文雪 許學(xué)文

整形外科在近幾十年的發(fā)展中經(jīng)歷了從最初的修復(fù)手術(shù)到目前各種精細(xì)的美容手術(shù)的技術(shù)革命[1]。整形外科醫(yī)師不僅需要掌握人體多種器官/組織錯綜復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，針對各類缺損/缺陷制定個體化的重建方案，同時還需要根據(jù)不同患者的審美標(biāo)準(zhǔn)靈活調(diào)整手術(shù)策略，這對未來的整形外科醫(yī)生在專業(yè)技術(shù)方面提出了更高的要求[2]。然而目前，我國整形外科的教學(xué)模式仍然存在“重理論、輕實踐、難理解”等不足[2]。如何在課堂上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、幫助學(xué)生實現(xiàn)從理論知識到臨床實踐的高效轉(zhuǎn)化，是整形外科教學(xué)中亟待解決的難題[3]。21 世紀(jì)初，隨著在教育認(rèn)知上的改觀，人們更加重視自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)[4]。翻轉(zhuǎn)課堂（flipped classroom）教學(xué)模式則在這一大環(huán)境中誕生。此外，利用現(xiàn)代化信息技術(shù)如虛擬現(xiàn)實（virtual reality）技術(shù)，可幫助學(xué)生快速且全面地了解所學(xué)領(lǐng)域的前沿知識，這將大幅提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率與學(xué)習(xí)興趣，也將更有利于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的順利實施[5]。因而，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合翻轉(zhuǎn)課堂，將有助于建立一種新的以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主的高效教學(xué)模式，這也可能是未來整形外科教學(xué)的新方向。本文將總結(jié)虛擬現(xiàn)實技術(shù)聯(lián)合翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在未來整形外科教學(xué)中的應(yīng)用展望。

1 當(dāng)下整形外科教學(xué)模式的挑戰(zhàn)

近十年來，在外科醫(yī)療技術(shù)的高速發(fā)展與市場求美需求的迅速擴(kuò)增下，整形外科的治療方式也飛速革新[6]。同時，醫(yī)美市場的激烈競促使社會從大眾審美向個性化審美的需求轉(zhuǎn)變[6]。這對整形外科醫(yī)生的培養(yǎng)要求與專業(yè)水平提出了更高的標(biāo)準(zhǔn)。然而，目前的整形外科教學(xué)過程中仍存在以下挑戰(zhàn)。

1.1 復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)的解析難度大

整形外科專業(yè)所涉及的人體器官/組織廣，因而要求醫(yī)生掌握各個器官/ 組織的解剖結(jié)構(gòu)是最基本的要求[7]。以面部解剖為例，面部肌肉、血管、神經(jīng)的分布以及各亞單位的結(jié)構(gòu)和功能均是面部美容的基石[7]。然而，目前課堂上對面部解剖的講解模式還停留于二維平面上，學(xué)生對所講授內(nèi)容的掌握程度有賴于教師的描述方式與學(xué)生的三維想象力，這極大地加大了教師的授課難度與學(xué)生的理解難度。二維平面的講授甚至?xí)拐n程顯得枯燥乏味，進(jìn)一步澆滅了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)造成了極大的阻礙[8]。然而，隨著教育教學(xué)工作的發(fā)展，將學(xué)生視為教學(xué)的主體，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能動性、培養(yǎng)學(xué)生的終身學(xué)習(xí)能力是時代發(fā)展的需求[4]。因此，開拓新的教學(xué)方法以幫助學(xué)生理解復(fù)雜而又枯燥的解剖理論，對于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)積極性、充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主觀能動性，起著關(guān)鍵作用。

1.2 實踐教學(xué)中場地與設(shè)備的限制

整形外科是一門對醫(yī)生的操作技術(shù)要求非常高的精細(xì)學(xué)科，這離不開大量的模擬練習(xí)與臨床實踐。然而，多數(shù)整形美容涉及的儀器少則數(shù)萬，多則數(shù)十萬甚至百萬，加上儀器維護(hù)與保養(yǎng)等成本，使得高校無法配置相關(guān)設(shè)備[9]。其次，在一些復(fù)雜的器官或組織缺損/缺陷的修復(fù)中，由于不同部位、不同程度甚至不同原因造成的創(chuàng)面的修復(fù)方式不盡相同，需要醫(yī)生根據(jù)經(jīng)驗制定個體化的修復(fù)方案，這也要求醫(yī)生具備扎實的基礎(chǔ)知識、大量的手術(shù)經(jīng)驗和靈活的應(yīng)變能力[9]。然而，由于整形外科病種繁雜多樣、臨床患者特異性較高，其疾病治療的學(xué)習(xí)缺乏可重復(fù)性。因此，臨床前的學(xué)習(xí)和實踐顯得尤為重要[10]。而在目前的整形外科教學(xué)中，仍主要使用幻燈片（power point，PPT）、書本、或視頻的形式呈現(xiàn)儀器或手術(shù)的操作過程。由于練習(xí)場地與設(shè)備的限制，嚴(yán)重影響了實踐教學(xué)的實施與課后練習(xí)，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)僅僅停留在理論層面，而無法將理論與實踐結(jié)合，實則是紙上談兵，久而久之學(xué)生將遺忘所學(xué)理論知識，這是當(dāng)下整形外科教學(xué)中存在的最大問題之一[10]。解決該問題的關(guān)鍵途徑，一則擴(kuò)建教學(xué)場所，并完善相關(guān)教學(xué)設(shè)備的配置；二則利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，在不受場地與設(shè)備限制的情況下幫助學(xué)生完成課后的實踐操作等練習(xí)。顯然后者所需的投入資本更低，而長期回報率更高。

1.3 個性化審美的培養(yǎng)周期長

隨著社會的審美趨勢由大眾審美向個性化審美的轉(zhuǎn)變，醫(yī)生的審美水平也必須隨之提高，才能滿足求美者的個體化需求。審美水平的提升往往需要一個較長的周期，且需要醫(yī)生在治療過程中不斷觀察、思考和總結(jié)[11]。這就要求在未來的教學(xué)過程中要更加注重培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和思考的能力以及終身學(xué)習(xí)能力。然而，在傳統(tǒng)的整形外科教學(xué)模式中，主要由教師根據(jù)自身的美學(xué)經(jīng)驗向?qū)W生傳授美學(xué)知識，例如三庭五眼的比例，腰臀比例等等[10]。學(xué)生在接收這些數(shù)值后缺乏自己的判斷和思考，可能會機(jī)械地按照所謂的標(biāo)準(zhǔn)比例進(jìn)行整形手術(shù)，而忽略了求美者本身的基礎(chǔ)條件和需求，甚至可能使學(xué)生對教科書上的知識產(chǎn)生依賴而失去創(chuàng)造力[12]。毋庸置疑的是，結(jié)合患者自身條件和患者個人要求來設(shè)計手術(shù)并保留其辨識度是今后醫(yī)美的主流趨勢，因而如何高效地培養(yǎng)出具有高審美水平的優(yōu)質(zhì)醫(yī)生成為當(dāng)下整形外科教學(xué)的又一大挑戰(zhàn)[13]。在當(dāng)下的整形外科醫(yī)師培養(yǎng)模式中，醫(yī)生主要通過大量臨床經(jīng)驗的積累來培養(yǎng)自身的個性化審美，因而周期頗長。然而，如若在整形外科的教學(xué)當(dāng)中融入相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，則可更好更快地促進(jìn)其審美水平的提升與審美體系的構(gòu)建。因此，利用現(xiàn)代化信息技術(shù)，使學(xué)生在不同人體模型與臨床場景中進(jìn)行大量練習(xí)與經(jīng)驗積累，是解決該問題的有效方法之一。

2 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式應(yīng)用于整形外科教學(xué)中的優(yōu)勢

翻轉(zhuǎn)課堂是指學(xué)生在課前通過相關(guān)資料提前學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容，課堂上師生互動完成知識內(nèi)化的現(xiàn)代教學(xué)模式[14]。這一教學(xué)模式的理論基礎(chǔ)包括布盧姆的掌握學(xué)習(xí)理論，賽輪的學(xué)習(xí)風(fēng)格理論，愛德加·戴爾德學(xué)習(xí)金字塔理論以及讓·皮亞杰的構(gòu)建主義理論[15]。相比于傳統(tǒng)教學(xué)模式，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)在教學(xué)方式與教學(xué)地位上均有所不同[16]。在教學(xué)方式上，傳統(tǒng)教學(xué)的授教過程主要在課堂中完成，課后學(xué)生再對所授內(nèi)容進(jìn)行消化；而在翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式中，學(xué)習(xí)過程主要在課前學(xué)生自主完成，隨后在課堂討論中完成知識的內(nèi)化[16]。在教學(xué)地位上，傳統(tǒng)教學(xué)模式中學(xué)生處于被動地位，教師是授課的主要執(zhí)行者。而在翻轉(zhuǎn)課堂模式中，由教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，適時答疑解惑，學(xué)生是教學(xué)的執(zhí)行者而教師是監(jiān)督與引導(dǎo)者[16]。顯然，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式更有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力與終身學(xué)習(xí)能力[17]。目前，翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式已逐步引入醫(yī)學(xué)教育中，并取得顯著的教學(xué)效果[18]。但其在整形外科教學(xué)中的應(yīng)用仍較為有限。由于翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)的實施受限于學(xué)生的自覺性及其對所學(xué)課程的興趣程度，因而，利用現(xiàn)代化教學(xué)技術(shù)如虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可幫助學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過程中對學(xué)習(xí)內(nèi)容的理解與興趣培養(yǎng)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)起源于20 世紀(jì)90年代，又稱靈鏡技術(shù)，是一種借助計算機(jī)等設(shè)備模擬的三維視覺、觸覺、嗅覺等感官體驗的仿真系統(tǒng)[19]。相比于傳統(tǒng)教學(xué)方法，虛擬現(xiàn)實技術(shù)可為學(xué)生提供具身學(xué)習(xí)環(huán)境，從而使學(xué)生通過參與活動，在與模擬環(huán)境相互作用的過程中獲得經(jīng)驗來建構(gòu)知識[19]。近年來，繼2017 年教育部提出在“十三五”期間建設(shè)10 個國家級的虛擬仿真一流課程的要求，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也逐步應(yīng)用于醫(yī)學(xué)教育中[19-20]；虛擬仿真一流課程也是我國高等學(xué)校教育“六卓越一拔尖”計劃中“雙萬計劃”一流課程之一，足以見得國家對虛擬現(xiàn)實技術(shù)在育培行業(yè)中的重視。根據(jù)已報道的教學(xué)效果，無論是虛擬現(xiàn)實技術(shù)還是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在課堂中的應(yīng)用，均可顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，得到了師生的一致性認(rèn)可[21-22]。而基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式也許可將整形外科的教學(xué)效率提升到一個新的高度。概括來講，相較于傳統(tǒng)的整形外科教學(xué)，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式具有以下優(yōu)勢。

2.1 在三維立體空間呈現(xiàn)復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，降低課前自主學(xué)習(xí)難度

首先，在課前，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)呈現(xiàn)復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，不僅有利于學(xué)生對各器官/組織的不同層次的解剖的理解與掌握，如面部不同層面的解剖構(gòu)成；還可幫助學(xué)生在三維維度上記憶器官/組織的整體解剖結(jié)構(gòu)，例如面部重要的血管、神經(jīng)在不同層面的走行、分支等[23]。此外，在課堂中，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)將幫助學(xué)生與教師在可視化的基礎(chǔ)上進(jìn)行討論和互動，使得教學(xué)過程更為直接和高效。因此，在三維立體維度中呈現(xiàn)復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu)，不僅有利于學(xué)生在課前的自主學(xué)習(xí)，也大大降低了課堂上教師的授課難度，從而大幅提高授課效率，這也將為后續(xù)的實踐課程打下堅實的基礎(chǔ)[23]。

2.2 在模擬場景中供學(xué)生實踐練習(xí)，有利于課堂上的知識內(nèi)化

在整形外科的實踐教學(xué)中，最好的模式就是在安全的環(huán)境中進(jìn)行手術(shù)模擬。如此學(xué)生既不會因為技術(shù)生疏而感到緊張，患者的安全也不會受到威脅，從而避免了大量的醫(yī)療糾紛，實現(xiàn)從基礎(chǔ)到臨床的平穩(wěn)過渡[24]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可在計算機(jī)模擬的手術(shù)環(huán)境中，利用高保真人體模型，供學(xué)生進(jìn)行剪、切、縫等基本操作。各種復(fù)雜的疾病模型的治療過程也可在虛擬現(xiàn)實技術(shù)的加持下反復(fù)進(jìn)行操作、討論、總結(jié)和再操作。這種即時反饋模式不僅可以促進(jìn)學(xué)生在實踐中的反思，鞏固課前的自學(xué)內(nèi)容，還可增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)信心，從而對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)埋下良好的鋪墊[25]。

2.3 在不同人體模型中探索美學(xué)奧秘，幫助學(xué)生快速建立完整的美學(xué)體系

審美水平的提高離不開自身對美學(xué)概念的理解、思考和實踐。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，學(xué)生可在高保真人體模型中大膽嘗試不同手術(shù)設(shè)計對整體美感的影響，這不僅有利于學(xué)生對美學(xué)的理解和審美水平的提升，也為今后在臨床上針對患者的不同條件、不同需求而制定個性化的手術(shù)方案打下堅實的基礎(chǔ)[26]。此外，在模擬環(huán)境中的反復(fù)試練還可激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能，這在當(dāng)下整形外科術(shù)式飛速革新的大環(huán)境下顯得尤為重要[27]。

3 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在整形外科教學(xué)中的實施

在實施過程中，整體的教學(xué)過程將以翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式為基礎(chǔ)，再融入虛擬現(xiàn)實技術(shù)幫助學(xué)生理解、互動、與實踐?？偟膩碚f，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的實施主要包括課前、課中和課后等相對獨(dú)立而又循序漸進(jìn)的三部分[28]。

3.1 課前通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)自主學(xué)習(xí)相關(guān)理論知識

在課前，學(xué)生可通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，結(jié)合書本、視頻等資料進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，以熟悉基本的理論知識。以重瞼手術(shù)為例，學(xué)生在課前可自學(xué)眼的解剖結(jié)構(gòu)，單瞼與重瞼的形成原因，重瞼術(shù)的原理，以及具體的手術(shù)過程等。通過該過程，學(xué)生可從基礎(chǔ)到臨床對重瞼手術(shù)有整體的了解。

3.2 課中通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)交流互動

在課中，主要通過討論的形式促進(jìn)課前所學(xué)知識的內(nèi)化。討論不僅限于學(xué)生與教師之間，也可在學(xué)生與學(xué)生之間進(jìn)行。討論主要在虛擬現(xiàn)實技術(shù)制造的模擬場景中進(jìn)行。討論的內(nèi)容包括但不限于術(shù)式的選擇，手術(shù)方案設(shè)計過程中應(yīng)考慮的因素，手術(shù)過程涉及的解剖結(jié)構(gòu)，術(shù)中應(yīng)注意哪些解剖結(jié)構(gòu)的保護(hù)，以及術(shù)后的護(hù)理及恢復(fù)期的注意事項等。通過課中的討論，將鞏固學(xué)生課前所學(xué)理論，也有利于后續(xù)的課后練習(xí)。

3.3 課后通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)自主練習(xí)、思考和總結(jié)

經(jīng)過課前和課中的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)基本掌握了理論知識。通過課后的模擬實踐，學(xué)生將對具體的手術(shù)過程更為熟悉。課后的練習(xí)仍然通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行。學(xué)生在模擬環(huán)境中試驗不同術(shù)式的美學(xué)效果，還可嘗試根據(jù)不同人體模型的面部條件設(shè)計個性化的手術(shù)方案。通過這些練習(xí)，學(xué)生不僅可以牢固掌握課前與課中所學(xué)，還可在不斷的反思與總結(jié)中培養(yǎng)應(yīng)變能力，提升審美水平。

4 基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式在外科教學(xué)中的效果

目前關(guān)于虛擬現(xiàn)實技術(shù)在整形外科中的研究報道十分有限。在泌尿外科中，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)可顯著提高學(xué)生的理論考核成績、技能操作考核成績、臨床思維能力評分、團(tuán)隊合作能力評分、以及學(xué)習(xí)興趣調(diào)動評分[29]。此外，在胸外科的實踐教學(xué)中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的引入也可顯著提高學(xué)生的理論與操作考核成績[27]。在胃腸外科教學(xué)中，應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式可顯著提高學(xué)生的理論考試成績及優(yōu)良率[28]。在心外科教學(xué)中也有一致發(fā)現(xiàn)：翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的應(yīng)用可顯著強(qiáng)化臨床思維、提高自學(xué)能力、提升學(xué)習(xí)效率與授課滿意度等[29]。在口腔頜面外科教學(xué)中，聯(lián)合“互聯(lián)網(wǎng)+”與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式可大幅提高學(xué)生對教學(xué)的滿意度，且可顯著提高學(xué)生的理論考核成績[30]。上述研究結(jié)果表明，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式，通過利用現(xiàn)代化信息技術(shù)、重置課堂內(nèi)外的時間分布，有利于構(gòu)建系統(tǒng)化知識體系、有助于體現(xiàn)全新教育理念、有助于提升外科教學(xué)的質(zhì)量和效果，值得教學(xué)推廣應(yīng)用。

綜上，虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為一種新型的教學(xué)工具，可使學(xué)生擺脫教學(xué)場地與設(shè)備的限制，在高度保真的模擬環(huán)境中進(jìn)行沉浸式的學(xué)習(xí)與練習(xí)。而翻轉(zhuǎn)課堂作為一種新興的教學(xué)模式，可最大限度地開發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)與終身學(xué)習(xí)能力。因此，是否可通過將虛擬現(xiàn)實技術(shù)與翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式相結(jié)合來改進(jìn)整形外科的教學(xué)模式，做到真正將教、學(xué)、與實踐相統(tǒng)一，從而幫助整形外科的醫(yī)生培養(yǎng)與學(xué)科建設(shè)，值得進(jìn)一步的思考與探索。