牛 舜，馬保安，龍 華，王 丹，陳慧蕓，張 艷，周 勇*

(空軍軍醫(yī)大學 唐都醫(yī)院 1.骨科； 2.教務科； 3.腫瘤科， 陜西 西安 710038)

隨著衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展和醫(yī)療需求，越來越多的醫(yī)學院校開展了八年制醫(yī)學教育。八年制更強調(diào)的是一種精英式教育[1]，往往配備更為精良的教學資源。因此，授課方式更為靈活，教師和學生互動更為方便和頻繁[2-3]。

骨科學是外科學教學中非常重要的一部分， 對于解剖的要求非常高。多媒體技術的廣泛應用，大大豐富了骨科學教學，可綜合運用幻燈、板書、視頻動畫和教具等不同的教學手段講授知識，增加了教學過程的生動性和形象性[4-5]。但其教學過程大多還是以傳統(tǒng)(lecture-based learning,LBL)教學方式為主的“填鴨式”教學。

為了更好的和學生進行教學互動， 作者在骨關節(jié)炎(osteoarthritis，OA)2個學時教學過程中針對教學內(nèi)容設計、制作了3D打印的膝關節(jié)模型，此模型可同時演示正常膝關節(jié)、OA、脛骨高位截骨(high tibial osteotomy，HTO)術、關節(jié)置換術和軟骨移植術等多種情況。配合動畫演示，讓學生親手操作模型，大大增加了學生的學習熱情，提高了授課效果。

1 資料和方法

1.1 一般資料

研究對象為空軍軍醫(yī)大學2014級八年制臨床醫(yī)學專業(yè)學生(n=25)，隨機分為實驗組(n=12)和對照組(n=13)，兩組同學上學期期末平均成績無明顯差異。實驗組采取3D打印膝關節(jié)模型模擬+動畫演示+LBL教學模式；對照組采取動畫演示+LBL教學模式。

1.2 方法

1.2.1 膝關節(jié)骨關節(jié)炎教學模型制作: 膝關節(jié)模型原始數(shù)據(jù)通過健康成年人磁共振掃描獲得，從而建立膝關節(jié)三維數(shù)據(jù)模型。3D打印由西安非凡士機器人科技有限公司實施。按照《外科學》骨關節(jié)炎章節(jié)教學目的和演示需求，此模型可滿足正常股骨側關節(jié)軟骨展示、OA股骨側關節(jié)軟骨展示、HTO術展示、股骨側關節(jié)面軟骨移植術展示及股骨側關節(jié)置換術展示5部分演示需求。

1.2.2 PPT結合膝關節(jié)模型演示步驟: 圖1A展示的是健康人群膝關節(jié)脛骨側3D模型，圖1B展示的是先天性膝內(nèi)翻患者的脛骨側3D模型，對應的患者下肢外形示意圖及影像學為圖1D，而圖1C展示的是行HTO手術矯形后的脛骨外形3D模型，對應的矯形后的患者下肢外形示意圖及影像學為圖1E。圖2A展示的是健康人群膝關節(jié)股骨側3D模型，圖2B展示的是OA患者的股骨側關節(jié)面3D模型，對應的患者關節(jié)外觀及影像學為圖2E，而圖2C展示的是關節(jié)置換術截骨步驟，圖2D展示的是關節(jié)置換術后的股骨側關節(jié)面3D模型，對應的患者關節(jié)外觀及影像學為圖2F。圖3A同圖2B一樣，還可以展示局限性軟骨損傷，圖3B展示的是軟骨移植術手術步驟，圖3C展示的是軟骨移植術后股骨側關節(jié)面。

A.normal knee; B.constitutional varus knee; C.HTO surgery; D.constitutional varus alignment and X-ray; E.normal alignment and X-ray after HTO surgery圖1 脛骨高位截骨術3D模型展示Fig 1 3D printing model of HTO

1.3 教學效果評價

設計隨堂考核試卷及滿意度調(diào)查表，課程結束后，統(tǒng)計對比兩組學生的考核成績及授課質(zhì)量滿意率。考核試卷均為選擇題，選自歷年執(zhí)業(yè)醫(yī)師真題中OA相關知識點，共10道題，每題1分。滿意度調(diào)查表包含教風、教學準備、教學設計、教學方法、內(nèi)容組織、重點難點、教學拓展和教學特色等8個方面，共計100分：90分及以上為優(yōu)，75～89為良，60～74為中，60分以下為差，統(tǒng)計授課質(zhì)量優(yōu)秀率(評分90分及以上學生數(shù)量占總數(shù)百分比)。

1.4 統(tǒng)計學分析

2 結果

2.1 兩組學生考核成績比較

實驗組學生課后考核成績?yōu)?9.08±0.67)分，顯著高于對照組學生的(8.15±0.69)分(P<0.05)。

2.2 兩組學生滿意度比較

實驗組學生對于授課質(zhì)量的評分(96.33±2.77)分顯著高于對照組學生(92.08±5.47)分(P<0.05)。兩組學生對于授課質(zhì)量評價的優(yōu)良率(≥75分)均為100%， 而實驗組學生對于授課質(zhì)量評價的優(yōu)秀率(100%)顯著高于對照組學生(69.2%)(P<0.05)。

A.normal knee; B.arthritis; C.arthroplasty process; D.artificial joint; E.arthritis and varus alignment; F.normal alignment after arthroplasty圖2 關節(jié)置換術3D模型展示Fig 2 3D printing model of arthroplasty

A.cartilage injury; B.cartilage removal; C.cartilage transplant圖3 軟骨移植術3D模型展示Fig 3 3D printing model of cartilage transplant

3 討論

骨科學本科生教學，解剖知識無法回避，這也是困擾許多醫(yī)學生的攔路虎，想要迅速、準確而完整的記住人體各個部位的解剖結構非常困難。而醫(yī)學生在學習臨床課時，距離“解剖學”教學也已經(jīng)過去了至少兩年時間，無法再次系統(tǒng)的學習各個部位的解剖結構，更無條件再次在尸體上進行解剖學習。

教學模型作為實體骨骼替代品，與圖片和視頻動畫相比，更有立體感和層次感，大大方便了骨科教學[4]。但是傳統(tǒng)的商品化教具功能單一，只能展示解剖結構[6]。3D打印技術近年來發(fā)展迅速，在骨科臨床，3D打印的骨段、假體、內(nèi)固定等發(fā)展迅速[7]，這為我們打開了醫(yī)學教學的新思路。3D教學模型經(jīng)過良好的設計，甚至可以模擬疾病的病理改變和簡單的手術步驟，使得授課過程直觀生動，也便于學生記憶知識點[3]。

此類模型具有可操作性，學生可以在教師的指導下親自模擬手術步驟，增強了課堂互動，激發(fā)了學習的主動性，提高了教學質(zhì)量，這一點也是3D動畫和視頻所無法替代的[8]。對于小班授課的八年制醫(yī)學生，更利于進行課堂互動。雖然傳統(tǒng)教學方式仍然讓學生滿意(授課質(zhì)量評價優(yōu)良率100%)，但是對于精益求精的八年制教學來說，授課質(zhì)量評價優(yōu)秀率卻只有69.2%，在加入3D打印教學模型的展示以及和學生的互動后，優(yōu)秀率(100%)顯著提高。

學生通過親自操作3D模型，可以更為直觀地理解疾病的病理過程及手術原理，對于培養(yǎng)臨床思維能力有非常積極的作用[9]。學生在操作3D模型模擬手術的過程中，也會讓其感受到是在對一個真正的臨床病例進行診治。在心理上，也讓學生體會到了從一名學生到醫(yī)生的不同心境。

“師者，傳道授業(yè)解惑也”，教學過程不僅僅是教授知識，更是師者人格魅力以及教學態(tài)度的展示[10]。3D教學模型的準備可以使學生們感受到教師嚴謹?shù)闹螌W精神。這對學生們是潛移默化的影響，當這些學生們成長為高年資醫(yī)師時，也要開展醫(yī)學帶教，并將嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度再次傳遞給下一代。