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Mimics数字化软件在脊柱外科本科教学中的应用

2021-04-10 297 上传者：管理员

摘要：目的：探讨Mimics数字化软件结合DTR教学法在脊柱外科本科教学工作中的应用效果。方法：选取2019年5—12月在同济大学附属东方医院脊柱外科实习的临床医学专业的本科生80名，随机分为实验组(Mimics数字化软件结合DTR方法教学)和对照组(传统方法教学),每组各40名。学习结束后，通过理论知识考核及问卷调查评估教学效果。结果：实验组学生的考试成绩和课程教学满意度均优于对照组。Mimics数字化软件结合DTR教学法在增加学习兴趣、加深临床理论理解、提高学习效率、增加自学能力、提高空间思维能力方面均优于传统教学方法，差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论：Mimics数字化软件结合DTR教学法可通过三维可视化及模拟分析帮助学生理解抽象的专业知识，激发其学习兴趣，提高学习效率，建立临床思维，可以提高临床教学效果，值得提倡和推广。

关键词：
DTR教学法
Mimics数字化软件
医学教学
脊柱外科学
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骨科学内容繁多，且知识点抽象、难以理解，其中脊柱的骨性结构和脊髓神经功能最为复杂，一直以来是骨科学教学领域的难点。数字化医学软件可以实现个体化数据的导入和医院影像数据的分析，配合强大的图像处理能力，可为学生带来三维空间视觉感受和模拟体验，增加学生感性认识，在骨科教学方面有着广阔的应用前景[1,2]。

Mimics是由比利时Materialise公司开发的一种交互式医学图像处理软件。该软件可实现个体化数据的导入和医院影像数据的分析，借助其强大的图像处理能力，能为学生提供清晰的三维可视化图像，还能实现手术的虚拟设计。既往有研究利用Mimics软件进行腰椎间盘穿刺以及创伤骨科的教学，取得了良好的教学效果，为数字化医学软件在教学中的应用进行了有意义的探索[3,4]。

辩论式教学(debatingteachinground,DTR)以学生为主体，通过选取临床典型病例，针对病例中的关键问题展开讨论，充分利用学生的求胜心理，有效地激发学生的学习兴趣。学生在辩论的过程中为维护自己的观点会充分地拓展思维，全面地思考问题。这一形式有利于锻炼学生缜密的临床思维能力，加深其对理论知识的理解[5]。

临床实习是医学生将课堂理论知识与临床实践相结合，完成医学生向医师身份转换的重要阶段。因此，激发学生的学习兴趣、加深其对理论知识的理解、提高自学能力和学习效率、建立科学的临床思维是教学改革的重要任务。为进一步提高教学质量，同济大学附属东方医院脊柱外科教学团队将Mimics数字化软件结合DTR教学法应用于本科生的教学中，并从临床技能考核和教学效果评估两个方面对其效果进行分析。

1、研究对象与方法

1.1教学对象

选取2019年5—12月在同济大学附属东方医院脊柱外科实习的临床医学专业本科生80名，随机分为使用Mimics数字化软件结合DTR方法教学的实验组和传统方法教学的对照组，每组各40名。两组学生在性别组成、年龄等基本资料上的差异无统计学意义(P>0.05)。授课教师均为脊柱外科高年资的主治医师及以上人员。

1.2教学方法

根据教学大纲的要求，结合临床教学实际，确定病例数据库需要囊括的脊柱外科学中的主要疾病。在4周实习期内进行临床教学，每周2次。现以脊柱骨折的授课为例，阐述该研究的教学方法。

实验组：采用Mimics数字化软件结合DTR教学法。首先进行理论授课，包括脊柱骨折的病因、发病机制、诊断、鉴别诊断、分型、治疗原则等。椎体骨折采用AO分型，由教师选取典型病例，使用Mimics数字化软件建立椎体骨折的3D数字模型，向学生展示不同类型骨折的特点(如图1所示)。选择1例典型的椎体骨折病例，以治疗方案的选择为辩论主题，例如：选择保守治疗还是手术治疗，选择微创手术治疗还是内固定治疗?对选择不同治疗方案的学生进行分组，学生收集准备辩论的资料(约3d时间),3d后学生根据各自的观点展开辩论。教师在学生辩论过程中不发表自己的观点和评价。辩论结束后两组学生各自制定治疗方案。通过Mimics软件分别模拟两组手术方案，对不同治疗方案进行生物力学分析，评价治疗效果。

图1Mimics数字化软件在教学中的应用

对照组：选择传统的教学方式，在完成理论教学后，由授课教师讲解手术方式，观看手术视频，展示随访影像资料，评价手术效果。

1.3教学效果评价

①问卷调查学生对于课程的满意程度，分为非常满意、一般、不满意三种，分别计算百分比；

②学生出科考核成绩比较，分为脊柱外科基础理论考核(50分)、病例分析考核(50分)及平均成绩；

③问卷调查学生评价教学效果，包括增加学习兴趣、加深临床理论理解、提高学习效率、增加自学能力、提高空间思维能力五个方面，每项10分。

1.4统计分析方法

采用SPSS23.0软件对数据进行统计分析，计量资料以(x¯±s)表示，组间比较采用独立样本t检验，计数资料采用频数(百分比)表示，组间比较采用卡方检验，以P<0.05为差异具有统计学意义。

2、结果

2.1两组学生对教学效果评价的比较

实验组学生对教学效果的评价在增加学习兴趣、加深临床理论理解、提高学习效率、增加自学能力、提高空间思维能力五个方面均优于对照组，差异具有统计学意义(P<0.05),如表1所示。

2.2两组学生出科考核成绩的比较

实验组学生的理论成绩为(46.45±1.7)分，对照组为(40.68±4.3)分，实验组学生的病例分析成绩为(45.85±1.6)分，对照组为(40.68±4.1)分，实验组学生平均成绩为(92.30±8.5)分，对照组为(81.45±6.9)分，实验组的成绩明显优于对照组，差异均具有统计学意义(P<0.05),如表2所示。

表1实验组和对照组学生对教学效果评价的比较

表2实验组和对照组学生出科成绩的比较

2.3两组学生教学满意度比较

采用不记名方式对两组学生发放自制调查问卷，共发放调查问卷80份，回收有效问卷80份，回收率为100.0%。实验组中有87.5%的学生对于Mimics数字化软件结合DTR教学法的模式感到非常满意，而对照组仅有65.0%的学生对传统教学模式感到非常满意，二者差异具有统计学意义(P=0.017);实验组和对照组学生对教学模式满意度一般的比例无显著差异(P=0.189);实验组学生不满意率显著低于对照组(P=0.027),如表3所示。

表3实验组和对照组学生对教学模式满意度的比较

3、讨论

3.1传统教学方式的局限性

脊柱外科疾病与解剖学、病理学、影像学、生物力学等多学科密切相关，专业性较强，理论知识较其他学科更为抽象，学生难以理解和记忆[6]。实习阶段，学生只在学校接受过以理论讲解为主的传统教学，该教学方法多利用多媒体幻灯、骨骼模型、尸体标本及解剖图谱等作为载体，学生缺乏直观感受，且可操作性较差，面对复杂的脊柱脊髓解剖结构，往往难以理解和掌握，使学生丧失学习的积极性和兴趣[7]。PBL教学方法在一定程度上提高了学生的学习兴趣，但是仍为单向输送知识的教学模式，无法充分调动学生的主观能动性，对医学生的临床诊疗思维、空间思维能力等最重要的职业素养培养方面存在明显不足[8]。此外，在实习期间，由于外科手术的保护性医疗原则以及无菌要求，脊柱手术的视野小，学生很难直观地对手术入路和手术方式进行学习，学生反映在有限的学时内难以完全掌握脊柱外科学应知应会的内容。因此，如何帮助学生正确诊断脊柱疾病、选择合理的治疗方案、了解手术操作过程已经成为脊柱外科教学中的重点和难点，为达到更好的教学效果，结合数字化医学软件探索新的教学模式非常有必要。

3.2Mimics软件在教学中的应用

我们在教学中利用Mimics软件建立脊柱的三维可视化模型，向学生展示虚拟条件下的脊柱解剖结构，同时，对脊柱疾病与脊柱解剖结构间的关系进行讲解。三维可视化模型使传统单一枯燥乏味的教学方法变得更具灵活性、交互性、沉浸性，能够更好地培养学生学习兴趣、营造良好学习环境、激发学生创造性思维、提高学生的综合素质和能力[9]。但是，在教学过程中也发现了一些问题，学生虽然对数字骨科技术十分感兴趣，但整体学习积极性并未有效提高，整个教学过程仍然以教师为主导，学生被动地接受知识，对于学生思考能力、理解能力的提高作用仍有限。因此，该研究对教学方式的改革进行了更加深入的探索。

3.3辩论式教学法的优点

辩论式教学法是国际上十分流行的教学方法，同时，也逐渐成为我国医学教学模式改革的趋势。应用DTR教学法开展临床教学活动，对临床工作程序进行高还原度的模拟，学生在实践过程中可以根据实际情况提出相应的解决方案。教师也可以在这一过程中了解每位学生在临床实践方面存在的不足，在后续教学活动开展的过程中，可以对每位学生进行有针对性地指导[10]。DTR教学法在重症医学以及口腔修复医学本科教学中取得了良好的教学效果[11,12],但是在脊柱外科教学中的应用尚无报道。以脊柱骨折教学为例，教师在结合Mimics数字化软件完成理论课程的讲解后，以治疗方案的选择为辩论点，各组依据自己收集的临床资料进行辩论，最后由教师在Mimics数字化软件中对不同治疗方案进行模拟验证，以生物力学分析的客观数据对不同治疗方式进行评价。学生通过辩论前的准备过程加深了理论知识的学习，锻炼了临床思维能力，同时，学生在辩论中的好胜心理也会充分调动其学习兴趣，培养学生团结合作的精神及口头表达的技巧，间接地提高了其医患沟通能力。

该教学团队将数字化骨科技术结合DTR教学法应用于本科生脊柱外科教学中取得了较好的效果，学生对Mimics软件结合DTR教学法的满意度高于传统教学法。实验组的学生无论是在理论考试还是在病例分析方面均优于对照组，说明Mimics软件结合DTR教学法更有助于学生掌握基础知识及建立严谨规范的临床思维。学生对DTR教学法的教学效果评价调查也说明DTR教学法不仅有助于提高学习积极性，而且有助于加深临床理论理解、提高学习效率、增加自学能力、提高空间思维能力，有助于更好地掌握专业技能。因此，值得在今后的临床实习教学中进一步改进推广。当然，数字化医学软件仍处于发展阶段，三维重建的模型并不能完美还原脊柱的所有解剖细节。所以，在教学中还须与其他影像学检查结合使用才能更好地发挥数字化医学软件的优势。

参考文献：

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