引用本文： 王默进, 李伟, 王瑞. 虚拟现实模拟训练联合以问题为基础的教学在膝关节镜教学中的应用. 华西医学, 2024, 39(9): 1474-1477. doi: 10.7507/1002-0179.202403159 复制
关节镜技术是一种微创的内镜检查和治疗手段，因其创口小、恢复快的优势被广泛应用于运动类疾病的治疗中。随着人们健康意识的升高，自主参与运动的人数不断上升，运动性损伤患者数量也逐步攀升，对运动医学亚专业医生的需求同样在增长[1]。关节镜技术对医生的操作技能要求非常高，学习周期较长，导致熟练掌握该技术的医生供不应求。传统的教学模式侧重于对理论的传授，因此无法满足关节镜对操作技能的需求。虚拟现实模拟技术（virtual reality simulation technology, VRST）是一项引领科技前沿的实用技术。其核心在于强大的仿真能力，采用高度逼真的人机交融，模拟真实临床场景，可训练并提高操作者的感知及操纵能力。国外有部分医院已将该技术运用于对医学生的操作教学并取得良好的教学效果，但我国采用该技术的仍尚少见[2]。以问题为基础的教学（problem-based learning, PBL）是以问题为核心、学生主导、多元化评价为特点的教学方法，将学生置于解决问题的实际情境中，引导学生主动思考、探究和解决问题，促进学生知识、技能和能力的全面发展。然而，目前鲜有将 VRST 结合 PBL 应用于内镜特别是关节镜培训的相关研究。基于临床培训需要，亟需提高关节镜培训效率。本研究将运动医学亚专业的重点部位膝关节作为研究部位，把 VRST 与 PBL 模式相结合，旨在提升医学生主动发现问题、解决问题的能力以及对膝关节镜的操作能力。
1 对象与方法
1.1 研究对象
回顾性选取 2021 年 6 月—2022 年 6 月于四川省骨科医院脊柱骨科运动医学亚专业学习的 76 名专业学员的教学资料，按照所接受的教学模式不同分为研究组和对照组，每组各 38 名。纳入标准：① 运动医学亚专业骨科医师；② 取得职业医师资格证书；③ 入职时间超过 1 个月。排除标准：① 在研究期间缺席时间超过 3 d；② 在此前接受过关节镜相关的学习或培训。
1.2 教学方法
1.2.1 第 1 阶段
所有学员共同接受由同一组授课老师为期 1 周的理论培训，理论知识包括膝关节病理生理结构、关节镜技术理论、关节镜技术发展、关节镜应用技术等。在理论培训结束后由授课老师统一出题，采用卷面答题的方式对学员理论知识的掌握程度进行考核。
1.2.2 第 2 阶段
研究组实施 VRST+PBL 教学模式。教学时老师通过提出问题的方式将教学内容传递给学员，并引导学员采取适合自身的方式进行自主学习。实施顺序：① 指导老师列出大纲，根据大纲及具体教学内容整理问题，主要问题是否符合实际、是否能够由学员自主学习后解决，学员通过查阅资料或借助网络首先解决部分问题。② 组织学员以小组的学习方式，并依次使用虚拟现实模拟一体机（生产厂家：深圳微鲸科技有限公司，型号：X1，屏幕尺寸：5.7”2K，
对照组实施传统的教学模式，由老师使用投影仪统一播放有关膝关节常见疾病、膝关节镜的器械说明及使用方法、不同膝关节疾病关节镜使用方法等教学视频，再借助课件逐一进行讲解。老师借助由宁波柳叶刀医疗科技有限公司提供的膝关节腔镜教学人体模型进行模拟操作，操作的过程中及时为学员讲解难懂点、易混点等，讲解完成后再由学员自主分组后依次使用模型进行训练、讨论、学习。
1.3 考核方式
1.3.1 客观考核成绩
在完成培训后的 1 周内，组织所有学员进行考核，成绩包括理论成绩和操作成绩。① 理论成绩：卷面包含 25 道选择题以及 10 道问答题，满分 100 分，达 80 分为合格，90 分以上为优秀；② 操作成绩：考核时学员单独进行操作，由考核老师对学员的操作完成质量、规范度进行现场打分，满分 10 分，达 6 分为合格，8 分以上为优秀。对两组学员的理论成绩和操作成绩分别进行对比。
1.3.2 教学效果反馈
教学结束后，学员统一自主回答自制的调查问卷，以进行教学反馈。该问卷包括教学积极性、教学满意度、三维空间感以及虚拟现实转换程度，每项 10 分，总分 40 分，达 25 分为效果良好，32 分以上为效果优。
1.4 统计学方法
使用 SPSS 25.0 软件进行分析处理。年龄、客观考核成绩以及教学效果反馈评分等计量资料使用均数±标准差表示，两组对比使用 t 检验；性别、学员类型、学历水平等计数资料使用人数来表示，两组对比使用χ2 检验。双侧检验水准 α=0.05。
2 结果
2.1 两组学员一般情况对比
研究组和对照组学员基本情况见表1。两组学员基本情况差异无统计学意义（P>0.05）。
表1
两组学员基础情况对比
2.2 两组学员客观考核成绩的对比
两组学员的平均理论成绩对比差异无统计学意义（P>0.05），研究组学员的操作成绩高于对照组学员，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。
表2
两组学员客观考核成绩的对比（x±s，分）
2.3 两组学员教学效果反馈的对比
研究组学员的教学积极性、教学满意度、三维空间感以及虚拟现实转换程度评分均高于对照组学员，差异有统计学意义（P<0.05），见表3。
表3
两组学员教学效果反馈的对比（x±s，分）
3 讨论
关节镜是由光镜头、光源、监视器、镜下手术器械、刨削系统等组成的一种光学仪器，能直观地将患者关节内部的组织结构和病情病理变化显示在监视器上，同时操作者能利用关节镜对病灶直接进行治疗，因此相较于传统的关节切开治疗对患者的伤害更小且对于操作者而言能够更准确地进行治疗，是目前临床中诊断和治疗关节疾病的一种较好方式[3-4]。膝关节是人体最大的关节且对人体有较强的支撑作用，因此成为关节镜技术的首选部位。
在对学员进行教学时，实践操作是非常重要的部分。学员在初次接触到某项新技术时，首先接触到书本中生硬的知识，若仅仅接受来自书本中的知识会出现操作能力弱、立体空间感差等现象，对知识的理解易停留在表面，无法进一步深入理解，导致教学质量不尽如人意[5]。特别是关节镜的操作对于操作者协调能力要求极高，需要通过反复的实践练习来提高技能水平。传统的教学模式主要是通过老师大量的讲解、模型示范或标本练习来进行，其最明显的弊端是学员主动学习的主观能动性低，出现不愿主动思考问题、在模拟训练过程中常常不会提出问题等现象，不利于学员的学习[6-7]。长此以往，学员的自信心不足、学习的主观能动性下降、教与学不能相长，最终造成在临床实践过程中实际操作能力低、在操作过程中解决突发情况的能力欠缺，进而延长了学员的学习时间，显然不能适应现行医疗环境的对关节镜技术拥有者的大量需求。
本研究将新兴技术 PBL 与 VRST 教学方式相结合，最终结果为：两组学员的平均理论成绩对比无差异，研究组学员的 3 个部分操作考核平均成绩均高于对照组学员，且研究组学员对教学积极性、教学满意度、三维空间感以及虚拟现实转换程度评分均高于对照组，差异具有统计学意义。PBL 通过将教学内容转换为问题的方式，鼓励学员自主探究、学习，改变了过去的被动学习的模式，由被动模式转为主动学习的模式，学员学习的主观能动性大大提高[8]。学员的知识生成经历自主探究、合作交流的过程，这个过程可帮助学员深刻意识到知识的实际应用价值，同时能够充分培养学员的问题意识以及探索创新的意识。在教学的过程中充分尊重每位成员的个性需要，由学员独立自主地去完成学习，教师作为旁听者、引导者、组织者，能够更好地让学员在教学中发挥自己所长，培养自已所能[9-10]。在教学后期鼓励、组织学员进行小组学习有利于为每位学员创造平等参与的机会，学员共同解决问题时，一方面能够加深对知识的渗透，一方面能够提高学员团队合作的能力。VRST 能够根据实际需要扩展或压缩时间、空间，给人以直观、形象的展示，使学员获得的不再是抽象的、概念上的认知[11]。蒋仕林等[12]提出，关节镜 VRST 能够通过视、听双重感官刺激，有效提高学员的学习效率。将该技术应用于关节镜实践教学中时，学员可在虚拟模拟技术系统上观察专家手术过程，也可重复进行练习。虚拟手术使得手术培训的时间大为缩短，同时减少了对昂贵的实验对象的需求，并且由于虚拟手术系统可为操作者提供一个极具真实感和沉浸感的训练环境，能够提高学员的临场感、减少学员后期进行实际操作时的陌生感[13]。
综上所述，VRST 联合 PBL 模式能够显著提高学员对关节镜的操作能力，并且激起学员的主观学习能力，达到提高教学效果的目的，值得在教学中广泛使用。
利益冲突：所有作者声明不存在利益冲突。
关节镜技术是一种微创的内镜检查和治疗手段，因其创口小、恢复快的优势被广泛应用于运动类疾病的治疗中。随着人们健康意识的升高，自主参与运动的人数不断上升，运动性损伤患者数量也逐步攀升，对运动医学亚专业医生的需求同样在增长[1]。关节镜技术对医生的操作技能要求非常高，学习周期较长，导致熟练掌握该技术的医生供不应求。传统的教学模式侧重于对理论的传授，因此无法满足关节镜对操作技能的需求。虚拟现实模拟技术（virtual reality simulation technology, VRST）是一项引领科技前沿的实用技术。其核心在于强大的仿真能力，采用高度逼真的人机交融，模拟真实临床场景，可训练并提高操作者的感知及操纵能力。国外有部分医院已将该技术运用于对医学生的操作教学并取得良好的教学效果，但我国采用该技术的仍尚少见[2]。以问题为基础的教学（problem-based learning, PBL）是以问题为核心、学生主导、多元化评价为特点的教学方法，将学生置于解决问题的实际情境中，引导学生主动思考、探究和解决问题，促进学生知识、技能和能力的全面发展。然而，目前鲜有将 VRST 结合 PBL 应用于内镜特别是关节镜培训的相关研究。基于临床培训需要，亟需提高关节镜培训效率。本研究将运动医学亚专业的重点部位膝关节作为研究部位，把 VRST 与 PBL 模式相结合，旨在提升医学生主动发现问题、解决问题的能力以及对膝关节镜的操作能力。
1 对象与方法
1.1 研究对象
回顾性选取 2021 年 6 月—2022 年 6 月于四川省骨科医院脊柱骨科运动医学亚专业学习的 76 名专业学员的教学资料，按照所接受的教学模式不同分为研究组和对照组，每组各 38 名。纳入标准：① 运动医学亚专业骨科医师；② 取得职业医师资格证书；③ 入职时间超过 1 个月。排除标准：① 在研究期间缺席时间超过 3 d；② 在此前接受过关节镜相关的学习或培训。
1.2 教学方法
1.2.1 第 1 阶段
所有学员共同接受由同一组授课老师为期 1 周的理论培训，理论知识包括膝关节病理生理结构、关节镜技术理论、关节镜技术发展、关节镜应用技术等。在理论培训结束后由授课老师统一出题，采用卷面答题的方式对学员理论知识的掌握程度进行考核。
1.2.2 第 2 阶段
研究组实施 VRST+PBL 教学模式。教学时老师通过提出问题的方式将教学内容传递给学员，并引导学员采取适合自身的方式进行自主学习。实施顺序：① 指导老师列出大纲，根据大纲及具体教学内容整理问题，主要问题是否符合实际、是否能够由学员自主学习后解决，学员通过查阅资料或借助网络首先解决部分问题。② 组织学员以小组的学习方式，并依次使用虚拟现实模拟一体机（生产厂家：深圳微鲸科技有限公司，型号：X1，屏幕尺寸：5.7”2K，
对照组实施传统的教学模式，由老师使用投影仪统一播放有关膝关节常见疾病、膝关节镜的器械说明及使用方法、不同膝关节疾病关节镜使用方法等教学视频，再借助课件逐一进行讲解。老师借助由宁波柳叶刀医疗科技有限公司提供的膝关节腔镜教学人体模型进行模拟操作，操作的过程中及时为学员讲解难懂点、易混点等，讲解完成后再由学员自主分组后依次使用模型进行训练、讨论、学习。
1.3 考核方式
1.3.1 客观考核成绩
在完成培训后的 1 周内，组织所有学员进行考核，成绩包括理论成绩和操作成绩。① 理论成绩：卷面包含 25 道选择题以及 10 道问答题，满分 100 分，达 80 分为合格，90 分以上为优秀；② 操作成绩：考核时学员单独进行操作，由考核老师对学员的操作完成质量、规范度进行现场打分，满分 10 分，达 6 分为合格，8 分以上为优秀。对两组学员的理论成绩和操作成绩分别进行对比。
1.3.2 教学效果反馈
教学结束后，学员统一自主回答自制的调查问卷，以进行教学反馈。该问卷包括教学积极性、教学满意度、三维空间感以及虚拟现实转换程度，每项 10 分，总分 40 分，达 25 分为效果良好，32 分以上为效果优。
1.4 统计学方法
使用 SPSS 25.0 软件进行分析处理。年龄、客观考核成绩以及教学效果反馈评分等计量资料使用均数±标准差表示，两组对比使用 t 检验；性别、学员类型、学历水平等计数资料使用人数来表示，两组对比使用χ2 检验。双侧检验水准 α=0.05。
2 结果
2.1 两组学员一般情况对比
研究组和对照组学员基本情况见表1。两组学员基本情况差异无统计学意义（P>0.05）。
表1
两组学员基础情况对比
2.2 两组学员客观考核成绩的对比
两组学员的平均理论成绩对比差异无统计学意义（P>0.05），研究组学员的操作成绩高于对照组学员，差异有统计学意义（P<0.05），见表2。
表2
两组学员客观考核成绩的对比（x±s，分）
2.3 两组学员教学效果反馈的对比
研究组学员的教学积极性、教学满意度、三维空间感以及虚拟现实转换程度评分均高于对照组学员，差异有统计学意义（P<0.05），见表3。
表3
两组学员教学效果反馈的对比（x±s，分）
3 讨论
关节镜是由光镜头、光源、监视器、镜下手术器械、刨削系统等组成的一种光学仪器，能直观地将患者关节内部的组织结构和病情病理变化显示在监视器上，同时操作者能利用关节镜对病灶直接进行治疗，因此相较于传统的关节切开治疗对患者的伤害更小且对于操作者而言能够更准确地进行治疗，是目前临床中诊断和治疗关节疾病的一种较好方式[3-4]。膝关节是人体最大的关节且对人体有较强的支撑作用，因此成为关节镜技术的首选部位。
在对学员进行教学时，实践操作是非常重要的部分。学员在初次接触到某项新技术时，首先接触到书本中生硬的知识，若仅仅接受来自书本中的知识会出现操作能力弱、立体空间感差等现象，对知识的理解易停留在表面，无法进一步深入理解，导致教学质量不尽如人意[5]。特别是关节镜的操作对于操作者协调能力要求极高，需要通过反复的实践练习来提高技能水平。传统的教学模式主要是通过老师大量的讲解、模型示范或标本练习来进行，其最明显的弊端是学员主动学习的主观能动性低，出现不愿主动思考问题、在模拟训练过程中常常不会提出问题等现象，不利于学员的学习[6-7]。长此以往，学员的自信心不足、学习的主观能动性下降、教与学不能相长，最终造成在临床实践过程中实际操作能力低、在操作过程中解决突发情况的能力欠缺，进而延长了学员的学习时间，显然不能适应现行医疗环境的对关节镜技术拥有者的大量需求。
本研究将新兴技术 PBL 与 VRST 教学方式相结合，最终结果为：两组学员的平均理论成绩对比无差异，研究组学员的 3 个部分操作考核平均成绩均高于对照组学员，且研究组学员对教学积极性、教学满意度、三维空间感以及虚拟现实转换程度评分均高于对照组，差异具有统计学意义。PBL 通过将教学内容转换为问题的方式，鼓励学员自主探究、学习，改变了过去的被动学习的模式，由被动模式转为主动学习的模式，学员学习的主观能动性大大提高[8]。学员的知识生成经历自主探究、合作交流的过程，这个过程可帮助学员深刻意识到知识的实际应用价值，同时能够充分培养学员的问题意识以及探索创新的意识。在教学的过程中充分尊重每位成员的个性需要，由学员独立自主地去完成学习，教师作为旁听者、引导者、组织者，能够更好地让学员在教学中发挥自己所长，培养自已所能[9-10]。在教学后期鼓励、组织学员进行小组学习有利于为每位学员创造平等参与的机会，学员共同解决问题时，一方面能够加深对知识的渗透，一方面能够提高学员团队合作的能力。VRST 能够根据实际需要扩展或压缩时间、空间，给人以直观、形象的展示，使学员获得的不再是抽象的、概念上的认知[11]。蒋仕林等[12]提出，关节镜 VRST 能够通过视、听双重感官刺激，有效提高学员的学习效率。将该技术应用于关节镜实践教学中时，学员可在虚拟模拟技术系统上观察专家手术过程，也可重复进行练习。虚拟手术使得手术培训的时间大为缩短，同时减少了对昂贵的实验对象的需求，并且由于虚拟手术系统可为操作者提供一个极具真实感和沉浸感的训练环境，能够提高学员的临场感、减少学员后期进行实际操作时的陌生感[13]。
综上所述，VRST 联合 PBL 模式能够显著提高学员对关节镜的操作能力，并且激起学员的主观学习能力，达到提高教学效果的目的，值得在教学中广泛使用。
利益冲突：所有作者声明不存在利益冲突。
