将3D打印模型引入Sandwich教学中的应用研究▲——以骨科见习教学为例

梁晓南 姚 军 赵劲民

(广西医科大学第一附属医院创伤骨科手外科，南宁市 530021)

·微创教学·

将3D打印模型引入Sandwich教学中的应用研究▲
——以骨科见习教学为例

梁晓南 姚 军 赵劲民*

(广西医科大学第一附属医院创伤骨科手外科，南宁市 530021)

目的观察将3D打印模型引入Sandwich教学中的应用的效果。方法将2014级5年制临床专业60名学生，随机分为试验组(30名)和对照组(30名)，试验组采用膝关节3D打印模型的Sandwich教学模式，对照组采用标准化Sandwich教学模式。比较两组的教学效果。结果试验组学生更认同3D打印模型结合Sandwich的教学模式对自身学习的积极性和主动性、动手操作能力等带来的积极影响，可显著加深学生对临床专业知识的理解和掌握程度。对照组学生对所用教学方式的非常满意度、基本满意度分别为30.0%和50.0%;试验组学生的非常满意度、基本满意度分别为70.0%和23.3%。结果将当前先进的3D打印模型引入Sandwich教学模式运用于骨科见习，直观的模型让学生清晰了解病损部位、损伤程度与类型，加深对相关影像资料的理解，能够充分调动学生的主动性与积极性，提升骨科见习的教学效果。

3D打印;Sandwich教学;骨科;教学改革

Sandwich教学法即“三明治”教学法，是最早由英国提出实践交替和理论学习相互结合的教学方法［1，2］。传统的教学方法是以教师为中心，Sandwich教学法则是将个体学习与集体学习在教学过程中相互交替，学生与教师、学生与学生之间互动交流，激发学生的学习主动性与学习兴趣，有利于学生散发式思维与创新能力的培养。尽管这种新型的教学方法已取得了明显的效果，但仍存在一些不足之处，例如课前学生必须花费大量时间补充相关基础知识以适应课程，同时骨科课程的复杂性、抽象性、专业性给学生学习增加了许多难度［3］。为了更好地提高骨科见习教学质量，我们将3D打印模型引入标准Sandwich教学模式，现将具体效果报告如下。

1 资料和方法

1.1 教学对象 将2014级5年制临床专业的60名学生，随机分为试验组(30名)和对照组(30名)，试验组采用膝关节3D打印模型的Sandwich教学模式，对照组采用标准化Sandwich教学模式。两组学生在性别、年龄、成绩等方面，差异无统计学意义。两组授课老师相同。

1.2 教学实施 利用广西医科大学第一附属医院的PACS系统，选取我科6例创伤性胫骨平台骨折患者的术前影像学资料，包括 X线片、CT薄层平扫及三维重建，特别是CT资料包含的原始DICOM数据。随机选取4例患者的CT片，在计算机控制下根据CT数据，在我科的MakerBot Replicator 2打印快速成型机进行3D打印处理。按照教学大纲要求，两组教学内容均涉及膝关节基本解剖知识、一般体格检查、膝关节影像学资料的阅读及胫骨平台骨折手术步骤。两组课程均为4课时。对照组前3个课时在教室进行多媒体教学，最后1个课时在病房进行教学查房与床旁病例讲解;试验组教室多媒体教学1课时，三维动画展示及仿真3D打印实物模拟操作2课时，教学查房与讨论分析1课时。

1.3 评价方法 课程结束1周内，采用不记名方式对试验组和对照组的学生发放自制调查问卷评估教学效果。问卷内容包括对自身能力提高及教学模式评价，之后将收集的数据进行分析。

1.4 统计学方法 采用SPSS 21.0软件分析，计数资料以频数和百分比n(%)表示，等级资料比较采用秩和检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 学生对自身能力提高的评价比较 发放自制调查问卷 60份，回收 60份，回收率 100.0%，有效率100.0%。教学效果按照优秀、良好、一般进行分级评价。结果显示，相对于对照组，试验组学生更认同3D打印模型结合Sandwich的教学模式对自身学习的积极性和主动性、动手操作能力等带来的积极影响，可显著加深学生对临床专业知识的理解和掌握程度(见表1)，两组比较，差异有统计学意义(P＜0.05)。

表1 两组学生对自身能力提高的评价比较 ［n(%)］

2.2 对所受教学方式满意度的评价 采用传统教学方式的对照组学生对所用教学方式的非常满意度、基本满意度分别为30.0%和50.0%;采用3D打印模型结合Sandwich的教学模式的试验组学生的非常满意度、基本满意度分别为70.0%和23.3%。两组整体满意度比较，差异具有统计学意义(P＜0.05)。见表2。

表2 两组学生对所受教学方式满意度的评价 ［n(%)］

2.3 教师自评 通过两种教学模式的授课比较，教师均认为将3D打印模型引入Sandwich教学模式的骨科临床见习，不仅可作为Sandwich教学模式的一种补充，丰富临床教学资源，还能够进一步完善Sandwich教学模式效果，提高学生学习积极性和分析与解决抽象问题的能力，也为学生们今后进一步接触临床专业知识奠定了扎实的基础。

3 讨论

常规的传统教学法是以教师为中心的单纯的知识传授为目标之教学模式。而Sandwich教学法是将理论学习和实践交替进行、个体学习与集体学习相互结合，建立以学生为中心，以能力培养为目标的教学体系，其核心在于强调以学生为中心，使学生掌握学习的主动权，学生带着问题，在课前认真查阅相关资料和文献，从而做到主动学习和个性化发展。

3.1 Sandwich教学法的优点 目前，国内外已经有较多高校开展Sandwich教学法的医学教育课堂，其中涉及的临床专业有小儿外科、妇产科、肿瘤科、急诊科、医学影像等临床专业［4］，基础医学的分子生物学、系统解剖学、病理学、微生物学、寄生虫学等基础医学也开展了Sandwich教学方法的改革［4］，Sandwich教学法的效果普遍反映良好。Sandwich教学法能够充分的活跃课堂气氛，使学生学习效率明显提高，教师通过问题引导、金鱼缸式的问题讨论等方法方式，逐步培养学生分析问题、解决问题的技能，还通过不断的穿叉讨论、汇报等环节，训练学生有效的沟通、全心的倾听、清晰的自我表达以及与融洽的团队协作能力，有着传统“灌输式”教学无法替代的优势。

3.2 Sandwich教学法的不足 Sandwich教学法虽然具备一定的优点，但运用于骨科见习课程仍存在不足之处［5］。Sandwich教学法仍是以文字及多媒体模式教学为主，无法直观、清晰的反映骨科疾病抽象、复杂的特点。而骨科疾病诊治多依赖X线、CT、MR等二维图像系统，初学者常常缺乏空间想象能力和思维变化能力，导致在学习过程中面对复杂的影像资料认不清、看不懂，制约了学生对疾病的正确认识与理解。

3.3 3D打印技术的优势 以快速成型技术和计算机模拟技术为代表的3D打印技术恰好弥补了Sandwich教学法的不足，通过直观的关节组织模型，让学生直接观察病损部位、病损程度以及损伤类型，加深对相关影像资料的理解，达到事半功倍的效果。在教学过程中，学生可以根据教师的指导，在3D打印模型上对某些疾病进行疾病分型、骨折复位、模拟手术操作、手术风险评估讨论、预测术后效果等，解决了无法真实操作的问题，从而有效提升学生们对学习的兴趣与实际操作能力，为之后真正接触临床工作打下良好的基础。本研究通过问卷调查显示，试验组学生对Sandwich教学模式打印模型中引入的满意度及自身能力的提高显著高于对照组，说明试验组学生更认同新的教学模式，反映了将新兴发展起来的3D骨科技术引入Sandwich教学发挥了积极的作用，将丰富的临床资料、生动的三维动画以及逼真的3D打印模型相互融合引入课堂，能够极大地调动学生们的学习热情与积极性，提高学生们的学习效率。

3.4 3D骨科技术引入Sandwich教学的局限性 尽管将3D骨科技术引入Sandwich教学的创新性模式拥有诸多优点，但仍存在其自身的局限性:①3D打印在临床的应用仍然处于初级阶段，需要不断地完善其技术;②3D打印模型无软组织附着，不能真实的再现肌肉、血管和神经的走形和分布;③3D打印机价格昂贵，主要集中于大型科研院所，对新型的Sandwich教学模型的普及造成一定困难;④模拟手术的截骨及内固定植入操作与实体操作相比，可能达不到理想效果［6］。

将3D打印模型结合Sandwich教学模式在骨科见习过程已显示出明显优势，真实有效地提升骨科见习课的教学效果。相信随着科学技术的不断发展，3D打印技术将深刻影响更多的领域，在临床教学方面也更具广阔的应用前景，必将推动医学教育事业的进一步发展。

［1］Martin E.The effectiveness of different models of workbased university education［M］.Aust Government Pub Services，1997:4.

［2］黄 玮，杨述华，刘国辉，等.Sandwich教学法在骨科教学中的应用实践和探究［J］.中国高等教育医学，2015，(6):98－99.

［3］张 晨，李 苗.3D打印模型引入PBL教学在骨科见习课中的应用［J］.临床医学研究与实践，2016，1(6): 115－116.

［4］陈星星，晏 丹，袁修学.Sandwich教学法在我国医学教育改革中的应用［J］.教育教学论坛，2015(31):99－100.

［5］孙彦豹，郭靖涛，辛 宏，等.三明治教学在骨科临床教学中的应用及效果评价［J］.中华医学教育探索杂志，2014，13(2):198－201.

［6］李忠海，唐家广，王华东，等.3D打印技术在骨科临床教学中的应用初探［J］.中国医学教育技术，2016，30(2): 198－200.

R－42

B

1673-6575(2017)01-0075-03

10.11864/j.issn.1673.2017.01.22

2016-11-03

2016-12-29)

广西高等教育本科教学改革工程立项项目(编号: 2016JGA172)

梁晓南(1982～)，男，博士，主治医师，研究方向:骨科临床与教学工作。

*通信作者