基于计算机仿真技术骨科教学研究(章亚东).pdf
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1、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 P
2、LA, 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 r
3、eceive 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
4、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
5、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
6、 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
7、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
8、。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。
9、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
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