、提高学习效率的目的。“后测”与“学习目标”相呼应,评价学习效果,了解是否达到预期教学目标。“总结”是紧扣教学内容的要点,采用简明扼要的语言,使复杂问题简单化,有利于学生快速掌握关键内容。

本研究的结果证实,通过BOPPPS教学实施,BOPPPS教学组的理论考核成绩优于传统教学组,因此我们认为,BOPPPS教学可有效调动医学生的学习积极性,提高医学生的学习效率。BOPPPS教学组的Mini-CEX评估技能考核成绩优于传统教学组,因此BOPPPS教学通过参与式学习,Mini-CEX演练培训,有助于提高医学生的临床思维能力。高烨等[4]报道,将BOPPPS教学应用于临床实践教学,可增强学生对医学理论知识的理解和临床思维的锻炼,提升学生临床疾病的分析和判断能力。高彦霞等[5]报道,将BOPPPS教学应用于急危重症监护培训,不仅可以充分调动学员的学习积极性,明确学习目标,提高其医患沟通能力、学习效率及综合分析能力,还可以提高带教教师的教学活动满意度。

3.2 基于BOPPPS教学,结合多种教学模型,有助于激发学生的学习兴趣,改善教学效果

借助各种体外模型辅助教学,如人体骨骼标本、铸造骨骼模型和3D打印模型等。然而,上述模型均为静态模型,难以充分反映骨骼系统的动态过程,也不能直观显示软组织结构;人体骨骼标本、铸造骨骼模型虽能反映正常骨骼形态,却不能直观显示病理条件下的骨骼结构;3D打印技术虽可直观显示病理结构,但应用成本相对较高,限制了其在教学工作中的广泛应用。三维有限元分析技术具有低成本、可重复好、直观形象等优势,在临床教学中具有广泛的应用前景,已经广泛应用于人体不同部位的手术设计、手术模拟、手术方式比较等研究。通过计算机软件构建三维有限元分析模型后,学生学习时可以对器官和病变部位进行立体几何分析,方便进行解剖结构学习、手术方案设计、模拟手术分析和手术疗效评估等。

本研究中,通过BOPPPS教学结合三维有限元分析模型,BOPPPS教学组的理论考核成绩、Mini-CEX评估技能考核成绩均优于传统教学组,因此BOPPPS教学结合三维有限元分析模型不仅改良了教学方式,还利用三维有限元分析帮助学生理解运动系统的复杂解剖结构,能够有效调动医学生学习的积极性,提高医学生的学习效率。教学满意度测评结果表明,BOPPPS教学组在学习价值感、教学热情与组织清晰性、群体互动、人际和谐、知识宽度、教学管理、功课量/难度等方面的评分均优于传统教学组,因此,BOPPPS教学结合三维有限元分析模型能有效提高教师的教学水平。此外,学生学习效果自评问卷结果表明,BOPPPS教学组在学习兴趣、课堂气氛、学习目标、知识储备度、学习主动性、语言沟通能力、临床知识应用能力等方面的评分均优于传统教学组,因此,BOPPPS教学结合三维有限元分析模型能够有效调动医学生学习的积极性,提高医学生学习效率。

3.3 基于BOPPPS教学的多种混合式教学有助于激发学生的学习兴趣,改善教学效果

Yang等[6]在口腔医学教学中采用了BOPPPS教学结合微格教学法,结果表明BOPPPS教学结合微格教学法能够激发学生的学习兴趣和热情,提高学生的思维能力,提高学生的成绩,并且可帮助教师创新教学理念,改善教学质量。Wang等[7]在口腔病理性本科生课程中采用了BOPPPS教学结合小规模限制性在线课程(small private online course,SPOC)和翻转课堂(flipped class)的教学方式,结果表明该教学方法能够调动学生的积极性,促进学生主动学习,同时也能提高教师的教学水平。多种网络资源的应用有助于帮助学生整合知识体系,更好地理解和掌握所学知识[7]。李蜀鄂等在口腔医学本科生临床实习中采用基于BOPPPS 的线上教学,研究发现在参与式环节运用SPOC、PBL等教学方式,并引入形成性评价,能形成有效的师生互动和学生互动,极大地提高学生的实习兴趣、培养医疗思维能力、丰富医疗知识和实践技能。

Liu等[8]在生理学课程中采用了基于BOPPPS教学的线上线下混合式教学,可以显著提高学生成绩,86.2%的学生对该教学方式表示认可,79.4%的学生认为有助于提高学习能力。Ma等[9]在卫生事业管理学课程中采用了基于BOPPPS教学的混合式教学,结果表明该教学方式能够激发学生的学习兴趣和热情,提高学生的学习技能、主动性,提高学生的自主学习能力,改善教学效果。王思璀等[10]在中国医学史课程中采用基于BOPPPS教学的线上线下混合式教学,可以优化课堂教学结构设计,加强课堂内外师生、生生互动,有效地提高学生学习的积极性与主动性。刘亚东等将BOPPPS教学结合移动端App应用于脊柱外科教学,结果发现BOPPPS教学结合移动端App有助于提高学生的学习效率,也能提高教师的授课技巧。移动端App的应用,可以将脊柱外科晦涩难懂的知识形象地转化为图片、临床场景等,采用更为直观、生动的方式进行知识传递,且移动端App的应用使师生互动不受时间和地点的限制。邵培双等组织开展基于BOPPPS教学的混合式在线教学,调查结果表明88.24%的教师认为“参与式学习”过程更具有吸引力,78.15%的教师表示在今后教学中会主动采用BOPPPS教学进行授课。

因此,BOPPPS教学可结合三维有限元分析模型,SPOC、翻转课堂、PBL等多种不同的教学方式,开展混合式教学,有助于进一步激发学生的学习兴趣,改善教学效果,可作为我们进一步开展教学研究的新选择。