1. 引言
口腔正畸学是口腔临床医学的一个重要分支学科，主要研究错𬌗畸形的病因机制、诊断及其预防和治疗。它的知识体系交错，内容复杂，学习内容与口腔解剖基础、口腔技工学、口腔材料、技工学及生物力学等各学科相关联，涵盖学科范围广，难点多，教学难度大。医学院校本科阶段的学习为未来的临床工作夯实基础，口腔正畸学对学生的逻辑思维、实践动手能力及总结理解能力要求较高。正畸实验教学是将理论课程转为临床实践的重要中间环节，对知识向技能的转化起到重要作用。
1931年美国Broadbent将X线技术引入正畸领域，通过影像资料反映头颅内部的解剖结构，头影测量知识对口腔正畸的发展起到重要作用。头影测量能让医生深入了解患者颅面内部情况，解析畸形实质，是正畸学错𬌗畸形诊断和设计的重要依据，是正畸临床的核心基础。根据以往的正畸实验教学调查，头影测量部分是学生最难以理解并记忆的部分，也是学生学习的难点[1]。对于正畸学生来说，正确定位头颅测量标志对于理解错𬌗畸形的诊断和制定正畸治疗计划是必要的。头影测量定点、测量和分析实验课程是确保正畸学生掌握头测技能的关键。长期以来，在传统的头影测量实践教学中，广泛使用的教学方法是在教师的指导下，学生使用硫酸纸在X线胶片上进行定点、描绘。在教学过程中，很多学生反映难以将解剖结构和投射定点、描记测量正确联系，测量繁琐不便记忆，因打印胶片无法调整对比度曝光度等参数，导致无法清晰辨别标志点等各种问题，而导致教学效率低下及学习效果不佳。然而，在过去的十几年里，一种以学生活动为中心的教育模式被提出，使大学教育逐渐摆脱传统的师生传递式手把手的教学方式，而采用一些更为新颖的教学策略，如计算机辅助学习以支持诊断和治疗计划方面的学习[2] [3]。目前，数字化工具逐渐被应用于口腔临床及教学工作中，发挥了重要作用[4]。在头影测量的教学中，Dolphin，Uceph等数字化头影测量软件，其具有多样化的功能界面，可以发挥精确调整侧位片的参数，使定点更为清晰准确的无纸化的精准优势等，获得了同学们的良好反馈[5] [6]。比如，目前较为常用的头影测量分析软件Uceph，它有一个新颖的头影测量训练模块，可以帮助正畸初学者在线学习头测追踪。对于没有经验的初学者，不能记住所有的标志点的位置，软件专门设计了追踪导航，将可能的定位标志点缩小到一个小圆圈内。它采用射击游戏的模式，每次点击定位到标志点，会根据追踪的准确性进行评分。如果分数足够高，用户将赢得喝彩和掌声，如果分数较低，用户将受到嘘声。Uceph的头测训练模块增加了声音效果和评分系统的追踪乐趣，并提供了定位每个标志点的帮助和详细指导[7]。因此很多教学研究表明，采用数字化头影测量工具进行教学，学生可以更加快速高效的完成头影测量的工作。数字化教学比传统教学，同学可获得更高的头测分数，利于提交教学效果[8]。
在课堂中践行多次的数字化教学之后，教育者开始反思数字化教学的不足之处。对于初学者而言，采用数字化软件定点与自动描绘结构轮廓可能导致同学形成工具依赖的隐患，学生在学习中侧重于数字化定点及自动测量，但当没有软件可用时，学生可能无法完成手绘测量。相较于数字化测量，传统手绘测量具有更利于学生在动手描绘的同时加深对颅面结构认识的优点。因此，教师在头影测量实践教学中，思考对如何将数字化工具与传统课堂有效结合，使正畸初学者进行高效学习，是我们在教学改革中应该继续优化探索的[9]。在本教学实践过程中，我们充分利用线上线下等灵活多样的教育形式，开展了教育数字化与传统课堂结合的尝试，思考如何将数字技术和学科教学更好地融合，以进一步提高教学质量。
2. 研究对象及研究方法
2.1. 研究对象
选择山东大学口腔医学院2018级口腔临床医学专业本科学生为研究对象，共77人。所有学生均先完成头影测量的理论课学习，具备基本的头颅测量知识。
2.2. 研究方法
2.2.1. 教学材料准备
X线头颅侧位片，硫酸纸，HB铅笔，三角板，观片灯箱，数字化头影测量软件(Uceph AI/在线版，Dolphin Imaging 11.95 Premium)，PowerPoint。
2.2.2. 教学实施
该实践课程是口腔正畸学实验课程的一部分，在课程体系的设计中结合“全球医学最基本要求(GERM)”，参考欧洲牙学院对口腔医学专业学生的培养模式，在强调口腔学生的正畸理论教学基础上，进行后期的临床实践教学，着重培养学生的批判思维、创新能力和动手能力。以头影测量实验课为例，具体的教学措施如下：头影测量部分实验课程为4个学时。第1、2学时主要为头影测量的定点和绘制测量平面。第3、4学时为轮廓描记及测量分析。授课采用传统与数字化优化整合的教学方式，具体教学实施过程如下。第1、2学时为数字化定点及传统胶片定点内容。课时分配为第1学时：教师讲解和PPT定点绘制；第2学时：教师示教传统胶片绘制和学生实操胶片定点和测量平面的绘制。课前由教师将头影测量片及定点制作为课件PPT提前发送至每位同学，标志点分为颅部标志点、上颌标志点、下颌标志点和软组织标志点4部分。同学们提前对各解剖标志点进行预习。课上，老师结合颅骨标本讲解各标志点及平面的意义和确定方法，讲解以颅部标志点、上颌标志点、下颌标志点和软组织标志点分为四部分，以上颌标志点为例(见图1)，老师讲解、示教上颌标志点定点后，学生们们在电脑端将PPT上列出的标记点依次移到头侧片的相应位置，由此依序完成所有的定点及测量平面的确定(见图2)。通过智慧教室多媒
Figure 1. Example of landmark training for cephalometric image measurement using maxillary landmarks as an example
图1. 头影测量的定点训练图例——以上颌标志点为例
Figure 2. Completing landmark and measurement plane assignments via PPT
图2. 通过PPT进行定点及测量平面的完成作业
体示教系统进行学生自评、小组互评、老师点评，通过分享评价充分调动学生学习积极性。多媒体示教系统可使同学们完成定点后即时共享屏幕，即刻获得点评及纠错。当使用PPT完成所有定点后，老师针对于同学们的定点准确性与常见错误随即进行总结并答疑。至此，同学们已初步掌握头颅侧位片的标志点定位。为进一步巩固，老师们下发给同学们另外一张头颅侧位片，老师在多媒体示教系统下示教在硫酸纸上进行胶片上头颅侧位片的定点和测量平面的绘制，同学们随后独立完成胶片的标志点定点及测量平面的绘制。
Figure 3. Digital measurement examples (using Dolphin and Uceph)
图3. 数字化测量(Dolphin及Uceph)示例
第3、4学时为传统与数字化轮廓描记及测量分析。老师先进行常用头影测量的项目及意义的讲解，并对传统头侧结构轮廓描记、测量方法进行示教。随后，同学们完成胶片头颅侧位片的轮廓描记并进行测量和释义，上交完整的有定点、轮廓描记、测量数值和意义解释的手工测绘作业。采用传统方法测量完成后，老师讲解演示数字化测量方法，对该头颅侧位片采用Uceph及Dolphin头影测量软件进行测量(见图3)，带领同学们进行数字化测量的实操，使同学们对比体会数字化和传统头影测量方式的不同。课堂尾声老师进行整个头影测量部分的问题反馈及总结。通过这种传统和数字化整合模式的实验教学，学生在课程结束后完成传统的手工测量作业和数字化软件生成作业。Uceph数字化软件训练模块可直接对学生的数字化定点测绘进行评分纠错，使学生即刻获得知识反馈，并可参考数字化结果反思自己传统测绘的不足之处。授课教师对同学们绘制的传统定点测绘作业进行评判，分析学生课堂知识的掌握程度。
2.2.3. 教学效果评价
通过对学生作业的客观成绩考核和调查问卷调查对头影测量技术的教学效果进行评估。两名专家组老师对实验报告进行统计评分，评价教学质量。通过问卷调查评价学生对于教学效果，学习收获和满意度方面的反馈。问卷调查评价学生对于教学效果，学习收获和满意度方面的反馈(见表1)。
Table 1. Evaluation content of survey questionnaire
表1. 调查问卷评价内容
评价项目 |
调查问卷评价内容 |
1 |
你对本次传统与数字化结合授课课堂的总体体验？ |
2 |
你认为本次头影测量实验课课程内容设计是否合理？ |
3 |
你认为本次头影测量实验课课程内容及形式是否丰富？ |
4 |
你对本次授课进度安排如何？ |
5 |
你对本次实验课采用的传统和数字化结合的授课示教的看法？ |
6 |
你对本次实验课的师生交互体验的看法？ |
7 |
你对本次实验课的学习效果的体验如何？ |
3. 结果
3.1. 头影测量成绩评定
根据教学过程中的课堂讨论，以及三位带教老师对上交的77份实验报告进行评分，学生的成绩结果为87.83 ± 5.88，学生成绩较为集中，100%的同学成绩良好及以上，可认为本次教学效果较为理想，表明通过本次实验教学，学生已经掌握头影测量的常用标志点的定位、轮廓描绘和测量分析。
3.2. 学生对教学过程的评价
课程结束后累计发放77份调查问卷，回收有效问卷77份，回收率100％。其中第1~4问评价教学方法，第5~7项评价学习收获。
对教学方法的评价(见图4)：所有同学对本次传统与数字化结合授课课堂的总体体验为满意(78.46%)和基本满意(21.54%)；所有的同学认为课程内容设计是基本合理(16.92%)和合理的(83.08%)；课程内容和形式的呈现亦收到了100%的同学的肯定，其中98.46%的同学认为课程内容丰富，形式新颖，有利于学习；95.38%的同学认为该传统和数字化结合的授课示教中老师讲解清楚，知识可以当堂消化；100%的同学认为该形式课堂师生互动通畅，利于更好地学习；最后所有的同学都认为学习过程愉悦，掌握了学习内容。
4. 讨论
4.1. 传统与数字化优化整合教学法在头影测量实验教学中的必要性
头影测量在正畸错𬌗畸形的诊断设计中具有关键作用，是口腔正畸教学的重要环节。传统的头影测
Figure 4. Questionnaire and results on student evaluation of teaching
图4. 学生对教学评价的问卷及结果
量课程主要由老师使用硫酸纸进行X线片的定点和测绘的示范教学。目前基于Dolphin和Uceph等软件的数字化头影测量教学已经逐渐被各大学校所应用，具有便捷、准确、智能化、自动化等优点，已经被广泛应用于正畸临床的头影测量的工作中[7]-[10]。与传统的头影测量相比，数字化头影测量软件可以灵活调整图片的亮度、对比度、曝光度等参数，使对结构的定点更加准确，并且定点完成后可自动形成连线描绘结构轮廓，自动得到测量数据，其还具有即时修改功能，所以可以更加快速高效的完成头影测量的工作[11]。有很多研究对比了数字化测量和传统测量的教学效果，发现同学们对数字化头影测量的接受度更高，使用数字化测量的结果准确度也更高[12] [13]。所以部分院校已经将数字化头影测量技术作为教学内容的一部分[14]-[17]。但是，对于本科教育面向正畸的初学者来说，学生在传统手工头影测量中通过反复推敲识别定点、描绘结构轮廓、手工测量等步骤可以深刻理解知识点，加强记忆，锻炼动手能力，这些是数字化技术无法取代的，学生在亲自测量分析的过程中会对基于头影测量的诊断设计有更加直观的判断与感受。所以传统手工头影测量是我们实验教学必不可少的环节，也是实验课程教学的初衷。因此，如何将传统和数字化教学有机地结合是本研究探索的目标。
4.2. 传统与数字化优化整合教学法在头影测量实验教学中的优点
目前，数字化与传统的结合主要的教学过程为先讲解标志点的解剖位置和意义，然后进行传统方法定点、描图、测量的示教，之后示教数字化软件定点训练与数字化测绘。在该教学过程中，数字化和传统测绘是独立的两部分。在此基础上，本研究进一步探索如何将数字化技术和传统手工测绘更好地融合，以进一步提高教学质量。本研究中的教学模式可分解为基础数字化-传统手动-完全数字化的过程。在实际操作前，使用Dolphin软件创建数字化三维头影模型，帮助学生更好地理解头影测量的空间关系。首先，基础数字化是通过PPT进行分模块精准定点(颅部标志点、上颌标志点、下颌标志点和软组织标志点)训练，采用边讲边操作，同时利用智慧教室结合共享软件即时共享检查同学们的定点准确度，教师可以立即反馈并纠错，同学们可以即时看到点评。传统课程中老师对每个学生的关注度存在不均匀的问题，可能导致一些学生没有得到指导，或者师生比较低时，老师一一纠正需耗费大量时间。智慧教室结合共享软件省去传统课堂老师一一指导的时间，大大提高了课堂的效率。同时定点是头影测量的关键，采用PPT进行定点较传统胶片定点准确度更高，有利于提高学生在最初阶段对定点的识别能力。定点学会后，再通过X线胶片的手动定点、描绘、测量，进一步加深对定点的识别、结构轮廓的理解和测量的训练。最后，当同学们掌握手动定点测绘后，进阶学习Uceph等数字化自动测量软件的使用，利用交互式软件，学生可以通过软件进行数字化头影测量操作，从而更好地掌握便捷高效的数字化测量。该教学模式整合了数字化和传统手工头影测量教学的优势，将二者通过网络资源与工具有机结合起来，通过PPT精准定点、智慧课堂即时反馈、手动测绘循序渐进、最后数字化自动测量进阶提升的教学实施方式，使同学们汲取传统和数字化教学的优势，更好地掌握头影测量技术(见图5)。
Figure 5. Summary of teaching process
图5. 教学流程总结
通过该传统和数字化结合的课堂实施实例，同学们取得较为理想的头影测量成绩，并且同学们对教学过程的满意度评价较高，100%的同学认可课堂的内容和形式、满意师生互动、对课堂总体体验为基本满意或满意。学生的评价肯定了传统与数字化整合法在头影测量教学中的优势，绝大部分同学(>95%)都能当堂消化知识；同时，该教学模式增加课堂的趣味性，并且有利于师生的高效交流，充分调动了学习的积极性，得到了同学们的充分肯定。总之，该实验课程将传统与数字化教学有机整合起来，既调动的学生的学习积极性，活跃课堂氛围，也大大提高了课堂效率，使同学们既掌握手动测绘也掌握数字测绘，在课堂教学上体现思想性、科学性、先进性、启发性和适用性。
4.3. 传统与数字化优化整合教学法的改进
目前，尽管数字化头测技术、数字化排牙等基于人工智能的软件逐渐应用于正畸教学理论与实验课程中，但是数字化在正畸学教学中还处于初级阶段，如何将数字化与传统教学更好地结合，提高教学效果和质量，仍有很多需要改进的地方。在传统和数字化结合教学的尝试中，仍然存在如教学软硬件设备缺乏、学习资源和平台受限等问题，所以在以后需进一步改进：
① 完善软硬件设备：校内完善软硬件设备，如学生账号软件的正规使用权、智慧教室的建设等，从而达到后续传统和数字化整合教学过程的高效实施。
② 完整的课堂实施教案：传统和数字化整合教学实施不仅在头影测量实验课堂应用，还应拓展到其他的实验章节，应建立完善的课程实施教案，合理安排课堂实施过程。在今后的教学中，仍需不断进行实践改进，提升教学质量和学生的满意度，并将传统和数字化结合的教学方法整合到更多的实验教学中。
③ 多方向拓展多学科整合教学资源：充分利用现代网络，建立资源丰富、功能齐全的自主学习平台，包括相关课程基本网络资源及拓展资源、师生答疑互动模块等方面，不断更新教学资源，为学生进行课前课后自主学习提供渠道。
5. 结论
综上所述，本研究表明传统和数字化教学模式在头影测量教学中存在优势，该教学模式增加课堂的趣味性，有利于师生的高效交流，充分调动了学习的积极性，也大大提高了课堂效率，在课堂教学上体现思想性、科学性、先进性、启发性和适用性。可在今后的教学过程中，继续采用并不断完善。
基金项目
山东大学教育教学改革研究一般项目(2022Y193, 2022Y198, 2023Y177, 2023Y180, 2023Y183)。