新医科背景下口腔解剖生理学教学改革研究

刘兴光，张 翰，郭柳江

（山东大学 山东 济南 250012）

口腔解剖生理学是一门以研究口腔、颅、面、颈部诸部位的正常形态结构、功能活动规律及其临床应用特点为主要内容的学科[1]。作为学习口腔临床课程的重要基础，课程的理论知识、实践技能及思政元素都要求教师和学生有较好的掌握。在本科教学安排中，解剖课程常开设于口腔专业学习的早期阶段，具有三维性、抽象性、系统性、逻辑性、层次性的课程特点，这对传统授课模式（lecture-based learning，LBL），即以教师为主体、以讲课为中心、采取大班全程灌输式的教学模式带来了挑战。因此，本教学团队在实践中不断精进教学方法、优化课程内容，采取一系列改革措施以达到一流本科课程建设的目标。

1 相关背景

信息技术作为新的工具引入教育,对医学教育的理论研究进展、空间物理环境、实践与探索、师生互动方式、课堂深层结构、现状与未来，乃至更为宏观的学校发展方式和教育发展方式都产生了巨大的影响[2]。以教育信息化全面推动教育现代化, 成为新时代推进我国教育事业改革发展的共识[3]。口腔医学教育必须突破抽象感知模糊、学生情绪激发困难，抽象思维无从培养等传统数字化教学难题。

随着教育理念和教学模式的更新，现代口腔解剖生理学课程教育对发展医学生对于口腔颌面部组织结构的认知能力及临床能力提出了新的要求[4]。传统的二维学习形式，如利用教科书、论文等进行学习，在直观性、教学效率、全面性等方面具有较大的局限性[5]。而传统的三维学习形式，如利用标本等进行学习亦存在资源缺乏、成本较高等问题。利用3D 打印技术及快速成形技术快速制造复杂三维模具，成为有效的教学辅助手段[6-7]。在现代数字化技术快速发展的背景下，通过个性化模具加强学习印象，成为增强学生对人体解剖结构的三维空间关系的认知的解决方案，具有对现有的教学模式进行重要补充的潜力，进而激发学生的学习兴趣、节约资源和成本、提升教学效率。

2 口腔解剖生理学教学改革路径

2.1 改革重点

LBL模式下，学生易用死记硬背的方法对口腔解剖知识进行记忆，而难以掌握组织、器官的三维结构，从而无法准确把握头颈部组织、器官的生理和病理状态，这与教学目标是背道而驰的。近年来，3D 打印技术被应用于口腔科的器械、材料制造和临床治疗中，有助于解决复杂的临床问题[8]。现阶段，快速成形技术已较为成熟，其原理是应用CAD 软件进行设计或光学扫描后得到设计图纸，并将结果输入3D 打印机，逐层精确制造出每一层后叠加，从而得到1∶1 的物理模型。快速成形技术可被应用于许多临床场景，例如牙齿模型的打印、手术设计等[9]。

我们发现以往的教学方式和考核仍将授课重点放在了对文字的背诵上，学生受限于平面化的观察材料，易产生模糊或错误的三维想象，不利于教学的进行。因此，我们将3D 打印技术引入了口腔解剖生理学教学领域，致力于尽早建立三维想象、尽早提升应用能力，这不仅是教育模具维度的一次升级，也是我们教育理念的一次重大更新。将3D打印技术作为学习初期使用的简单可靠的辅助教学手段，可以在课堂中快速成形自身3D打印牙体模型、与标准模型相区别的自身头颅骨模型，甚至是病理状态颅颌骨模型，更有利于突出教学重点。通过3D 打印技术得到的更加贴近临床情况的非标准化模型，提高了模型的真实性，能解决传统模型细节缺失、缺乏变化的痛点；通过非标准模型与标准模型比较、非标准模型间的比较，学生可以对头颅骨的典型结构和易变异的结构产生更加深刻的印象。

除此之外，口腔解剖生理学教学理念和目标的升级为学生更好地掌握口腔颌面外科学、口腔内科学、口腔修复学等学科所涉及的解剖知识打下了坚实的基础，使口腔医学知识的整体学习更加合理。

2.2 授课方式

2.2.1 线上课程与线下课程结合

课程改革聚焦课前、课中、课后“三阶段”，线上、线下“双方位”，通过多平台展开教学。

线上平台以自建学习平台为主。线上课程由教师负责布置课前思维导图任务，以图片、文献、微视频、病例等形式引入课程教学内容，帮助学生提前了解课程内容和相关前沿进展。在课中主要通过线下课堂，以标准模型比较、翻转课堂、病例讨论等形式，结合快速成形的个性化三维模型，师生共同参与讨论解决重点内容和相关问题，而教师负责讲解课程难点、总结和梳理课程内容。课后，通过雨课堂、问卷星等平台拓展教学内容、设置课后练习题目、收集学生反馈，提高学生学习口腔解剖生理学课程的质量。

2.2.2 理论课与实验课结合

目前，口腔解剖生理学存在理论课与实验课脱节的问题。笔者所在团队认为实验课程应以理论课程为出发点，从而设计了标准牙雕塑实验模型和学生自身3D打印牙体模型对比、基于3Dbody APP 的头颈标本辨认、3D 打印自身头颅骨模型和标准模型对比、石膏模型分析和3D 打印病理硬组织模型分析、数字化力测定等教学内容，将3D 打印技术与传统的教学模式进行科学的整合，强化学生对三维结构的认识，提高学生的学习兴趣和教学效率。

2.2.3 3D 打印技术运用

学生亲自参与到3D 打印的设计制作和打印的过程，如光学扫描、软件设计、建模优化以及打印实施等，有利于培养其对3D 打印技术进一步的理解，进而提升科研能力和创造力[10-11]。相较于传统模型，3D 打印模型具有资源丰富、突出了不同个体的模型差异化的优势[12]。打印成形的模型更贴近现实，避免了细节缺失。尤其是在病例讨论中，学生需具备较强的立体思考能力来理解病变部位与正常颅颌面组织器官的解剖关系，然而其效果常因初学者的解剖学知识储备而受到影响，3D 打印技术较好地降低了学习门槛，有利于提升学生的学习兴趣，更好地与临床接轨。

课前引导学生对3D 打印技术进行理论层面上的预习，在学生有3D打印理论知识储备的前提下，充分利用现有和后续跟进的实验室资源，引导学生在课堂上对自身的头颅骨模型进行打印：①获取学生本人颅面部骨的薄层CT扫描数据；②建立数字三维模型，并由老师进行相关解读；③3D 打印制作实体模型，并与标准化模型进行对照观察，提升模型直观性、全面性，建立基于书本且易应用于临床的知识体系。

2.2.4 PBL、CBL 教学

以问题为导向的学习方法(problem-based learning,PBL)是一种以虚拟问题场景或真实案例驱动学生主动学习、整合理论与实践的教学策略，学生围绕问题进行讨论进而构建深刻完整的知识体系[13]。案例授课法（case-based learning,CBL）由PBL教学法发展而来，是以临床案例为基础，根据实际诊疗过程中出现的问题，带领学生展开深入思考，模拟临床诊疗应用场景，鼓励学生自由组成小组进行讨论[14]。相对于传统的讲述式教学，PBL 和CBL 教学的层次更加丰富、线索更加明确，让学生参与程度提高，使学习不停留在表面，调动了学生的积极性。

本团队通过与一线临床医生合作，打破不同专业间的壁垒，将知识中的难点、要点融合进课堂讨论的案例中，根据教学大纲和考核要求，采用以问题、临床案例为导向，结合学生自身头颅的3D打印实体模型和真实病例中肿瘤患者的3D 打印实体模型编排课程。在课堂开始前，由授课教师提前发布学习材料，便于学生预习。课中教师通过雨课堂平台分享案例或提出问题，学生可自由组成小组进行讨论，在3D 打印个性化模型后，与标准化模型进行对比，认识典型结构、易变异的机构、病理状态下的结构，并进行具体研讨，同时可通过手机、电脑等电子设备查阅相关文献，而教师把握进度，引导学生理解问题、发表自己的观点、理清思路并进行针对性的讲解和必要的补充说明。课后教师通过问卷星考核的教学要点进行必要的重复和详细的归纳总结。

2.3 考核方式及反馈

除传统的试卷考核外，本课程丰富了对学生的评价方式，实现了对学生综合能力的全面评价。在每节PBL、CBL课程后，授课教师会根据不同同学的参与情况、负责的工作给出课堂评价，以问卷星为主的课后小测被记入理论课平时成绩，此外，实验课作品评价、病例汇报及评价、文献检索能力、3D 打印技术的掌握都被纳入理论课与实验课考核标准，每个过程均包含教师评分、组内自评、组间互评，真正做到了过程与结果并重，避免了应试教育中以一张卷子评价学生能力的局限性。本课程团队采取了问卷调查的方式确认了改革效果，绝大多数学生表达了对新授课方式的支持，这有助于学生真正做到学有所获。

3 总结与展望

口腔解剖生理学作为一门以还原头颅颌面部软硬组织结构的学科，其课程内容不应局限于文字、图像等二维学习媒介，传统的以应试为导向、以教师为主导的灌输式授课方式在数字化教育全面发展的今天具有不可忽视的局限性。3D 打印数字化教学为口腔课程教学提供了新的方向，而口腔解剖生理学因其独特的课程特点适合作为改革的先导课程[15]。因此，本课程团队基于此方向进行了进一步的探索，逐步完善教学硬软件设施，为基于3D打印技术的口腔解剖生理学课堂提供教学基础；制订完善的教学计划并实施，在课程教学中积极沟通，总结经验，设计实验证明课程优势；提升教学质量，总结教学经验，最终得到完善的教学方案，具有可推广性。该模式不仅有利于培养学生对口腔基础课程知识的掌握，更注重培养学生的空间想象能力、以临床能力为导向的科研创新能力。但值得注意的是，该课程仍面临设备、材料成本高，推广困难，教师队伍短缺等问题，因此，教师团队建设、信息化平台建设、信息化教学平台的维护和更新、进一步丰富课程内容，并与其他口腔医学学科、临床医学学科结合等都是努力的方向。今后本课程团队应做出更多探索，推动口腔医学领域数字化教育的进一步发展。