3D打印模型联合PBL教学模式在眼科教学中的应用价值*

许育新，李 倩，张立宇，石方正，陶黎明

(安徽医科大学第二附属医院眼科，安徽 合肥 230601)

眼科学是一门研究视觉器官的独立学科，由于其专业性和抽象性，眼科教学一直是个难题，传统灌输式教学方式让学生对眼科知识不易理解和掌握，也不利于培养学生的临床思维和自主分析能力。基于问题的学习(PBL)教学法是以问题为导向、学生为主体、以小组讨论为主要方式的教学模式[1]。目前，该教学方法在国内诸多医学院校开展并取得良好效果[2]。眼球解剖结构复杂，单纯的传统教学很难达到良好的教学结果，此外眼眶解剖结构的教学和临床训练，很大程度上依赖于尸体解剖标本[3]，但其资源少，三维(3D)打印模型的出现很好地解决了这一问题。3D打印技术是一种以数字模型为基础运用各种可黏合材料通过逐层打印来构造物体的技术。目前，个性化打印模型成功用于各医学领域，如神经科[4-5]、口腔科、耳鼻咽喉科[6]等。这些模型为外科医师提供了手术器官和周围结构之间解剖关系的3D视图，同时，也为临床教学提供了新思路。将3D打印模型与PBL相结合，既可促进学生的自主学习，也可为眼科教学提供一个生动形象而又具体精准的教学模型。本研究将3D打印模型和PBL教学法联合应用，并与其他教学方法进行了比较，探讨了其在眼科教学中的应用效果。

1 资料与方法

1.1一般资料 以安徽医科大学2018级临床医学本科三年级学生120名作为研究对象，采用电脑随机数法将学生1∶1∶1分为传统教学组、PBL教学组和3D打印联合PBL教学组，每组40名。3组学生年龄、性别、既往学习成绩比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。3组教师均是经专业培训的教师，教学态度认真负责，每组任课教师各2名。

表1 不同教学模式学生的基本信息

1.2方法

1.2.1课程内容和课程设置 理论教学内容为眼部解剖和生理、眼睑病、泪器病、晶状体病、青光眼、屈光不正、斜视与弱视、眼眶疾病等。实验课教学内容为视力检查、眼睑检查、裂隙灯显微镜检查、眼压测量、眼底镜的使用方法、泪道冲洗等。理论课为每节课40 min，1次3节课，每周1次，持续9周；操作课为每节课40 min，1次2节课，每周1次，持续6周。

1.2.2教学方法

1.2.2.1传统教学法 传统教学模式是一种灌输式的教育模式，侧重于理论学习并且以教师为主导，将重点与难点自行归纳，教师按照教学大纲，根据课程章节在课件中向学生传授眼科学知识，学生们注意听讲，并对重点进行记录和记忆。

1.2.2.2PBL教学法 (1)准备病例，提出问题，教师选择相关章节对应的临床典型病例，在征求患者或家属的同意下留取完整的患者资料，包括病史资料、影像学资料、各种检查结果等，根据该病例提炼出核心问题用于讨论指导。(2)学生自主学习，以8名学生组成一个小组，教师将资料和问题布置给学生，学生通过资料预习、文献查询、课本阅读、相互讨论等方式给出小组的答案。(3)教师指导下的针对性讨论，教师进行引导性教学，对主要的资料及问题进行讨论。(4)教师总结，对课堂重点内容进行总结，对共同难点进一步讲解。实验课与理论课一致，学生针对不同的对象和问题对操作内容自主学习并进行演练，最后针对不同组别的问题一一演示指正。

1.2.2.33D打印联合PBL教学模式 在PBL教学模式基础上引入3D打印模型，根据课程需求建立3D打印模型库，在理论课中直接利用3D打印复制出患者的相关眼部资料，如对于眼眶骨折的患者通过术前影像检查、骨折位置及范围，打印出该患者特有的眼眶，更有利于骨折的精准检查与治疗[7]；同时，在学生讨论和教师指导过程中利用该模型进行全方位的讲解，逐层地展示教学，使教学更直观易懂。对于实验课，3D打印模型替代大体模型和实验动物的作用，将3D模型固定在桌子上，学生根据要求完成相关操作，教师对该学生的最终成果进行打分，该方法成本低、资源多，使操作过程更具有实际意义。

1.2.3评价指标

1.2.3.1教学成果评价 教学成果评价分为理论和实验两部分，均为百分制，总成绩=60%理论成绩+40%实验成绩。理论考核为50道选择题，其中30道为基础题，20道无病例分析题。实验考核设置相对应的操作题号，其中裂隙灯操作为必考题，再抽取2道题作为加考题。3组学生理论、实验考试内容一致，批卷教师根据盲法原则选择不知道各班级相对应教学方法的教师进行。

1.2.3.2学生评估表 采取自制学生兴趣表评估不同教学模式对学生和教师的影响，很好、较好、中等、较差、很差分别计5、4、3、2、1分，除个别单独提示的题目外，其余均按以上标准评分，分数越高表示对该教学模式认同度越高。学生评估表内容：(1)你认为眼科学课堂气氛如何？(2)你认为眼科学教师的授课形式如何？(3)在过去的一学期里，你在眼科学课堂上打瞌睡的频率如何？频率越高分数越低。(4)在过去的一学期里，你是否因种种原因在该课程时逃课？频率越高分数越低。(5)你认为教师在授课时的态度如何？(6)你认为每节课的教学重点突出吗？(7)你对眼科学的学习轻松吗？(8)通过一学期的学习，你对眼科学的知识掌握程度如何？(9)你认为你的临床思维和分析能力是否得到提高？(10)你认为临床本科生有必要掌握眼科学知识吗？

2 结 果

3组学生眼科学理论+技能考试成绩、学生评估表得分比较，差异均有统计学意义(P<0.05)，3D打印联合PBL教学模式教学成果最好，其次为PBL教学模式，传统教学模式相对较差。见表2。总成绩由高至低依次为3D打印联合PBL教学组、PBL教学组、传统教学组。见图1。单因素分析结果见表3。3组学生成绩多重比较见表4。

图1 3组学生眼科学总成绩的箱图

表2 3组学生眼科学理论+技能考试成绩、总成绩及学生评估表得分比较分)

表3 单因素分析结果

表4 3组学生成绩多重比较

3 讨 论

眼科学是一门专业性极强的课程，且内容多，学生常对眼科学内容不易理解与吸收，传统灌输式的教学模式主要采用教师在课堂上用幻灯形式进行理论授课，缺乏灵活性，学生自主性较低，容易产生疲劳感，不易记得所学内容。相较于传统教学法，PBL教学法被证实具有更优秀的教学成效，可激发学生的学习兴趣[8]，不仅在各高校得到很大的应用，甚至成为各医院培养年轻医师的首选教学模式[9]。PBL教学法让学生主动地参与学习、讨论，围绕临床问题进行讨论，使知识点在头脑中形成深刻印象。廖妙云等[10]研究表明，PBL教学法在眼科实习教学中的应用还有助于临床思维的培养。

PBL教学中可借助 PPT和视频更形象地讲课，但对眼球与眼眶之间关系、眼球血流及神经支配在眼眶内走形，尤其是对缺乏空间思维能力的学生，很难对眼眶解剖结构有一个整体的认识。3D打印模型的3D立体结构，能很好地帮助学生更好地理解眼科学解剖和立体结构。因此，将3D打印引入教学中利用模型的高仿真和高度还原器官形态的能力，结合3D信息技术构建解剖模型，为教学提供了良好的实体资源。目前，3D打印联合PBL教学法已成为新型的教学模式。据文献报道，心血管内科通过3D技术打印心血管实体模型，结合实际病例，促使学生对患者的影像学资料有了更深入的了解，提高了系统知识的构建能力与操作能力，从而提升了教学成绩[11]。有学者将3D打印技术与PBL教学法结合用于骨科住院医师规范化培训中，结果显示，观察组医师理论、技能水平均明显高于对照组，并且学习兴趣、理解力均明显提高，更进一步提高了规范化培训的成效[12]。

本研究通过对临床医学本科三年级学生进行一学期的教学后发现，3组学生眼科学成绩比较，差异有统计学意义(P<0.05)。由图1可见，PBL教学法相较于传统教学法，更有利于学生对眼科学内容的掌握。本研究单因素分析结果发现，教学模式对学生成绩的影响有差异，3D打印联合PBL教学组整体成绩均优于其他2组，且高分学生相对增多，表明3D打印联合PBL教学模式比PBL教学法更适用于眼科教学。目前，3D打印作为一种较为新颖的手段引入教学中，不仅提高了教学质量，同时也提高了学生和教师的兴趣。

本研究通过学生评估表分数的比较发现，学生在不同教学模型中对上课效率和态度不同，分数越高代表对某教学模式的认同度越高，结果与预期一致，3D打印联合PBL教学模式学生评估分数最高[(34.23±4.59)分]，证明3D打印联合PBL教学法相较于其他2种方式更符合该专业学生的上课要求。当然，好的教学模式更有利于学生的学习，可是无论在何种班级中均存在高分和低分，通过对学生评估表和总成绩的分析可见，评估分数越高的学生总成绩也越好，表明除好的教学模式和教师外，学生的态度和对该课程的兴趣度，对某教师或某教学方式的认同度也会影响学生对某课程的掌握程度，最终3D打印联合PBL教学组学生眼科学总成绩最高，且学生评估分数也最高。本研究通过相关性分析发现，学生评估分数与眼科学成绩基本成正比关系，因此，3D打印联合PBL教学模式不但能提高学生认可度，同时也能提高教学成绩。孟庆友[13]比较了传统PBL教学法和3D打印技术结合PBL教学法的效果，结果与本研究一致。然而，3D打印联合PBL教学模式需要庞大的教学模型库，需要一定的财力和物力，此外，对于某些眼部解剖细节3D技术尚无法打印，此种教学方式也对授课教师提出了新的挑战，教师不仅要有良好的组织管理能力，同时还要具备充分调动学生积极性、控制课堂节奏能力。

总之，3D打印联合PBL教学模式在教学方面的成果显著，因此，3D打印联合PBL教学法是符合眼科学教学的优秀模式，能提高学生的上课效率，此种教学模式对今后授课具有指导意义，是临床专业医学生掌握眼科学知识的重要保障，值得推广应用。