梁曉南 姚 軍 趙勁民

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院創(chuàng)傷骨科手外科，南寧市 530021)

·微創(chuàng)教學(xué)·

將3D打印模型引入Sandwich教學(xué)中的應(yīng)用研究▲
——以骨科見習(xí)教學(xué)為例

梁曉南 姚 軍 趙勁民*

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院創(chuàng)傷骨科手外科，南寧市 530021)

目的觀察將3D打印模型引入Sandwich教學(xué)中的應(yīng)用的效果。方法將2014級5年制臨床專業(yè)60名學(xué)生，隨機分為試驗組(30名)和對照組(30名)，試驗組采用膝關(guān)節(jié)3D打印模型的Sandwich教學(xué)模式，對照組采用標(biāo)準(zhǔn)化Sandwich教學(xué)模式。比較兩組的教學(xué)效果。結(jié)果試驗組學(xué)生更認(rèn)同3D打印模型結(jié)合Sandwich的教學(xué)模式對自身學(xué)習(xí)的積極性和主動性、動手操作能力等帶來的積極影響，可顯著加深學(xué)生對臨床專業(yè)知識的理解和掌握程度。對照組學(xué)生對所用教學(xué)方式的非常滿意度、基本滿意度分別為30.0%和50.0%;試驗組學(xué)生的非常滿意度、基本滿意度分別為70.0%和23.3%。結(jié)果將當(dāng)前先進(jìn)的3D打印模型引入Sandwich教學(xué)模式運用于骨科見習(xí)，直觀的模型讓學(xué)生清晰了解病損部位、損傷程度與類型，加深對相關(guān)影像資料的理解，能夠充分調(diào)動學(xué)生的主動性與積極性，提升骨科見習(xí)的教學(xué)效果。

3D打印;Sandwich教學(xué);骨科;教學(xué)改革

Sandwich教學(xué)法即“三明治”教學(xué)法，是最早由英國提出實踐交替和理論學(xué)習(xí)相互結(jié)合的教學(xué)方法［1，2］。傳統(tǒng)的教學(xué)方法是以教師為中心，Sandwich教學(xué)法則是將個體學(xué)習(xí)與集體學(xué)習(xí)在教學(xué)過程中相互交替，學(xué)生與教師、學(xué)生與學(xué)生之間互動交流，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性與學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生散發(fā)式思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。盡管這種新型的教學(xué)方法已取得了明顯的效果，但仍存在一些不足之處，例如課前學(xué)生必須花費大量時間補充相關(guān)基礎(chǔ)知識以適應(yīng)課程，同時骨科課程的復(fù)雜性、抽象性、專業(yè)性給學(xué)生學(xué)習(xí)增加了許多難度［3］。為了更好地提高骨科見習(xí)教學(xué)質(zhì)量，我們將3D打印模型引入標(biāo)準(zhǔn)Sandwich教學(xué)模式，現(xiàn)將具體效果報告如下。

1 資料和方法

1.1 教學(xué)對象 將2014級5年制臨床專業(yè)的60名學(xué)生，隨機分為試驗組(30名)和對照組(30名)，試驗組采用膝關(guān)節(jié)3D打印模型的Sandwich教學(xué)模式，對照組采用標(biāo)準(zhǔn)化Sandwich教學(xué)模式。兩組學(xué)生在性別、年齡、成績等方面，差異無統(tǒng)計學(xué)意義。兩組授課老師相同。

1.2 教學(xué)實施 利用廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院的PACS系統(tǒng)，選取我科6例創(chuàng)傷性脛骨平臺骨折患者的術(shù)前影像學(xué)資料，包括 X線片、CT薄層平掃及三維重建，特別是CT資料包含的原始DICOM數(shù)據(jù)。隨機選取4例患者的CT片，在計算機控制下根據(jù)CT數(shù)據(jù)，在我科的MakerBot Replicator 2打印快速成型機進(jìn)行3D打印處理。按照教學(xué)大綱要求，兩組教學(xué)內(nèi)容均涉及膝關(guān)節(jié)基本解剖知識、一般體格檢查、膝關(guān)節(jié)影像學(xué)資料的閱讀及脛骨平臺骨折手術(shù)步驟。兩組課程均為4課時。對照組前3個課時在教室進(jìn)行多媒體教學(xué)，最后1個課時在病房進(jìn)行教學(xué)查房與床旁病例講解;試驗組教室多媒體教學(xué)1課時，三維動畫展示及仿真3D打印實物模擬操作2課時，教學(xué)查房與討論分析1課時。

1.3 評價方法 課程結(jié)束1周內(nèi)，采用不記名方式對試驗組和對照組的學(xué)生發(fā)放自制調(diào)查問卷評估教學(xué)效果。問卷內(nèi)容包括對自身能力提高及教學(xué)模式評價，之后將收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS 21.0軟件分析，計數(shù)資料以頻數(shù)和百分比n(%)表示，等級資料比較采用秩和檢驗，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 學(xué)生對自身能力提高的評價比較 發(fā)放自制調(diào)查問卷 60份，回收 60份，回收率 100.0%，有效率100.0%。教學(xué)效果按照優(yōu)秀、良好、一般進(jìn)行分級評價。結(jié)果顯示，相對于對照組，試驗組學(xué)生更認(rèn)同3D打印模型結(jié)合Sandwich的教學(xué)模式對自身學(xué)習(xí)的積極性和主動性、動手操作能力等帶來的積極影響，可顯著加深學(xué)生對臨床專業(yè)知識的理解和掌握程度(見表1)，兩組比較，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。

表1 兩組學(xué)生對自身能力提高的評價比較 ［n(%)］

2.2 對所受教學(xué)方式滿意度的評價 采用傳統(tǒng)教學(xué)方式的對照組學(xué)生對所用教學(xué)方式的非常滿意度、基本滿意度分別為30.0%和50.0%;采用3D打印模型結(jié)合Sandwich的教學(xué)模式的試驗組學(xué)生的非常滿意度、基本滿意度分別為70.0%和23.3%。兩組整體滿意度比較，差異具有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。見表2。

表2 兩組學(xué)生對所受教學(xué)方式滿意度的評價 ［n(%)］

2.3 教師自評 通過兩種教學(xué)模式的授課比較，教師均認(rèn)為將3D打印模型引入Sandwich教學(xué)模式的骨科臨床見習(xí)，不僅可作為Sandwich教學(xué)模式的一種補充，豐富臨床教學(xué)資源，還能夠進(jìn)一步完善Sandwich教學(xué)模式效果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和分析與解決抽象問題的能力，也為學(xué)生們今后進(jìn)一步接觸臨床專業(yè)知識奠定了扎實的基礎(chǔ)。

3 討論

常規(guī)的傳統(tǒng)教學(xué)法是以教師為中心的單純的知識傳授為目標(biāo)之教學(xué)模式。而Sandwich教學(xué)法是將理論學(xué)習(xí)和實踐交替進(jìn)行、個體學(xué)習(xí)與集體學(xué)習(xí)相互結(jié)合，建立以學(xué)生為中心，以能力培養(yǎng)為目標(biāo)的教學(xué)體系，其核心在于強調(diào)以學(xué)生為中心，使學(xué)生掌握學(xué)習(xí)的主動權(quán)，學(xué)生帶著問題，在課前認(rèn)真查閱相關(guān)資料和文獻(xiàn)，從而做到主動學(xué)習(xí)和個性化發(fā)展。

3.1 Sandwich教學(xué)法的優(yōu)點 目前，國內(nèi)外已經(jīng)有較多高校開展Sandwich教學(xué)法的醫(yī)學(xué)教育課堂，其中涉及的臨床專業(yè)有小兒外科、婦產(chǎn)科、腫瘤科、急診科、醫(yī)學(xué)影像等臨床專業(yè)［4］，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的分子生物學(xué)、系統(tǒng)解剖學(xué)、病理學(xué)、微生物學(xué)、寄生蟲學(xué)等基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)也開展了Sandwich教學(xué)方法的改革［4］，Sandwich教學(xué)法的效果普遍反映良好。Sandwich教學(xué)法能夠充分的活躍課堂氣氛，使學(xué)生學(xué)習(xí)效率明顯提高，教師通過問題引導(dǎo)、金魚缸式的問題討論等方法方式，逐步培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的技能，還通過不斷的穿叉討論、匯報等環(huán)節(jié)，訓(xùn)練學(xué)生有效的溝通、全心的傾聽、清晰的自我表達(dá)以及與融洽的團隊協(xié)作能力，有著傳統(tǒng)“灌輸式”教學(xué)無法替代的優(yōu)勢。

3.2 Sandwich教學(xué)法的不足 Sandwich教學(xué)法雖然具備一定的優(yōu)點，但運用于骨科見習(xí)課程仍存在不足之處［5］。Sandwich教學(xué)法仍是以文字及多媒體模式教學(xué)為主，無法直觀、清晰的反映骨科疾病抽象、復(fù)雜的特點。而骨科疾病診治多依賴X線、CT、MR等二維圖像系統(tǒng)，初學(xué)者常常缺乏空間想象能力和思維變化能力，導(dǎo)致在學(xué)習(xí)過程中面對復(fù)雜的影像資料認(rèn)不清、看不懂，制約了學(xué)生對疾病的正確認(rèn)識與理解。

3.3 3D打印技術(shù)的優(yōu)勢 以快速成型技術(shù)和計算機模擬技術(shù)為代表的3D打印技術(shù)恰好彌補了Sandwich教學(xué)法的不足，通過直觀的關(guān)節(jié)組織模型，讓學(xué)生直接觀察病損部位、病損程度以及損傷類型，加深對相關(guān)影像資料的理解，達(dá)到事半功倍的效果。在教學(xué)過程中，學(xué)生可以根據(jù)教師的指導(dǎo)，在3D打印模型上對某些疾病進(jìn)行疾病分型、骨折復(fù)位、模擬手術(shù)操作、手術(shù)風(fēng)險評估討論、預(yù)測術(shù)后效果等，解決了無法真實操作的問題，從而有效提升學(xué)生們對學(xué)習(xí)的興趣與實際操作能力，為之后真正接觸臨床工作打下良好的基礎(chǔ)。本研究通過問卷調(diào)查顯示，試驗組學(xué)生對Sandwich教學(xué)模式打印模型中引入的滿意度及自身能力的提高顯著高于對照組，說明試驗組學(xué)生更認(rèn)同新的教學(xué)模式，反映了將新興發(fā)展起來的3D骨科技術(shù)引入Sandwich教學(xué)發(fā)揮了積極的作用，將豐富的臨床資料、生動的三維動畫以及逼真的3D打印模型相互融合引入課堂，能夠極大地調(diào)動學(xué)生們的學(xué)習(xí)熱情與積極性，提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)效率。

3.4 3D骨科技術(shù)引入Sandwich教學(xué)的局限性 盡管將3D骨科技術(shù)引入Sandwich教學(xué)的創(chuàng)新性模式擁有諸多優(yōu)點，但仍存在其自身的局限性:①3D打印在臨床的應(yīng)用仍然處于初級階段，需要不斷地完善其技術(shù);②3D打印模型無軟組織附著，不能真實的再現(xiàn)肌肉、血管和神經(jīng)的走形和分布;③3D打印機價格昂貴，主要集中于大型科研院所，對新型的Sandwich教學(xué)模型的普及造成一定困難;④模擬手術(shù)的截骨及內(nèi)固定植入操作與實體操作相比，可能達(dá)不到理想效果［6］。

將3D打印模型結(jié)合Sandwich教學(xué)模式在骨科見習(xí)過程已顯示出明顯優(yōu)勢，真實有效地提升骨科見習(xí)課的教學(xué)效果。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，3D打印技術(shù)將深刻影響更多的領(lǐng)域，在臨床教學(xué)方面也更具廣闊的應(yīng)用前景，必將推動醫(yī)學(xué)教育事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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1673-6575(2017)01-0075-03

10.11864/j.issn.1673.2017.01.22

2016-11-03

2016-12-29)

廣西高等教育本科教學(xué)改革工程立項項目(編號: 2016JGA172)

梁曉南(1982～)，男，博士，主治醫(yī)師，研究方向:骨科臨床與教學(xué)工作。

*通信作者