醫學教育計算機和傳統教育資源效果分析

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了醫學教育計算機和傳統教育資源效果分析范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

【摘要】目的基于計算機或虛擬現實的醫學教育（尤其是解剖課程）的比重在逐年增加。然而，目前仍缺乏對基于計算機和傳統教學方式有效性的比較。本研究重點關注了3種解剖學授課方式的有效性：1）虛擬現實模型組；2）靜態圖像組；3）三維實體模型組。方法本對照研究總共納入45名本科生（每組n=15），通過10分鐘的講授和學習，考察學生學習20個不同骨盆解剖結構的效果。學習效果考核指標主要基于尸體骨盆并由25個簡答題構成（15個名詞解釋，10個功能問題）。所有受試者均接受一項簡單的空間能力測試（mentalrotationstest，MRT），作為后續數據分析的協變量。采用重復檢驗方差分析法進行數據統計。結果在名詞解釋問題方面，三維實體模型組的教學效果（73%）顯著優于靜態圖像組（52%）和虛擬現實組（55%）（P＜0.001）。在功能問題方面，3組之間無顯著統計學差異（P＞0.05）。結論相比于傳統教學資源，基于虛擬現實的醫學教育沒有顯著優勢。

【關鍵詞】虛擬現實；解剖學；教育資源；醫學教育；計算機資源；傳統資源

臨床醫學教育尤其是解剖學課程主要依賴尸體標本[1]。然而，許多教育機構正在將基于計算機的模式納入其課程?；谟嬎銠C的教育資源（computer-basedresources，CBR）不需要像尸體標本一樣需要大量的金錢和空間來維護，而且可以在任何時間或地點進行自學。盡管CBR越來越流行，但分配給解剖的時間卻在緩慢減少。一些機構已經將尸體標本操作完全從課程中刪除。這一決定部分是基于計算機教學工具的可用性和便利性。《AnatomicalSciencesEducation》雜志上的一項研究指出[2]，解剖學教學的未來必須更多地依靠解剖室外的可視化輔助手段，因為訪問基于網絡的計算機輔助教學資源的學生在考試中的得分明顯高于那些從未訪問過在線內容的學生。有廣泛證據表明，系統的干預（無論是哪種媒介）總會比不干預具有好的學習效果[3]。然而，與其他干預措施相比，CBR提供同等或更好的學習能力的證據還不足。鑒于支持CBR證據存在缺陷，有解剖學家質疑計算機課程的有效性，認為“傳統”的解剖學教學方法是必不可少。目前關于解剖學教育和課程結構設計的重要決定，更多的是基于本能和傳統，而不是基于證據[4]?；诖耍菊撐难芯苛擞嬎銠C虛擬現實解剖學學習與靜態圖像學習相比，是否具有真正的學習優勢。更重要的是，我們還比較了基于計算機與基于實體三維塑料模型學習模式的效果。為控制研究的偏倚，本研究采用尸體標本進行學習效果測試。

1資料與方法

1.1資料本研究

通過校園網站、海報和社交網絡媒體招募，納入45名（男22名，女23名）在高中和大學都沒有解剖學課程的學生。受試者首先接受標準化心理旋轉測試（mentalrotationstest，MRT）。該測試由四組五個圖形（原始方塊圖形、兩個正確旋轉和兩個錯誤旋轉）組成，作為視覺空間能力的測量。受試者被隨機分為3組學習骨盆解剖學：1）虛擬現實模型組；2）靜態圖像組；3）三維實體模型組。所有受試者都有一個學習開始階段的準備期，以便學生能夠熟悉格式和軟件。

1.2方法

三維實體模型組（n=15）基于骨盆的塑料模型（帶韌帶的女性骨盆，marcussommermodellegmbh，Coburg，德國）學習。受試者可根據需要舉起和旋轉模型。靜態圖像組（n=15）由六張在幻燈演示文稿中繪制的塑料模型視圖組成。受試者可以自行循環瀏覽視圖。虛擬現實組（n=15）由CT掃描重建骨盆三維彩色圖像。受試者可以通過鼠標點擊和拖動在水平和垂直平面上旋轉三維圖像。對于上述三種模型，都有字母標簽顯著標識在模型對應解剖結構上。受試者可通過紙質版的目錄查詢這些字母標簽的含義。受試者有10分鐘的時間研究20個骨盆解剖特征的位置。這一時間限制是為受試者提供一個緊張的學習環境，更好地闡明不同學習模式之間的差異。如果不限定時間，學習者可能會在所有模式的學習中都表現良好，因此降低本研究的總體效應。

1.3評價標準

完成學習階段后，受試者接受在尸體骨盆標本上的25項測試。測試包括15個名詞解釋題和10個功能題。名詞解釋要求受試者說出尸體骨盆上的標簽所代表的解剖結構。功能問題需要從結構的位置和形式以及對空間關系的認識來解釋功能。功能性問題中常見的主題包括骨骼和韌帶的受力方式以及結構活動對外力的反應。在測試階段沒有時間限制，以減少對較難的功能性問題的偏倚。

1.4統計學分析

采用重復測量方差分析法ANOVA進行數據分析，將名詞解釋與功能問題百分比得分作為重復測量，以檢驗組間差異。使用ANCOVA分別檢驗組間在名詞解釋和功能問題上的差異，以及空間能力和性別因素對差異的作用效應。

2結果

受試者的人口學數據統計見（表1）。盡管與其他兩組相比，靜態圖像組中女性更多，但總體而言，受試者男性和女性比例基本相當。大多數學生（80%）都是理工科專業的學生。以名詞解釋和功能問題的得分作為重復測量變量，MRT為協變量的初步統計分析顯示，學習形式對學習效果有顯著的影響（F=8.32，P＜0.01）。學習模式和學習效果之間具有顯著關聯性（F=9.85，P＜0.001）。為了進一步探討這種相互關聯性，我們分別研究了學習模式對名詞解釋問題得分和功能問題得分的影響。三維實體塑料模型組在名詞解釋問題上的得分（平均分為73%）明顯高于靜態圖像組（52%）和虛擬現實組（55%），F=8.84，P＜0.001。我們發現三組在功能問題上的得分沒有統計學差異（F=1.35，P=0.31）。見（圖1）。男性在空間能力測試上的平均得分為（11.9±3.82）分，略高于女性的（9.58±4.65）分，但這一差異并不顯著（P＞0.05）。為了驗證性別對學習效果的影響，我們進行了包括空間能力和性別的分析。對于名詞解釋問題，空間能力的影響非常顯著（F=17.2，P＜0.001），而性別和性別×空間能力對學習效果的影響不顯著。男性比女性在靜態圖像模式學習下表現相對較好，而在虛擬模式下表現則大致相同。女性比男性在三維實體塑料模型學習下表現較好。

3討論

我們的研究結果表明，對比3種學習模型對骨盆解剖學學習效果的影響，三維實體模式比計算機模式更有效?；谌S實體模型學習模式的優勢在統計學和教育學上都是顯著的。相比之下，靜態圖像組和虛擬現實組之間沒有差異。這說明基于二維圖片和基于虛擬現實計算機模型的學習效果相當。本研究結果與之前的研究結果一致[5]。然而，與這些研究不同，本研究使用了在受試者控制下完全可操作的虛擬現實模型。此外，另一項研究也表明，使用三維塑料物理模型學習的學生相比于無論使用虛擬現實計算機模型還是使用教科書的學生，都表現得更好（分別為86%對63%和64%）[6-7]?；谔摂M現實模式的學習模式沒有顯示出優于教科書的優勢。本研究結果可以用認知負荷理論來解釋。認知負荷理論認為人類只有有限的工作記憶可用于新的學習任務[8]。學習方式本身固有的外來負荷可能是導致我們學習成績差異的原因。靜態圖像組的受試者必須投入認知資源，從提供的二維圖片推斷骨盆的三維結構。虛擬現實組的受試者盡管能夠像實體模型一樣旋轉骨盆圖像，但仍在從電腦屏幕上的一系列二維圖片中學習。雖然三維圖像提供了旋轉和陰影產生的深度錯覺，但它仍然缺乏立體感的空間來構建一個實體骨盆[9]。因此，基于三維實體模式的教學比基于計算機的模式更為有效。此外，本研究發現在名詞解釋問題上，空間能力和最終的學習效果之間有很強的相關性。本研究結果同目前文獻報道一致[10]。在這些研究中提到，空間能力不僅是測試得分的一個強有力的預測因子，而且還是影響醫學院解剖學課程長期表現的重要因素。本研究還發現，女性在三維實體模型組中表現更好，而在靜態圖像組中表現更差。這是一個值得關注的問題。一種解釋是，從三維實體模型學習中不涉及任何“心理”旋轉，因為模型可以物理旋轉。相反，靜態圖像組對空間能力的依賴性最大，而女性的空間能力表現較男性略差。

4結論

基于三維實體解剖學模型的解剖學學習模式優于計算機模型。我們的發現與公眾普遍的認識相矛盾，即基于計算機模式的更大的控制性和互動性應該促成更好的學習效果。盡管基于計算機的學習模式可以對學習結果產生積極的影響，但與物理模型相比，它們似乎有很大的局限性，特別是對于空間能力較低的學生。

參考文獻

[3]蔡洪濤，王巧玲，黃和.基于虛擬現實技術的解剖學實驗仿真教學軟件的研制[J].科技傳播，2019，11（17）：128-129.

[4]葉德興.數字化人體圖像和三維模型對解剖教學質量的影響觀察[J].醫學理論與實踐，2019，15（3）：2494-2496.

[5]韓鋒.3D解剖圖像和影像學三維圖像在解剖教學中的應用[J].影像研究與醫學應用，2018，8（2）：65-66.

[6]鄭婷娜.數字化技術在人體解剖學教學中的應用探析[J].考試周刊，2018，9（9）：121.

[7]王亞維.關于數字化技術在人體解剖學教學中的運用分析[J].臨床醫藥文獻電子雜志，2018，3（15）：179.

[8]王燦彪.數字化可視人體在解剖學教學中的應用初探[J].現代職業教育，2019，3（2）：32-33.

[9]侯捷，李日倫.多點觸控虛擬解剖系統在解剖實訓教學中的應用初探[J].衛生職業教育，2019，5（16）：64-65.

[10]于振海，徐寧，王志強，等.局部解剖學混合教學模式效果探討[J].解剖學雜志，2019，2（1）：100-102.

作者：聶涌 單位：四川大學華西醫院骨科