CBL教學(xué)結(jié)合VR技術(shù)在骨科實習(xí)臨床教學(xué)中的 應(yīng)用

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)行本科實習(xí)的實習(xí)生被隨機分為實驗組和對照組，每組20名。實驗組采用CBL教學(xué)（Case-Based Learning，CBL），對照組采用傳統(tǒng)的講授式教學(xué)（Lecture-Based Learning，LBL）。2周后，利用理論知識考核進(jìn)行學(xué)習(xí)效果的評估，利用調(diào)查問卷的方式對教學(xué)模式滿意度進(jìn)行評價。結(jié)果 實驗組在理論知識考核和調(diào)查問卷中分?jǐn)?shù)均較傳統(tǒng)教學(xué)組高，差異有統(tǒng)計學(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;臨床實習(xí)

[中圖分類號] R-4 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 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)實這個詞的第一個字母組成。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是指通過多媒體技術(shù)和仿真技術(shù)相結(jié)合的視覺，聽覺和觸覺整合的虛擬環(huán)境，使用者能夠以自然的方式體驗虛擬環(huán)境中的對象并與之交互，從而創(chuàng)造一個身臨其境的環(huán)境[1]。隨著VR技術(shù)的進(jìn)步與普及，現(xiàn)已被運用到各個領(lǐng)域。近年來，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)過程中的作用，充分體現(xiàn)了人機交互和真實感，作為正在發(fā)展起來的研究方向，是集醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機械學(xué)、材料學(xué)、計算機圖形學(xué)、計算機視覺、數(shù)學(xué)分析、機械力學(xué)、材料學(xué)、機器人等諸多學(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，在過去30年中受到全世界高校的關(guān)注，并且相對成熟[8]。隨著我國教學(xué)改革的不斷深入，我國許多醫(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，并得到了廣泛的實施[9]。

骨外科學(xué)是一個高度專業(yè)化的臨床學(xué)科，具有深厚的理論知識和復(fù)雜的技術(shù)操作。熟練掌握解剖學(xué)知識是學(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)生只能被動接納知識，缺乏對獨立分析、解決問題能力的培養(yǎng)?；诠强浦R繁多，手術(shù)方式多種多樣，通過傳統(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)生對課程滿意度，該研究中，針對骨科的學(xué)科特性和傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題，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，對臨床學(xué)生進(jìn)行骨科知識及手術(shù)教學(xué)講解并進(jìn)行效果分析及評價。報道如下。

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)行臨床實習(xí)的學(xué)生40名作為研究對象，將其隨機分為實驗組和對照組。其中，實驗組20名，平均年齡為（22.3±0.5）歲。對照組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了入組考核測試。兩組之間的入組考核得分、年齡和性別等資料差異無統(tǒng)計學(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。實驗組：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)生對病例進(jìn)行提前預(yù)習(xí)，針對該病例既往病史、影像等進(jìn)行討論，并運用VR技術(shù)掌握相對應(yīng)的骨科解剖，學(xué)生佩戴VR一體機觀看主刀進(jìn)的行真實手術(shù)，通過VR眼鏡全方位地透過立體視角真實體驗手術(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，不遺漏任何細(xì)節(jié)。

1.3? 評價方法教學(xué)評價

授課結(jié)束后，從以下兩點綜合評價了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)計問題并對在骨科實習(xí)的本科生采用統(tǒng)一命題的閉卷考試;②問卷調(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、知識點的理解程度、課程參與度、培養(yǎng)臨床思維能力等7個方面進(jìn)行調(diào)查，滿分10分，采用無記名方式收集問卷并分。

1.4? 統(tǒng)計方法

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

2? 結(jié)果

從理論知識考試成績看，實驗組實習(xí)生的平均分為（87.2±9.479）分，明顯高于對照組的平均成績（75±10.789）分，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P=0.001，P<0.05），見表1，表明VR技術(shù)與CBL教學(xué)法相結(jié)合的新型教學(xué)方法有助于本科實習(xí)生理解和掌握所學(xué)骨科理論和臨床知識。兩組學(xué)生調(diào)查問卷評分比較，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、知識點的理解程度、課程參與度、培養(yǎng)臨床思維能力等方面，實驗組教學(xué)效果均明顯優(yōu)于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），見表2。

3? 討論

骨科學(xué)習(xí)具有涉及知識面廣、實踐性強的特點，實習(xí)期間要求掌握骨科常見病的診治原則、查體、治療方法。而一般學(xué)生進(jìn)入骨科實習(xí)時間較短，達(dá)到上述要求確實存在一定困難。短期內(nèi)學(xué)生無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)知識的能力有限。在醫(yī)學(xué)教育中的整個過程中，臨床實習(xí)是醫(yī)學(xué)生將理論向臨床、醫(yī)學(xué)生向臨床醫(yī)師過渡的重要階段，這里他們即將面對紛繁復(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)的重點和問題[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年代開始受到教育和培訓(xùn)領(lǐng)域的關(guān)注，后來在醫(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)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過典型案例，學(xué)生將能夠通過全面提高理論，實踐和知識整合能力來提高自身素質(zhì)。CBL教學(xué)法廣泛應(yīng)用于我國醫(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）教學(xué)環(huán)境是一個相對復(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)于計算機的主機，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)通過模擬人的視覺、聽覺、觸覺及力反饋等，利用計算機圖形技術(shù)、仿真技術(shù)以及顯示技術(shù)等，實現(xiàn)人們與機器的實時交互，讓使用者“身臨其境”[12]。由于VR技術(shù)虛擬的場景逼真，學(xué)生置身于虛擬的3D醫(yī)學(xué)環(huán)境中，對學(xué)生從視覺、聽覺、觸覺、心理4個方面感官沖擊力強刺激，同時VR技術(shù)能使復(fù)雜的問題變得簡單、抽象的內(nèi)容變得形象，有助于學(xué)生加深理解。近年來，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（形狀，動作等），聲音效果，力反饋等設(shè)計，進(jìn)入具體案例為了讓學(xué)生更直接地面對疾病，CBL教學(xué)方法中的問題更直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，這使學(xué)生更加渴望并更加了解疾病的知識。

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、縫合、骨折復(fù)位內(nèi)固定、脊柱椎弓根置釘?shù)裙强崎_放手術(shù)的操作模擬，還能實現(xiàn)關(guān)節(jié)鏡、椎間孔鏡等孔鏡手術(shù)的模擬，使其對于手術(shù)操作的理解更直觀、更深刻。采用現(xiàn)代主動力反饋技術(shù)令操作模擬的視野和感覺與真實的手術(shù)相同，通過演練真實的手術(shù)流程，沉浸式學(xué)習(xí)可使學(xué)生對骨科手術(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]，但虛擬實驗教學(xué)與CBL教學(xué)相結(jié)合在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用彌補了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教育的不足。同時，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。

[參考文獻(xiàn)]

[1]? Li L，Yu F，Shi D，et al.Application of virtual reality technology in clinical medicine[J].American Journal of Translational Research，2017，9（9）：3867.

[2]? 傅洪，熊亞平，陳懷宇，等.VR技術(shù)在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及思考[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2017（3）.

[3]? 付強， 陳培培，劉波，等.頭顱CT血管成像虛擬現(xiàn)實技術(shù)在神經(jīng)外科顱底腫瘤手術(shù)入路教學(xué)中的應(yīng)用體會[J].新疆醫(yī)學(xué)，2015（9）：1377-1378.

[4]? 荊芒，劉云，張昕.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].智慧健康，2016（10）.

[5]? 范曉明，夏照帆.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在軍事醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].中華醫(yī)學(xué)雜志，2016，96（24）.

[6]? 譚亞飛，李麗萍.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在傷害醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用[J].傷害醫(yī)學(xué)：電子版，2014，3（2）：45-50.

[7]? 劉世興.VR技術(shù)運用于創(chuàng)傷骨科手術(shù)問題研究[J].臨床和實驗醫(yī)學(xué)雜志，2008，7（11）：114-115.

[8]? Lee BF，Chiu NT，Li CY.Value of case-based learning in a nuclear medicine clerkship[J].Journal of the American College of Radiology，2013，10（2）：135-141.

[9]? 凌春華.CBL教學(xué)法在內(nèi)科學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用體會[J].中國科技信息，2012（19）：144.

[10]? 陳平安，王彩霞.從醫(yī)學(xué)生臨床實習(xí)中存在的問題談如何提高實習(xí)質(zhì)量[J].醫(yī)學(xué)教育研究與實踐，2010，18（2）：395-397.

[11]? Williams B.Case based learning-a review of the literature： is there scope for this educational paradigm in prehospital education[J].Emerg Med J，2005，22（8）：577-581.

[12]? Jian Y，Haisu T，Chihua F，et al.Clinical applications of three-dimensional visualization model of arteries supplying the extrahepatic bile duct for patients with biliary obstruction[J].Am Surg，2017，83（1）：8-15.

[13]? 張海榮，陳云虹.基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的醫(yī)學(xué)教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[J].西安郵電大學(xué)學(xué)報，2015，20（3）：120-124.

[14]? 馮敏，李艷霞，李春媛.虛擬教學(xué)聯(lián)合CBL教學(xué)在醫(yī)學(xué)教育中的探索[J].現(xiàn)代醫(yī)藥衛(wèi)生，2015，31（22）：3505-3506.

（收稿日期：2019-02-23）

[作者簡介] 劉鐵龍（1974-），男，山東濟南人，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。