3D 数字模型系统辅助CBL 教学法在肝胆外科临床教学中的应用

张韩静 刘俊杰 陈文康 曹 辉 刘 波 李 骞 陈国栋

(1.南华大学附属第一医院肝胆外科,衡阳 421600;2.南华大学附属第一医院创伤骨科,衡阳 421600)

肝胆外科是普外科教学当中较为重要的一部分,但由于肝胆解剖关系复杂,肝内管道系统走行和分布多有异变且关联疾病较多等因素,临床医学生难于理解,学习周期会相对延长,学习兴趣和积极性难以提升[1]。传统肝胆外科教学法以课堂老师讲解为中心,重点阐述教科书中肝胆疾病的大纲和概念,不仅抽象且学生难以理解、掌握,不利于教学质量的提高。案例教学法(case-based learning,CBL)是通过在教学过程中选取典型病例并提出问题从而培养学生独立思考和解决问题的模式,目前已成为国际上较流行的一种教学方法,并且取得了比较好的效果[2]。自进入21 世纪以来,3D 数字技术在肝胆外科的临床教学、围手术期规划、术中指导等方面的应用备受瞩目并有无可比拟的优势[3]。在这个思维的指导下,本次研究选取南华大学附属第一医院2017 级临床医学专业的本科实习生为调查对象,探索将3D 数字模型系统辅助CBL 教学法应用于肝胆外科临床教学中的应用效果。

1 资料和方法

1.1 一般资料

本研究类型为随机对照研究,具体是选取南华大学附属第一医院2017 级临床医学专业的本科实习生共100 名(排除标准:既往接受过CBL 教学或3D 数字技术培训的学生),按照数字表法进行随机分组,每组学生各50 名。传统教学组即对照组:女26 名,男24 名;年龄20～23 岁,平均年龄(20.7±0.7)岁。3D 数字模型系统辅助CBL 教学试验组:女28 名,男22 名;年龄20～24 岁,平均年龄(21.2±0.9)岁。两组学生一般资料的对比差异无统计学意义(P＞0.05)。

1.2 方法

两组学生的培训课程均由同一位肝胆外科教授进行独立教学并详细介绍肝胆胰形态、基本脉管结构和空间结构关系,两组教学时长均1 h,学习的重点主要包括肝癌疾病的理论知识和解剖结构。

对照组即传统教学组,采取人卫第9 版外科学教材、人体解剖彩色图谱和肝教学模型并结合代表病例的CT 重建及MRI 等影像资料建立教学PPT 进行详细讲解。指导老师提出的重点内容并给出思考题供学生课后思考与巩固。

试验组采用3D 数字模型系统辅助CBL 教学。主要内容:①准备工作:首先将学生分为10个小组,每个小组5 人;由老师提前筛选出具有代表性的临床常见的肝癌患者为案例,并通过医学影像中心的PACS 系统导出病例CT 及MRI 结果的DICOM 数据;应用3D 数字软件将患者术前64 层肝及其周围重要结构成像 CT、MRI 等检查构建肝的可视化图像模型,清晰显示肝病灶位置、病灶形态、毗邻关系、肝Couinaud 分段,以及各脉管系统解剖和走行;同时根据病例资料设计问题,要求小组成员需要提前查好资料,给出诊断的意见、依据、鉴别诊断。②CBL 授课:首先由老师汇报患者病情,包括患者病史资料、实验室检验及影像检查结果等;接着由每组派出代表给出该患者初步诊断的意见、依据、鉴别诊断报告,同时各小组进行讨论并整理意见,尝试为该患者制定个性化的诊疗方案;最后由老师详细讲解围手术期肝段的分割和手术具体设计规划图像模型,分析该病例中隐藏的问题,总结出关键的操作技巧和临床难点,并针对小组表现给出评价与总结。

1.3 评价方法

实习完成后进行考核:①理论和实践考核:按五年制临床医学专业教学大纲中肝胆外科专业学习的重点难点对出科实习生进行理论考核,以肝胆外科临床典型的病例资料分析患者病史、检验及检查结果等给出诊断的意见、依据、鉴别诊断、诊治方案作为学生的实践考核,每部分各100分。②制定主观问卷调查表:具体内容包括学习兴趣评分、学习主动性评分、肝胆知识点理解评分、肝胆手术解剖规划认识评分4 个部分,每部分25 分。③教学满意度调查问卷:共:9 项,每项10分,评分越高提示满意度越高[4],具体包括教学态度、教学内容、教学趣味性、教学形式、教师素养、课前准备、课堂表达教学效果、学生兴趣调动,共征集100 份调查问卷,有效回收率100%。

1.4 统计学方法

采用GraphPad Prism 8 软件进行分析,计量资料采用均数±标准差描述,采用t检验及秩和检验进行组件比较,以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 考核成绩

与传统教学组相比,试验组实践考核成绩较高,具有统计学意义(P＜0.001);但两组理论成绩无明显差异(P＞0.05)(表1)。

表1 理论与实践考核成绩

2.2 主观问卷调查结果

对照组与试验组所有学生均参与教学评分,评分量表显示:试验组学生的学习兴趣、学习主动性、临床知识点理解和肝胆解剖辨识均高于对照组(P＜0.001)(表2)。

表2 主观问卷调查结果

2.3 教学满意度调查结果

试验组与对照组教学满意度调查结果相比:教学内容[(8.14±1.13)分vs(7.34±0.97)分,P＜0.05]、教学趣味性 [(8.48±0.92)分vs(6.20±1.06)分,P＜0.01]、教学形式[(7.82±0.86)分vs(6.86±0.60)分,P＜0.05]、教学效果 [(8.08±0.87)分vs(6.64±0.69)分,P＜0.01]和学生兴趣调动[(7.82±0.89)分vs(6.6±1.15)分,P＜0.01]的得分要显著高于传统教学的对照组;但是在教学态度、教师素养、课前准备、课堂表达的得分与传统教学方法差异无统计学意义(P＞0.05)(图1)。

图1 教学满意度火山图

3 讨论

肝胆外科具有较复杂的解剖结构和较多的抽象概念,使得大部分学生在临床学习过程中很难全面掌握和理解相关理论及实践知识点。CBL 教学法由以问题为基础教学模式(problembased learning,PBL)教学法发展而来,多项研究表明CBL 教学法可以充分调动学生积极性,培养学生思考与解决问题的能力[5]。近年来,随着计算机数字技术的发展,3D 数字模型系统在医学教育领域中的优势逐渐显现[6]。通过应用数字软件对研究器官及周围解剖结构三维预处理,能够将复杂的内容通过清晰的影像生动地向学生展示出来,有利于学生构建较好的空间思维能力,同时加快对疾病的熟悉和抽象概念的理解[7]。3D 数字模型系统作为临床教学的辅助手段,有效帮助了临床实习生在感官上建立解剖空间概念,让学生对肝解剖更容易理解与掌握,从而为肝胆相关疾病的临床教学打下坚实基础,使教学更富有成效[8]。同样的,在本项目研究结果提示在肝胆外科教学中应用3D 数字模型系统辅助CBL 教学法使临床实习生更快更全面地掌握肝胆外科的常见疾病,同时通过教师引导、小组讨论,充分调动了学生积极性,提高了实习生学习兴趣和教学满意度。

3.1 传统教学在肝胆外科教学的局限性

肝胆外科疾病涉及上腹部解剖学、病理学及影像学等多门学科,概念抽象难懂。从肝胆外科整体教学思路出发,临床实习生对于理解肝胆疾病的临床表现、诊断、分期及解剖有一定的困难,而最主要的薄弱环节集中在基础解剖[9]。传统教学模式虽然能通过直观的教学模型立体展现标本结构,但却过于理论化,且多数只能展现正常结构、难以表现多种疾病状态下的改变情况。传统教学中,为实现教学目标,老师会在理论课的授课中加入真实病例,并在临床实习中通过教学查房,回顾诊疗经过、仔细查体并阅读相关辅助检查[10]。虽然环节较为紧凑,但教学质量的反馈结果依然有不尽如人意之处。传统教学模式多为灌输式教学,师生之间、同学之间的学习互动相对较少,学生的主动性、思维的活跃性、表达的积极性、合作的意识与能力很难得到提高[11]。因此,为实现肝胆外科教学质量的提高,我们必须增强基础课程的建设,培养学生的空间立体感和加强个人学习兴趣。本次研究表明传统教学方法的对照组学生实践考核成绩显著低于3D 数字模型系统辅助CBL 教学法的试验组,且临床实习生的学习兴趣和主动性也有明显提高,说明了该模式更有助于提高学生的临床思维能力。

3.2 3D 数字模型系统辅助CBL 教学法的优势

采用新数字医学技术改善临床医学教育已是国际临床教育的主流,3D 数字模型系统辅助教学在肝胆外科教学、科研及模拟手术方面应用日益重要,而且在其他各科教学中也发挥了重要作用[12]。3D 数字模型系统辅助CBL 教学有以下优势:①通过3D 数字软件处理影像,建立数字模型,可帮助学生能从感官上直观地掌握肝胆外科的解剖和疾病的临床特点,从而对肝胆疾病有更深刻的理解,同时CBL 教学法能让学生在气氛相对宽松的情境下,能获得更多的个性化学习机会,教育模式从灌输式转变为实践式。②此模式下使得老师更注重对学生的引导,通过课前凝练典型问题和小组讨论分析;课堂上通过讲授与提问环节,使得学生能够快速掌握肝胆外科常见病例,从而提高分析和解决问题的能力。③3D 数字模型系统的应用,避免了传统教学的抽象感,让学生们能够产生一种身临其境作为临床医师的状态,体会为患者诊治的氛围,增强学生对肝胆外科知识学习的积极性和主动性。④通过对3D 图像分解讲解,使临床实习生能够初步了解和掌握手术治疗原则及肝胆胰腺肿瘤这种肝胆外科复杂疾病的特点,有助于学生直观深刻地掌握肝胆疾病的知识要点。本研究发现试验组学生在肝胆解剖辨识方面及临床知识点理解的调查问卷方面的得分均提高,同时对教学内容、教学趣味性、教学形式、教学效果和学生兴趣调动的满意度更高,说明本科实习生对3D 数字模型系统辅助CBL 教学法应用的接受度普遍较高,且能够更快更全面地掌握肝胆外科的常见疾病知识。

当然,本研究也有一定局限性:①纳入研究的实习生数量有限,且为单中心研究,是否普遍有效需进一步扩大应用范围。②本研究结果调查问卷来源于评价者的主观感受,研究结果可能存在一定选择偏倚。

总之,本研究将3D 数字模型系统辅助CBL教学法初步应用到我院临床本科实习生教学中,取得较好的临床教学效果,说明了该模式能有效提高学生的临床思维能力,充分调动学生学习的兴趣和主动性,同时使教学满意度大大提高。希望今后通过不断完善该教学法,为培养具有创造力和创新精神及良好综合素质的复合型人才提供新的平台。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突

作者贡献声明张韩静:实施研究,撰写及修改论文,审阅及定稿;刘俊杰、陈文康:实施研究;曹辉、刘波、李骞:收集数据及分析结果;陈国栋:设计构思,审订论文