劉鐵龍 白廣建 王靜 信保全 肖建如

[摘要] 目的 探討骨科臨床帶教中采用VR技術(shù)結(jié)合CBL教學(xué)法的學(xué)效果。方法 2018年9—10月在骨科進(jìn)行本科實(shí)習(xí)的實(shí)習(xí)生被隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組20名。實(shí)驗(yàn)組采用CBL教學(xué)（Case-Based Learning，CBL），對(duì)照組采用傳統(tǒng)的講授式教學(xué)（Lecture-Based Learning，LBL）。2周后，利用理論知識(shí)考核進(jìn)行學(xué)習(xí)效果的評(píng)估，利用調(diào)查問(wèn)卷的方式對(duì)教學(xué)模式滿意度進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果 實(shí)驗(yàn)組在理論知識(shí)考核和調(diào)查問(wèn)卷中分?jǐn)?shù)均較傳統(tǒng)教學(xué)組高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05）。結(jié)論 VR技術(shù)結(jié)合CBL教學(xué)法在骨科臨床教學(xué)中可以取得良好的教學(xué)效果和教學(xué)滿意度。

[關(guān)鍵詞] 骨科;教學(xué);VR;CBL;臨床實(shí)習(xí)

[中圖分類號(hào)] R-4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1672-5654（2019）05（c）-0133-03

[Abstract] Objective To explore the effect of using VR technology combined with CBL teaching method in clinical teaching of orthopedics. Methods Interns were randomly divided into the experimental group and the control group， with 20 students in each group from Septmber to October 2018. The experimental group used CBL teaching（Case-Based Learning， CBL）， and the control group used traditional Lecture-Based Learning（LBL）. After 2 weeks， the theoretical knowledge was used to evaluate the learning effect， and the questionnaire was used to evaluate the satisfaction of the teaching model. Results The scores of the experimental group in the theoretical knowledge assessment and questionnaire were higher than those in the traditional teaching group， which was statistically significant（P<0.05）. Conclusion VR technology combined with CBL teaching method can achieve good teaching results and teaching satisfaction in orthopedic clinical teaching.

[Key words] Orthopedic; Teaching; VR; CBL; Clinical practice

VR由虛擬和現(xiàn)實(shí)這個(gè)詞的第一個(gè)字母組成。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是指通過(guò)多媒體技術(shù)和仿真技術(shù)相結(jié)合的視覺(jué)，聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)整合的虛擬環(huán)境，使用者能夠以自然的方式體驗(yàn)虛擬環(huán)境中的對(duì)象并與之交互，從而創(chuàng)造一個(gè)身臨其境的環(huán)境[1]。隨著VR技術(shù)的進(jìn)步與普及，現(xiàn)已被運(yùn)用到各個(gè)領(lǐng)域。近年來(lái)，VR技術(shù)逐漸進(jìn)入醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用具有重要意義[2]。其在虛擬手術(shù)系統(tǒng)[3]、虛擬醫(yī)學(xué)教育[4]、虛擬臨床應(yīng)用、虛擬遠(yuǎn)程醫(yī)療、虛擬軍事醫(yī)學(xué)[5]、虛擬傷害醫(yī)學(xué)[6]等方面展示出了十分重要的作用。VR在醫(yī)學(xué)教學(xué)過(guò)程中的作用，充分體現(xiàn)了人機(jī)交互和真實(shí)感，作為正在發(fā)展起來(lái)的研究方向，是集醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機(jī)械學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、數(shù)學(xué)分析、機(jī)械力學(xué)、材料學(xué)、機(jī)器人等諸多學(xué)科為一體的新型交叉研究領(lǐng)域[7]。

CBL（Case-Based Learning， CBL）是一種基于案例討論的教學(xué)模式，在過(guò)去30年中受到全世界高校的關(guān)注，并且相對(duì)成熟[8]。隨著我國(guó)教學(xué)改革的不斷深入，我國(guó)許多醫(yī)學(xué)院將這種以討論為基礎(chǔ)的教學(xué)模式作為教學(xué)改革的重要內(nèi)容之一，并得到了廣泛的實(shí)施[9]。

骨外科學(xué)是一個(gè)高度專業(yè)化的臨床學(xué)科，具有深厚的理論知識(shí)和復(fù)雜的技術(shù)操作。熟練掌握解剖學(xué)知識(shí)是學(xué)習(xí)骨科的先決條件。然而，在骨科解剖學(xué)中，骨骼、肌肉、血管及神經(jīng)解剖，位置和鄰接是復(fù)雜和抽象的，并且記憶是困難的。目前的骨科的臨床實(shí)習(xí)教學(xué)仍以教師講授為主，而本應(yīng)該作為學(xué)習(xí)主體的學(xué)生只能被動(dòng)接納知識(shí)，缺乏對(duì)獨(dú)立分析、解決問(wèn)題能力的培養(yǎng)?；诠强浦R(shí)繁多，手術(shù)方式多種多樣，通過(guò)傳統(tǒng)教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)講解，常常達(dá)不到滿意效果，為提高教學(xué)質(zhì)量及學(xué)生對(duì)課程滿意度，該研究中，針對(duì)骨科的學(xué)科特性和傳統(tǒng)教學(xué)存在的問(wèn)題，筆者采用VR技術(shù)與CBL教學(xué)法相結(jié)合的新型教學(xué)方法，對(duì)臨床學(xué)生進(jìn)行骨科知識(shí)及手術(shù)教學(xué)講解并進(jìn)行效果分析及評(píng)價(jià)。報(bào)道如下。

1? 資料與方法

1.1? 一般資料

選取2018年9—10月在本院骨外科進(jìn)行臨床實(shí)習(xí)的學(xué)生40名作為研究對(duì)象，將其隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組。其中，實(shí)驗(yàn)組20名，平均年齡為（22.3±0.5）歲。對(duì)照組20名，平均年齡為（22.4±0.8）歲。所有學(xué)生都系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了與骨科相關(guān)的基礎(chǔ)和臨床理論課程并通過(guò)了入組考核測(cè)試。兩組之間的入組考核得分、年齡和性別等資料差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P>0.05），具有可比性。

1.2? 研究方法

兩組學(xué)生由同一組骨科高年資醫(yī)師教授授課，兩組學(xué)生均選取第8版《外科學(xué)》作為統(tǒng)一教材。對(duì)照組使用傳統(tǒng)模式進(jìn)行教學(xué)，即教師指導(dǎo)學(xué)生以幻燈或教學(xué)視頻的形式關(guān)注疾病、病因、病理生理變化、臨床表現(xiàn)、鑒別診斷和治療原則的概念。然后帶領(lǐng)學(xué)生到病房，展示病史、體檢、閱讀影像資料，最后提出診斷和治療意見(jiàn)。實(shí)驗(yàn)組：使用VR技術(shù)結(jié)合案例方法進(jìn)行教學(xué)。在教學(xué)前讓學(xué)生對(duì)病例進(jìn)行提前預(yù)習(xí)，針對(duì)該病例既往病史、影像等進(jìn)行討論，并運(yùn)用VR技術(shù)掌握相對(duì)應(yīng)的骨科解剖，學(xué)生佩戴VR一體機(jī)觀看主刀進(jìn)的行真實(shí)手術(shù)，通過(guò)VR眼鏡全方位地透過(guò)立體視角真實(shí)體驗(yàn)手術(shù)操作，由此進(jìn)一步聯(lián)系暴露、縫合、掌握解剖結(jié)構(gòu)中骨骼、肌肉、血管、神經(jīng)解剖結(jié)構(gòu)、位置和毗鄰關(guān)系及手術(shù)入路、手術(shù)操作角度、方法等知識(shí)，不遺漏任何細(xì)節(jié)。

1.3? 評(píng)價(jià)方法教學(xué)評(píng)價(jià)

授課結(jié)束后，從以下兩點(diǎn)綜合評(píng)價(jià)了VR技術(shù)與CBL教學(xué)方法相結(jié)合的新教學(xué)方法的教學(xué)效果。①理論知識(shí)考核：在完成大綱要求的內(nèi)容學(xué)習(xí)后，選取臨床病例，設(shè)計(jì)問(wèn)題并對(duì)在骨科實(shí)習(xí)的本科生采用統(tǒng)一命題的閉卷考試;②問(wèn)卷調(diào)查：主要從提高學(xué)習(xí)的積極性、提高自主學(xué)習(xí)能力、于提高學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)模式新穎性、知識(shí)點(diǎn)的理解程度、課程參與度、培養(yǎng)臨床思維能力等7個(gè)方面進(jìn)行調(diào)查，滿分10分，采用無(wú)記名方式收集問(wèn)卷并分。

1.4? 統(tǒng)計(jì)方法

數(shù)據(jù)由SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析和處理。計(jì)量資料采用（x±s）表示，進(jìn)行t檢驗(yàn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2? 結(jié)果

從理論知識(shí)考試成績(jī)看，實(shí)驗(yàn)組實(shí)習(xí)生的平均分為（87.2±9.479）分，明顯高于對(duì)照組的平均成績(jī)（75±10.789）分，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.001，P<0.05），見(jiàn)表1，表明VR技術(shù)與CBL教學(xué)法相結(jié)合的新型教學(xué)方法有助于本科實(shí)習(xí)生理解和掌握所學(xué)骨科理論和臨床知識(shí)。兩組學(xué)生調(diào)查問(wèn)卷評(píng)分比較，在提高學(xué)習(xí)的積極性、提高自主學(xué)習(xí)能力、于提高學(xué)習(xí)效率、學(xué)習(xí)模式新穎性、知識(shí)點(diǎn)的理解程度、課程參與度、培養(yǎng)臨床思維能力等方面，實(shí)驗(yàn)組教學(xué)效果均明顯優(yōu)于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.05），見(jiàn)表2。

3? 討論

骨科學(xué)習(xí)具有涉及知識(shí)面廣、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)習(xí)期間要求掌握骨科常見(jiàn)病的診治原則、查體、治療方法。而一般學(xué)生進(jìn)入骨科實(shí)習(xí)時(shí)間較短，達(dá)到上述要求確實(shí)存在一定困難。短期內(nèi)學(xué)生無(wú)法熟練掌握疾病的診斷、治療，再加閱片能力、查體、診斷等學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)的能力有限。在醫(yī)學(xué)教育中的整個(gè)過(guò)程中，臨床實(shí)習(xí)是醫(yī)學(xué)生將理論向臨床、醫(yī)學(xué)生向臨床醫(yī)師過(guò)渡的重要階段，這里他們即將面對(duì)紛繁復(fù)雜的病例，這就要求學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方法和思維方式。加強(qiáng)醫(yī)學(xué)生臨床技能和臨床思維訓(xùn)練是臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和問(wèn)題[10]。CBL教學(xué)方法起源于20世紀(jì)20年代，哈佛商學(xué)院以CBL模式將企業(yè)管理的真實(shí)事件作為討論式教學(xué)取得了很好的效果。CBL教學(xué)方法在20世紀(jì)80年代開(kāi)始受到教育和培訓(xùn)領(lǐng)域的關(guān)注，后來(lái)在醫(yī)學(xué)、法律和管理教育領(lǐng)域中得到推廣[11]?；诎咐龑W(xué)習(xí)（CBL）的教學(xué)方法是基于典型案例，以問(wèn)題為基礎(chǔ)，以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)的教學(xué)方法，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過(guò)典型案例，學(xué)生將能夠通過(guò)全面提高理論，實(shí)踐和知識(shí)整合能力來(lái)提高自身素質(zhì)。CBL教學(xué)法廣泛應(yīng)用于我國(guó)醫(yī)學(xué)教學(xué)，特別是臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)，是培養(yǎng)醫(yī)學(xué)生的重要方法。

VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）教學(xué)環(huán)境是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)，由三部分組成：VR眼鏡、處理器和教學(xué)軟件。VR眼鏡相當(dāng)于電腦的顯示器;處理器相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的主機(jī)，并在VR教學(xué)中處理相關(guān)數(shù)據(jù);教學(xué)軟件是VR教學(xué)的核心。這種技術(shù)通過(guò)模擬人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)及力反饋等，利用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、仿真技術(shù)以及顯示技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)人們與機(jī)器的實(shí)時(shí)交互，讓使用者“身臨其境”[12]。由于VR技術(shù)虛擬的場(chǎng)景逼真，學(xué)生置身于虛擬的3D醫(yī)學(xué)環(huán)境中，對(duì)學(xué)生從視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、心理4個(gè)方面感官?zèng)_擊力強(qiáng)刺激，同時(shí)VR技術(shù)能使復(fù)雜的問(wèn)題變得簡(jiǎn)單、抽象的內(nèi)容變得形象，有助于學(xué)生加深理解。近年來(lái)，VR技術(shù)的愈發(fā)成熟，使得它被廣泛應(yīng)用于教學(xué)中，并取得了良好的教學(xué)效果[13-14]。

心理學(xué)理論認(rèn)為，滿足個(gè)人的基本需求有助于刺激更高層次的需求。醫(yī)學(xué)教育應(yīng)結(jié)合學(xué)生的需求和教學(xué)目標(biāo)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在骨科實(shí)踐教學(xué)中，將CBL教學(xué)模式融入虛擬教學(xué)手段，如虛擬人的特征設(shè)計(jì)（形狀，動(dòng)作等），聲音效果，力反饋等設(shè)計(jì)，進(jìn)入具體案例為了讓學(xué)生更直接地面對(duì)疾病，CBL教學(xué)方法中的問(wèn)題更直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，這使學(xué)生更加渴望并更加了解疾病的知識(shí)。

目前的VR教學(xué)系統(tǒng)主要聚焦于手術(shù)視頻的使用及人體解剖圖像，后期我們將進(jìn)一步研發(fā)其沉浸式操作功能，通過(guò)VR技術(shù)與力反饋技術(shù)的有效結(jié)合，不僅僅能夠?qū)崿F(xiàn)切開(kāi)、縫合、骨折復(fù)位內(nèi)固定、脊柱椎弓根置釘?shù)裙强崎_(kāi)放手術(shù)的操作模擬，還能實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)鏡、椎間孔鏡等孔鏡手術(shù)的模擬，使其對(duì)于手術(shù)操作的理解更直觀、更深刻。采用現(xiàn)代主動(dòng)力反饋技術(shù)令操作模擬的視野和感覺(jué)與真實(shí)的手術(shù)相同，通過(guò)演練真實(shí)的手術(shù)流程，沉浸式學(xué)習(xí)可使學(xué)生對(duì)骨科手術(shù)產(chǎn)生更深刻的影響。

4? 總結(jié)

雖然VR在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的情況處于探索和摸索的初始階段[2]，但虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)與CBL教學(xué)相結(jié)合在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育的不足。同時(shí)，兩種教學(xué)模式相輔成。為醫(yī)學(xué)教育提供了新思路，構(gòu)建了新的平臺(tái)。

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（收稿日期：2019-02-23）

[作者簡(jiǎn)介] 劉鐵龍（1974-），男，山東濟(jì)南人，博士，副教授，研究方向：骨腫瘤相關(guān)臨床和基礎(chǔ)研究。

[通訊作者] 肖建如（1963-），男，江西鷹潭人，博士，教授，研究方向：骨腫瘤相關(guān)臨床和基礎(chǔ)研究，E-mail：dr_xjr@163.com。