引用本文： 王默進, 李偉, 王瑞. 虛擬現實模擬訓練聯合以問題為基礎的教學在膝關節鏡教學中的應用. 華西醫學, 2024, 39(9): 1474-1477. doi: 10.7507/1002-0179.202403159 復制
版權信息： ?四川大學華西醫院華西期刊社《華西醫學》版權所有，未經授權不得轉載、改編
關節鏡技術是一種微創的內鏡檢查和治療手段，因其創口小、恢復快的優勢被廣泛應用于運動類疾病的治療中。隨著人們健康意識的升高，自主參與運動的人數不斷上升，運動性損傷患者數量也逐步攀升，對運動醫學亞專業醫生的需求同樣在增長[1]。關節鏡技術對醫生的操作技能要求非常高，學習周期較長，導致熟練掌握該技術的醫生供不應求。傳統的教學模式側重于對理論的傳授，因此無法滿足關節鏡對操作技能的需求。虛擬現實模擬技術（virtual reality simulation technology, VRST）是一項引領科技前沿的實用技術。其核心在于強大的仿真能力，采用高度逼真的人機交融，模擬真實臨床場景，可訓練并提高操作者的感知及操縱能力。國外有部分醫院已將該技術運用于對醫學生的操作教學并取得良好的教學效果，但我國采用該技術的仍尚少見[2]。以問題為基礎的教學（problem-based learning, PBL）是以問題為核心、學生主導、多元化評價為特點的教學方法，將學生置于解決問題的實際情境中，引導學生主動思考、探究和解決問題，促進學生知識、技能和能力的全面發展。然而，目前鮮有將 VRST 結合 PBL 應用于內鏡特別是關節鏡培訓的相關研究。基于臨床培訓需要，亟需提高關節鏡培訓效率。本研究將運動醫學亞專業的重點部位膝關節作為研究部位，把 VRST 與 PBL 模式相結合，旨在提升醫學生主動發現問題、解決問題的能力以及對膝關節鏡的操作能力。
1 對象與方法
1.1 研究對象
回顧性選取 2021 年 6 月—2022 年 6 月于四川省骨科醫院脊柱骨科運動醫學亞專業學習的 76 名專業學員的教學資料，按照所接受的教學模式不同分為研究組和對照組，每組各 38 名。納入標準：① 運動醫學亞專業骨科醫師；② 取得職業醫師資格證書；③ 入職時間超過 1 個月。排除標準：① 在研究期間缺席時間超過 3 d；② 在此前接受過關節鏡相關的學習或培訓。
1.2 教學方法
1.2.1 第 1 階段
所有學員共同接受由同一組授課老師為期 1 周的理論培訓，理論知識包括膝關節病理生理結構、關節鏡技術理論、關節鏡技術發展、關節鏡應用技術等。在理論培訓結束后由授課老師統一出題，采用卷面答題的方式對學員理論知識的掌握程度進行考核。
1.2.2 第 2 階段
研究組實施 VRST+PBL 教學模式。教學時老師通過提出問題的方式將教學內容傳遞給學員，并引導學員采取適合自身的方式進行自主學習。實施順序：① 指導老師列出大綱，根據大綱及具體教學內容整理問題，主要問題是否符合實際、是否能夠由學員自主學習后解決，學員通過查閱資料或借助網絡首先解決部分問題。② 組織學員以小組的學習方式，并依次使用虛擬現實模擬一體機（生產廠家：深圳微鯨科技有限公司，型號：X1，屏幕尺寸：5.7”2K，
對照組實施傳統的教學模式，由老師使用投影儀統一播放有關膝關節常見疾病、膝關節鏡的器械說明及使用方法、不同膝關節疾病關節鏡使用方法等教學視頻，再借助課件逐一進行講解。老師借助由寧波柳葉刀醫療科技有限公司提供的膝關節腔鏡教學人體模型進行模擬操作，操作的過程中及時為學員講解難懂點、易混點等，講解完成后再由學員自主分組后依次使用模型進行訓練、討論、學習。
1.3 考核方式
1.3.1 客觀考核成績
在完成培訓后的 1 周內，組織所有學員進行考核，成績包括理論成績和操作成績。① 理論成績：卷面包含 25 道選擇題以及 10 道問答題，滿分 100 分，達 80 分為合格，90 分以上為優秀；② 操作成績：考核時學員單獨進行操作，由考核老師對學員的操作完成質量、規范度進行現場打分，滿分 10 分，達 6 分為合格，8 分以上為優秀。對兩組學員的理論成績和操作成績分別進行對比。
1.3.2 教學效果反饋
教學結束后，學員統一自主回答自制的調查問卷，以進行教學反饋。該問卷包括教學積極性、教學滿意度、三維空間感以及虛擬現實轉換程度，每項 10 分，總分 40 分，達 25 分為效果良好，32 分以上為效果優。
1.4 統計學方法
使用 SPSS 25.0 軟件進行分析處理。年齡、客觀考核成績以及教學效果反饋評分等計量資料使用均數±標準差表示，兩組對比使用 t 檢驗；性別、學員類型、學歷水平等計數資料使用人數來表示，兩組對比使用χ2 檢驗。雙側檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 兩組學員一般情況對比
研究組和對照組學員基本情況見表1。兩組學員基本情況差異無統計學意義（P>0.05）。
表1
兩組學員基礎情況對比
2.2 兩組學員客觀考核成績的對比
兩組學員的平均理論成績對比差異無統計學意義（P>0.05），研究組學員的操作成績高于對照組學員，差異有統計學意義（P<0.05），見表2。
表2
兩組學員客觀考核成績的對比（x±s，分）
2.3 兩組學員教學效果反饋的對比
研究組學員的教學積極性、教學滿意度、三維空間感以及虛擬現實轉換程度評分均高于對照組學員，差異有統計學意義（P<0.05），見表3。
表3
兩組學員教學效果反饋的對比（x±s，分）
3 討論
關節鏡是由光鏡頭、光源、監視器、鏡下手術器械、刨削系統等組成的一種光學儀器，能直觀地將患者關節內部的組織結構和病情病理變化顯示在監視器上，同時操作者能利用關節鏡對病灶直接進行治療，因此相較于傳統的關節切開治療對患者的傷害更小且對于操作者而言能夠更準確地進行治療，是目前臨床中診斷和治療關節疾病的一種較好方式[3-4]。膝關節是人體最大的關節且對人體有較強的支撐作用，因此成為關節鏡技術的首選部位。
在對學員進行教學時，實踐操作是非常重要的部分。學員在初次接觸到某項新技術時，首先接觸到書本中生硬的知識，若僅僅接受來自書本中的知識會出現操作能力弱、立體空間感差等現象，對知識的理解易停留在表面，無法進一步深入理解，導致教學質量不盡如人意[5]。特別是關節鏡的操作對于操作者協調能力要求極高，需要通過反復的實踐練習來提高技能水平。傳統的教學模式主要是通過老師大量的講解、模型示范或標本練習來進行，其最明顯的弊端是學員主動學習的主觀能動性低，出現不愿主動思考問題、在模擬訓練過程中常常不會提出問題等現象，不利于學員的學習[6-7]。長此以往，學員的自信心不足、學習的主觀能動性下降、教與學不能相長，最終造成在臨床實踐過程中實際操作能力低、在操作過程中解決突發情況的能力欠缺，進而延長了學員的學習時間，顯然不能適應現行醫療環境的對關節鏡技術擁有者的大量需求。
本研究將新興技術 PBL 與 VRST 教學方式相結合，最終結果為：兩組學員的平均理論成績對比無差異，研究組學員的 3 個部分操作考核平均成績均高于對照組學員，且研究組學員對教學積極性、教學滿意度、三維空間感以及虛擬現實轉換程度評分均高于對照組，差異具有統計學意義。PBL 通過將教學內容轉換為問題的方式，鼓勵學員自主探究、學習，改變了過去的被動學習的模式，由被動模式轉為主動學習的模式，學員學習的主觀能動性大大提高[8]。學員的知識生成經歷自主探究、合作交流的過程，這個過程可幫助學員深刻意識到知識的實際應用價值，同時能夠充分培養學員的問題意識以及探索創新的意識。在教學的過程中充分尊重每位成員的個性需要，由學員獨立自主地去完成學習，教師作為旁聽者、引導者、組織者，能夠更好地讓學員在教學中發揮自己所長，培養自已所能[9-10]。在教學后期鼓勵、組織學員進行小組學習有利于為每位學員創造平等參與的機會，學員共同解決問題時，一方面能夠加深對知識的滲透，一方面能夠提高學員團隊合作的能力。VRST 能夠根據實際需要擴展或壓縮時間、空間，給人以直觀、形象的展示，使學員獲得的不再是抽象的、概念上的認知[11]。蔣仕林等[12]提出，關節鏡 VRST 能夠通過視、聽雙重感官刺激，有效提高學員的學習效率。將該技術應用于關節鏡實踐教學中時，學員可在虛擬模擬技術系統上觀察專家手術過程，也可重復進行練習。虛擬手術使得手術培訓的時間大為縮短，同時減少了對昂貴的實驗對象的需求，并且由于虛擬手術系統可為操作者提供一個極具真實感和沉浸感的訓練環境，能夠提高學員的臨場感、減少學員后期進行實際操作時的陌生感[13]。
綜上所述，VRST 聯合 PBL 模式能夠顯著提高學員對關節鏡的操作能力，并且激起學員的主觀學習能力，達到提高教學效果的目的，值得在教學中廣泛使用。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
關節鏡技術是一種微創的內鏡檢查和治療手段，因其創口小、恢復快的優勢被廣泛應用于運動類疾病的治療中。隨著人們健康意識的升高，自主參與運動的人數不斷上升，運動性損傷患者數量也逐步攀升，對運動醫學亞專業醫生的需求同樣在增長[1]。關節鏡技術對醫生的操作技能要求非常高，學習周期較長，導致熟練掌握該技術的醫生供不應求。傳統的教學模式側重于對理論的傳授，因此無法滿足關節鏡對操作技能的需求。虛擬現實模擬技術（virtual reality simulation technology, VRST）是一項引領科技前沿的實用技術。其核心在于強大的仿真能力，采用高度逼真的人機交融，模擬真實臨床場景，可訓練并提高操作者的感知及操縱能力。國外有部分醫院已將該技術運用于對醫學生的操作教學并取得良好的教學效果，但我國采用該技術的仍尚少見[2]。以問題為基礎的教學（problem-based learning, PBL）是以問題為核心、學生主導、多元化評價為特點的教學方法，將學生置于解決問題的實際情境中，引導學生主動思考、探究和解決問題，促進學生知識、技能和能力的全面發展。然而，目前鮮有將 VRST 結合 PBL 應用于內鏡特別是關節鏡培訓的相關研究。基于臨床培訓需要，亟需提高關節鏡培訓效率。本研究將運動醫學亞專業的重點部位膝關節作為研究部位，把 VRST 與 PBL 模式相結合，旨在提升醫學生主動發現問題、解決問題的能力以及對膝關節鏡的操作能力。
1 對象與方法
1.1 研究對象
回顧性選取 2021 年 6 月—2022 年 6 月于四川省骨科醫院脊柱骨科運動醫學亞專業學習的 76 名專業學員的教學資料，按照所接受的教學模式不同分為研究組和對照組，每組各 38 名。納入標準：① 運動醫學亞專業骨科醫師；② 取得職業醫師資格證書；③ 入職時間超過 1 個月。排除標準：① 在研究期間缺席時間超過 3 d；② 在此前接受過關節鏡相關的學習或培訓。
1.2 教學方法
1.2.1 第 1 階段
所有學員共同接受由同一組授課老師為期 1 周的理論培訓，理論知識包括膝關節病理生理結構、關節鏡技術理論、關節鏡技術發展、關節鏡應用技術等。在理論培訓結束后由授課老師統一出題，采用卷面答題的方式對學員理論知識的掌握程度進行考核。
1.2.2 第 2 階段
研究組實施 VRST+PBL 教學模式。教學時老師通過提出問題的方式將教學內容傳遞給學員，并引導學員采取適合自身的方式進行自主學習。實施順序：① 指導老師列出大綱，根據大綱及具體教學內容整理問題，主要問題是否符合實際、是否能夠由學員自主學習后解決，學員通過查閱資料或借助網絡首先解決部分問題。② 組織學員以小組的學習方式，并依次使用虛擬現實模擬一體機（生產廠家：深圳微鯨科技有限公司，型號：X1，屏幕尺寸：5.7”2K，
對照組實施傳統的教學模式，由老師使用投影儀統一播放有關膝關節常見疾病、膝關節鏡的器械說明及使用方法、不同膝關節疾病關節鏡使用方法等教學視頻，再借助課件逐一進行講解。老師借助由寧波柳葉刀醫療科技有限公司提供的膝關節腔鏡教學人體模型進行模擬操作，操作的過程中及時為學員講解難懂點、易混點等，講解完成后再由學員自主分組后依次使用模型進行訓練、討論、學習。
1.3 考核方式
1.3.1 客觀考核成績
在完成培訓后的 1 周內，組織所有學員進行考核，成績包括理論成績和操作成績。① 理論成績：卷面包含 25 道選擇題以及 10 道問答題，滿分 100 分，達 80 分為合格，90 分以上為優秀；② 操作成績：考核時學員單獨進行操作，由考核老師對學員的操作完成質量、規范度進行現場打分，滿分 10 分，達 6 分為合格，8 分以上為優秀。對兩組學員的理論成績和操作成績分別進行對比。
1.3.2 教學效果反饋
教學結束后，學員統一自主回答自制的調查問卷，以進行教學反饋。該問卷包括教學積極性、教學滿意度、三維空間感以及虛擬現實轉換程度，每項 10 分，總分 40 分，達 25 分為效果良好，32 分以上為效果優。
1.4 統計學方法
使用 SPSS 25.0 軟件進行分析處理。年齡、客觀考核成績以及教學效果反饋評分等計量資料使用均數±標準差表示，兩組對比使用 t 檢驗；性別、學員類型、學歷水平等計數資料使用人數來表示，兩組對比使用χ2 檢驗。雙側檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 兩組學員一般情況對比
研究組和對照組學員基本情況見表1。兩組學員基本情況差異無統計學意義（P>0.05）。
表1
兩組學員基礎情況對比
2.2 兩組學員客觀考核成績的對比
兩組學員的平均理論成績對比差異無統計學意義（P>0.05），研究組學員的操作成績高于對照組學員，差異有統計學意義（P<0.05），見表2。
表2
兩組學員客觀考核成績的對比（x±s，分）
2.3 兩組學員教學效果反饋的對比
研究組學員的教學積極性、教學滿意度、三維空間感以及虛擬現實轉換程度評分均高于對照組學員，差異有統計學意義（P<0.05），見表3。
表3
兩組學員教學效果反饋的對比（x±s，分）
3 討論
關節鏡是由光鏡頭、光源、監視器、鏡下手術器械、刨削系統等組成的一種光學儀器，能直觀地將患者關節內部的組織結構和病情病理變化顯示在監視器上，同時操作者能利用關節鏡對病灶直接進行治療，因此相較于傳統的關節切開治療對患者的傷害更小且對于操作者而言能夠更準確地進行治療，是目前臨床中診斷和治療關節疾病的一種較好方式[3-4]。膝關節是人體最大的關節且對人體有較強的支撐作用，因此成為關節鏡技術的首選部位。
在對學員進行教學時，實踐操作是非常重要的部分。學員在初次接觸到某項新技術時，首先接觸到書本中生硬的知識，若僅僅接受來自書本中的知識會出現操作能力弱、立體空間感差等現象，對知識的理解易停留在表面，無法進一步深入理解，導致教學質量不盡如人意[5]。特別是關節鏡的操作對于操作者協調能力要求極高，需要通過反復的實踐練習來提高技能水平。傳統的教學模式主要是通過老師大量的講解、模型示范或標本練習來進行，其最明顯的弊端是學員主動學習的主觀能動性低，出現不愿主動思考問題、在模擬訓練過程中常常不會提出問題等現象，不利于學員的學習[6-7]。長此以往，學員的自信心不足、學習的主觀能動性下降、教與學不能相長，最終造成在臨床實踐過程中實際操作能力低、在操作過程中解決突發情況的能力欠缺，進而延長了學員的學習時間，顯然不能適應現行醫療環境的對關節鏡技術擁有者的大量需求。
本研究將新興技術 PBL 與 VRST 教學方式相結合，最終結果為：兩組學員的平均理論成績對比無差異，研究組學員的 3 個部分操作考核平均成績均高于對照組學員，且研究組學員對教學積極性、教學滿意度、三維空間感以及虛擬現實轉換程度評分均高于對照組，差異具有統計學意義。PBL 通過將教學內容轉換為問題的方式，鼓勵學員自主探究、學習，改變了過去的被動學習的模式，由被動模式轉為主動學習的模式，學員學習的主觀能動性大大提高[8]。學員的知識生成經歷自主探究、合作交流的過程，這個過程可幫助學員深刻意識到知識的實際應用價值，同時能夠充分培養學員的問題意識以及探索創新的意識。在教學的過程中充分尊重每位成員的個性需要，由學員獨立自主地去完成學習，教師作為旁聽者、引導者、組織者，能夠更好地讓學員在教學中發揮自己所長，培養自已所能[9-10]。在教學后期鼓勵、組織學員進行小組學習有利于為每位學員創造平等參與的機會，學員共同解決問題時，一方面能夠加深對知識的滲透，一方面能夠提高學員團隊合作的能力。VRST 能夠根據實際需要擴展或壓縮時間、空間，給人以直觀、形象的展示，使學員獲得的不再是抽象的、概念上的認知[11]。蔣仕林等[12]提出，關節鏡 VRST 能夠通過視、聽雙重感官刺激，有效提高學員的學習效率。將該技術應用于關節鏡實踐教學中時，學員可在虛擬模擬技術系統上觀察專家手術過程，也可重復進行練習。虛擬手術使得手術培訓的時間大為縮短，同時減少了對昂貴的實驗對象的需求，并且由于虛擬手術系統可為操作者提供一個極具真實感和沉浸感的訓練環境，能夠提高學員的臨場感、減少學員后期進行實際操作時的陌生感[13]。
綜上所述，VRST 聯合 PBL 模式能夠顯著提高學員對關節鏡的操作能力，并且激起學員的主觀學習能力，達到提高教學效果的目的，值得在教學中廣泛使用。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
