基于计算机仿真技术骨科教学研究（章亚东）.pdf

2015.17科技论坛158基于计算机仿真技术骨科教学研究章亚东 （解放军总医院第一附属医院骨科， 北京，100048）摘要 ： 将计算机仿真技术充分应用在骨科教学中， 可为骨科教学提供更多创造性和可能性。 教学实践经验表明， 计算机仿真技术能够为教学活动提供技术性指导， 可收到良好教学效果。关键词 ： 计算机仿真技术 ； 骨科教学 ； 教学设计 Teaching research based on computer simulation technologyZhang Yadong (The First Affiliated Hospital of General Hospital of PLA, Beijing，100048)Abstract ： The full use of computer simulation technology in orthopedics teaching,providing more possibilities for creativity and orthopedic teaching.Teaching experience that computer simulation technology to provide technical guidance for the teaching and learning activities,to receive good teaching. Keywords ： computer simulation technology;orthopedic teaching;teaching design现阶段， 计算机技术已经渗透到人类社会生活的每个角落，各行各业发展皆离不开计算机技术的支持。 其中， 计算机仿真技术是一种仿真系统模型， 能够在一定条件下对教学模型开展动态实验。 将此种技术应用在骨科教学中， 同时结合传统教育教学方法， 能够快速拓展学生知识领域， 提高学生学习技能， 进而提高教学工作实效性。1 计算机仿真技术应用优势1.1 参数灵活数据加工效率较高计算机仿真技术的相关参数具有非常高的灵活性， 能够对骨科教学课程相关数据进行加工、 分析， 并对相关实验项目转变提供具有针对性的服务。 节约数据加工时间， 提高工作效率。1.2 技术运行稳定仿真技术接近实物计算机仿真技术运行过程中得到的数据具有较高的准确性，能够保证运行过程的稳定性及可靠性。 与实物模型相比， 计算机仿真技术更具应用价值， 不仅在于仿真技术更加接近实物， 更在于其制作费用较低， 能够重复使用， 且仿真技术能够发挥与实物展示相同的教学效果。2 计算机仿真技术在骨科教学中的应用将计算机仿真技术应用在骨科教学中， 要与传统教学方法充分结合， 才能收到更加良好的教学效果。 为此， 主张坚持将探究式学习作为前提， 同时兼具科学性思维， 为解决理论、 实践问题奠定基础。 为进一步探讨计算机仿真技术与传统教学方法相结合的教学效果， 选择某学院 2014 年度 100 名骨科学生作为观察对象， 将其中 50 名学生作为 1 组， 开展计算机仿真技术教学 + 传统教学方法， 其余 50 名学生作为 2 组， 单纯采用传统教学方法， 观察并比较两组学生学习效果， 进而总结计算机仿真技术在骨科教学中应用体会，1 组学生教学方法如下 ：2.1 开展教学活动2.1.1 设置教学情境 ： 按照骨科教学大纲， 临床骨科教学重点为主要骨折类型、 各种骨折类型发病机理等。 如果仅仅遵照传统教学方法， 这些教学内容只能依靠具有代表性的 X 线片来进行讲解， 或根据课本模式开展课程教授。 那么学生只能简单了解一些概念性的知识， 无法深入掌握骨折发病机理， 且缺乏立体形象的支撑， 学生创造性思维将得到很大程度上的抑制。 为此， 要求教师负责设置计算机仿真教学情境， 并根据学生实际学习情况开展教学。2.1.2 仿真课件制作 ： 为突破 X 线片讲解的局限性， 教师在开展教学时， 要将计算机仿真技术应用到教学活动中。 具体实施方法为 ： 搜集正常人体不同位置骨骼 CT 断层影像图， 采用有限元基本常识和逆向工程， 运用骨科医学教学专用建模软件对 CT断层影像图 （DICOM 格式） 进行读取。 同时， 采用阈值分割方法对股骨图像进行详细分割， 并使用面绘制算法对股骨、 股骨内部髓腔进行三维仿真模拟。 随后， 根据几何解剖状态， 采用 CAD 制图软件对股骨假体进行设计。2015.17科技论坛1592.1.3 优化教学设计 ： 在开展教学工作时， 还要对教学设计进行优化。 例如，“骨折” 教学设计为例， 在仿真课件制作上， 不仅综合有限元基本常识及分析模块， 还通过模拟不同应力状态下人体骨骼的主要受力情况， 进而进行正确计算。 同时， 采用后不同颜色对其进行定义和分布， 进而清晰、 直观的展示出各个位置骨骼受力分布情况， 帮助学生理解骨折好发位置及其力学机制， 进一步掌握骨折疾病外科诊疗规律， 为未来临床实践工作夯实基础。另外， 教师要适时对阶段性学习成果进行详细归纳， 并要求学生将计算机仿真技术所学知识及成果在小组中展示。 指导教师可组织答辩活动， 通过讨论、 交流等方式使学生进一步深化抽象的骨科教学知识。2.1.4 教学效果评价 ： 开展实验操作， 进一步加深学生对计算机仿真技术下骨科知识的理解。 对教学过程、 教学效果进行归纳和总结， 帮助学生完善专业技能， 并牢固掌握仿真骨科教学模式及教学方法。 设计两份问卷， 分别对 1 组和 2 组学生学习成果进行调查。 要在课程开始前发放自我评定表， 主要填写内容为思维习惯、 创造性思维、 创新意识等。 课程结束后调查两种教学方法对学生学习的主要影响及学习体会。2.2 学习效果评价相关课程完成后， 对 1 组和 2 组学生进行问卷调查。 其中 1组 50 名学生均参与调查， 有效问卷为 50 份。2 组有 1 份调查问卷不符合规定， 予以作废， 有效问卷为 49 份， 结果见表 1。从表 1 中数据可以看出，1 组学生学习兴趣、 协调能力、 思维习惯、 沟通能力、 合作能力等方面均有显著提升， 且优于 2 组学生。3 计算机仿真技术在骨科教学中的应用效果从以上数据可以看出， 将计算机仿真技术应用在骨科教学中， 能够显著提高学生各方面能力。3.1 充分调动学生积极性兴趣是学生开展主动学习的内在驱动力， 采用计算机仿真技术立足于骨科教学实际， 结合学生兴趣、 爱好及性格特点， 合理设置教学情境。 仿真技术图文、 声像并茂， 在骨科教学中， 能够使充分调动起学生的各种感官， 同时组织学生在小组学习中进行合作学习， 改变以往单调枯燥的教学模式， 提高学生的学习兴趣， 因此能够提高学习积极性， 加深学生对骨科知识的理解与运用。3.2 完善教学形式在计算机仿真技术教学下， 学生可根据自身学习实际情况，来选择适合自己的学习内容。 通过合理分组确定学习目标， 能够不断完善学习方法。 教师适当加强指导， 明确教学目标， 并控制课堂讨论时间， 能够进一步完善教学形式， 进而提高学习效率。 同时， 教师根据学生对仿真教学的理解程度， 正确掌握时机， 引发新一轮讨论。 而后， 对课堂学习效果做出总结， 指导学生良性互动，使骨科教学更具针对性。3.3 教学更具针对性计算机仿真手段具有快节奏、 信息重复性， 将其应用在骨科教学中， 有利于节省教学时间， 提高教学效率。 同时， 能够增加师生间交流沟通， 教师可及时得到学生学习过程中的信息反馈， 从而了解学生学习效果。 在此基础上， 教师可根据不同层次学生， 采取具有针对性教学策略， 并对教学方法进行灵活调整， 提高教学实效性。4 计算机仿真技术应用注意事项4.1 突出教学难点与传统教学方法相结合传统教学方法更加强调教师的讲授， 学生是被动地接受过程， 很难真正融入教学中。 要充分利用计算机仿真教学的形象性、直观性， 通过巩固练习， 加深记忆， 进而将抽象知识具体化、 形象化， 淡化知识难点， 突出教学重点， 从而达到化难为简效果， 为学生掌握知识提供方便。 计算机仿真技术虽然能够改变传统教学枯燥无味的弊端， 进一步吸引学生的注意力。 但是， 若形成依赖， 这种 “照本宣科” 的教学方法就会逐渐成为另外一种固化教学模式。因此， 教师所准备仿真教学案例、 问题要具备典型性和代表性， 利用其在教学中的优势与传统教学方法相结合。4.2 开发新型教学方法学生在学习过程中， 不仅仅要牢固掌握骨科知识， 还要结合其他医学课程所学内容， 做到融会贯通。 开发新教学方法能够锻炼学生交流水平， 并不断提升语言表达能力， 且学生逻辑思维、 创造性思维也会潜移默化的得到增强。5 结束语表 1 1 组和 2 组学生学习效果比较（下转 161 页）2015.17科技论坛161教学教材并进行教学大纲的同步改革， 转变教学中教师的主导作用， 把填鸭式愚教改变为引导学习， 拓展学生的学习思路， 根据学生调研结果让学生讨论出就业的需求， 找出计算机专业学习的重点， 一是对计算机的操作使用及软件的开发， 二是运用计算机解决生产生活中的具体实际问题， 这都离不开对课本理论知识的上机实践。 教师可以要求学生根据这些实际对计算机操作的要求设计课题和作业任务， 让学生在日常的课堂学习中带着作业任务学习， 把理论知识在计算机实际使用操作中进行实践， 在实践中发现解决问题的方式方法， 增加学习的趣味性。2.2 改善计算机教学传统的课堂教学方式计算机专业的教师应该紧跟时代的发展步伐， 运用新的技术资源拓展教学， 例如把枯涩的理论知识制作成生动的 FLASH 动画， 在多媒体教师进行讲授， 并在动画中设计教学问题， 对学生进行提问， 可以鼓励学生成立学习小组对这些问题进行讨论， 根据不同的讨论结果进行真正的计算机操作实践验证， 让学生在自身计算机操作实践的过程中发现问题的解决方法， 一是可以加深对理论知识的理解记忆， 二是实现了计算机操作实践教学的科学性。 教师在计算机实践教学中引进竞争机制， 设计一些有针对性的计算机操作实践问题， 对问题的发现和解决进行时间竞赛， 对解决快速解决全面的小组同学给予学分奖励， 锻炼同学的计算机操作熟练度， 增加同学学习积极性的同时强化团队合作意识。 同学在计算机操作的实践过程中可以发现教材教学中未涉及的拓展问题， 对这些问题的解决可以丰富学生的实践经验， 对培养学生的创新能力有积极作用。2.3 根据就业需求优化考核方式计算机行业真正的需求是技术人员对计算机的操作水平以及使用计算机解决实际问题的能力。 这就要求学校改变传统的书面考试模式， 运用多元化的考核机制。 考核内容可以包括日常出勤率、 课堂表现、 作业完成情况、 自主课题的设计完成等多项内容， 这样的考核标准可以充分的反映学生的日常学习状况和学习实践能力， 促使学生在日常学习中建立良好的学习习惯、 保持学习的积极性 ； 教师可以利用教学资源和社会资源发现计算机技术可以解决的实际问题， 例如高科技的通讯手段、 酒店运营管理系统、 超市收银系统等类似需要计算机技术解决的实际生活生产问题， 可以带领学生对这些课题进行分析研究， 利用计算机的理论知识结合计算机的实践操作制作合适服务系统软件， 让学生认识到培养计算机操作实践能力和计算机应用解决问题的能力才是学习的重点， 为这些重点的学习付出更多的努力， 让自己成为合格的计算机专业人才。3 结束语综上所述， 在计算机教学中， 应该强化学生的中心地位， 根据社会计算机人才的需求特点来 “因材施教” ， 合理化计算机教材的编制、 教师的引导作用都是学生计算机操作实践活动的基础， 在计算机专业教学过程中， 要把任务驱动法融会贯通， 让学生在社会计算机人才需求的研究结果中寻找课题任务， 利用理论知识结合分组讨论并在计算机实践中解决任务课题， 产生浓厚的学习兴趣， 营造良好的学习氛围， 实现计算机操作能力、 利用计算机解决问题的能力提升， 成为符合社会要求的高素质计算机人才。参考文献1 钟銮彬 . 在计算机教学中如何培养学生实践能力 J. 科技信息 ,2013,15:314. 2 赵丽霞 , 金伟 . 高校计算机教学中注重培养学生的动手实践能力 J. 科技信息 ( 科学教研 ),2007,14:38. 3 郭丽 . 试论中职院校如何培养学生的计算机实践能力 J. 黑龙江科技信息 ,2013,32:143. 4 刘惠群 . 关于计算机教学中如何培养学生实践能力的思考与实践 J. 黑龙江科技信息 ,2003,09:110.（上接 159 页）骨科是医学临床重要学科， 为社会培养更多专业程度高、 实践能力强的复合型骨科人才具有现实意义， 因此要不断加强对骨科专业学生的培养。 基于计算机仿真技术在骨科教学中的突出作用， 教师应充分重视其在实际教学中的应用程度。 同时合理规划教学方案， 确定完善的教育教学目标， 并逐渐突破原有教学模式的桎梏， 提高骨科学生学习效率及教学质量， 实现骨科教学的专业化， 培养出更多全能型骨科临床医学人才。参考文献1 黄彦 . “项目驱动 + 情景模式 + 真实案例” 整合模式在本科生骨科教学中的应用 J. 现代医院，2011，02 （15）.2 王簕， 张志， 张亮， 等 .Mimics 数字化软件在临床骨科教学工作中的应用和体会 J. 中国医学教育技术， 2014， 20 （14） .3 谢肇， 李伟， 傅景曙， 等 . 虚拟现实技术在循证骨科教学中的应用 J. 局解手术学杂志，2014，24 （12）.4 邹俊.计算机仿真技术在骨科教学中的应用J.现代医学，2013，31 （13）.作者简介章亚东 （1965 年 -） ， 男 （汉族） ， 湖北武汉人， 博士学位， 解放军总医院第一附属医院骨科主任医师， 硕士生导师， 研究方向 ：骨科教学。