Karl Landsteiner Privatuniversität für Gesundheitswissenschaften GmbH
Dr.-Karl-Dorrek-Straße 30, 3500 Krems an der Donau
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Anatomie modellieren: begreifendes Erarbeiten

Ziele/Motive/Ausgangslage

Das gesamte medizinische Wissen der Menschheit verdoppelt sich mittlerweile in weniger als 12 Monaten. Essentielle Herausforderung für die Curriculumsentwicklung ist es daher, einerseits Kernwissen von Spezialwissen zu trennen und andererseits durch innovative didaktische Ansätze vertieftes Verständnis (deep learning) zeitlich kompakt zu vermitteln. Gleichzeitig stellt in modernen Medizincurricula die Wissensvermittlung nur eine der für den Arztberuf auszubildenden Kompetenzen (CanMEDS-Konzept) dar. Idealerweise wird Wissensvermittlung mit der Entwicklung anderer Kompetenzen wie z.B. Team-Fähigkeit zu kollaborativem Lernen integriert.

Die klinische Diagnostik und Therapie von Muskelpathologien setzt unter anderem ein prinzipielles Verständnis der Funktion(en) einzelner Muskeln voraus: Aus den Funktionsausfällen muss auf die beeinträchtigten Muskeln rückgeschlossen werden können, um deren Fehlfunktion erfolgreich behandeln zu können.

Wenn Patient*innen von Problemen bei Handlungen des täglichen Lebens berichten, müssen die neuromuskulären Voraussetzungen analysiert und untersucht werden.

Wenn der Arm nicht zum Frisieren gehoben werden kann, muss der/die Behandelnde daraus ableiten können, welche Muskeln und Nerven des Schultergelenks beeinträchtigt sein müssen.

In der Ausbildung muss daher ein klares Verständnis für Form und Funktion von Muskeln begründet werden.

Traditionell haben sich Studierende für jeden Muskel Kenntnisse seiner Befestigungsstellen am Skelett (Ursprung und Ansatz) anzueignen. Daraus ergibt sich die Lage des Muskels relativ zu den Bewegungsachsen der bewegten Gelenke woraus sowohl Funktion als auch Funktionsausfall logisch abgeleitet werden können.

Bei einer Gesamtzahl von einigen hunderten Muskeln des menschlichen Körpers, ist davon auszugehen, dass das Verstehen der zugrundeliegenden Prinzipien nachhaltigere Kompetenz erzeugt als das Memorieren umfangreicher Fakten.

Darüber hinaus wird nachhaltiges Verständnis durch die Verknüpfung mehrerer Sinnesmodalitäten am stärksten verankert.

Im vorliegenden Beispiel kollaborativen Lernens werden, visuelle, auditive, motorische und haptische Lernmodi integriert.

Kurzzusammenfassung des Projekts in deutscher Sprache

Um zeitlich effizient ein vertieftes Verständnis der Prinzipien der Muskelfunktion zu begründen, modellieren Studierende in Kleingruppen (á 6) aus Modelliermasse exemplarisch Bänder, Muskeln und Schleimbeutel der Schulter und bringen diese an den richtigen Stellen am Skelettmodell an. Die Bewegungsachsen des Schultergelenks werden durch Anbringen von Metallsonden visualisiert. Aus dem nun ersichtlichen Verlauf der Muskelfasern relativ zu den Bewegungsachsen wird die Muskelfunktion logisch abgeleitet. Die einzelnen Studierenden modellieren die Strukturen mit verteilten Rollen und präsentieren einander jeweils Ihr Ergebnis. Dabei werden im Team visuelle, auditorische, motorische und haptische Lernmodi aktiviert und anatomische Strukturen im Schulterbereich in Form-Funktionsbeziehung begreifend erarbeitet.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

Aiming at a time-efficient but in-depth understanding of the principles of muscle function and pathology, students in small groups of 6 sculpture ligaments, muscles, and bursae of the shoulder from plasticine and attach them to the correct sites at the skeleton. Thin metal probes visualise the axes of motion of the joint. From the orientation of muscle fibres relative to the axes of motion, the functions of the muscles are deduced. The moulding of anatomical structures follows a given procedure allocating different roles and tasks to the individual members of the team; individual results are presented to the group. The collaborative sculpturing approach knits together visual, auditory, motoric, and haptic learning pathways and strengthens interactive teamwork.

Nähere Beschreibung des Projekts

Erstmals wurde das Modellieren ausgewählter anatomischer Strukturen und umschriebener Regionen im Lockdown des Sommersemesters 2020 angewandt um Studierenden im distance learning das Verstehen stratigraphischer Verhältnisse zu erleichtern, da Präsenzunterricht und damit der Sezierkurs nicht möglich war. Dazu wurden Muskeln, Nerven und Gefäße auf Plastikskelette modelliert, dabei gefilmt und fotografiert und daraus jeweils ein kurzer Film und ein bebildertes Dokument erstellt. Aufgrund der COVID-Situation war Kreativität gefragt um zusätzliche Anreize für das distance learning zu schaffen.

Daraus entwickelte sich die Idee, dieses Element im Bachelorstudium Medical Science (Grundstudium Humanmedizin) im ersten Semester in den praktischen Übungen „Bones & Joints“ des Moduls "Locomotion: from Form to Function" zu etablieren, um den Studierenden ein noch einprägsameres „Be-Greifen“ anatomischer Strukturen zu ermöglichen. Die praktischen Übungen wurden daher um 3 akademische Stunden erweitert und in "Bones, joints & muscles" umbenannt, da nun neben knöchernen Strukturen, Bändern und Gelenken auch die grundlegenden Prinzipien der Muskelfunktionen praktisch und teamorientiert am Beispiel der Schultermuskulatur erarbeitet werden.

 

Im Rahmen des von Tutor_innen angeleiteten Selbststudiums der praktischen Übung "Bones, joints & muscles" teilen sich die anwesenden Studierenden in 4 Gruppen zu je 6 Personen auf 4 Tischinseln auf. Als Auftakt und zur Demonstration der Modelliertechnik wird der Kurzfilm „how to mould a muscle“ gezeigt. Wesentliche Schritte und Tipps für das Modellieren werden besprochen.

 

Bereits zu Kursbeginn wird die in mehrere Portionen geteilte Modelliermasse gemeinsam weich geknetet, bevor sich jedes Tischteam in 2 Untergruppen zu je drei Personen formiert. Die „Moulding-group“ übernimmt dabei das Ausschneiden der Muskelschnittmuster, das Abwiegen, Portionieren, Kneten und Ausrollen der Modelliermasse und das Ausschneiden der Muskeln und Bänder.

Die „Mounting-group“ identifiziert inzwischen Ursprünge und Ansätze der geplanten Muskeln am Skelett und sobald die ersten Bänder und Muskeln aus Modelliermasse fertig geformt sind, übernimmt dieses Team das Befestigen derselben an die Knochen, das Ausformen der Muskeln und das Einzeichnen der Muskelfasern.

Im ersten Teil der Übung werden so zwei wichtige Bänder und die vier Muskeln der Rotatorenmanschette auf das Schulterskelett modelliert, bevor die „Mounting-group“ Sonden entsprechend der Gelenksachsen einsetzt und der „Moulding-group“ die befestigten Muskeln inklusive deren Ursprünge und Ansätze präsentiert. Gemeinsam werden die von den Muskeln hervorgerufenen Bewegungen und Gelenksachsen im Team diskutiert.

 

Danach werden die Sonden wieder entfernt und die beiden Teams tauschen ihre Rollen – die „Moulding-group“ wird zur „Mounting-group“ und umgekehrt.

Nun werden von der „Mounting-group“ die Ansätze und Ursprünge der noch fehlenden Muskeln und die Position des Schleimbeutels am Schulterskelett identifiziert, während die „Moulding-group“ die erforderlichen Präparate aus Modelliermasse formt. Sobald alle Strukturen am Skelett befestigt und fertig ausgeformt sind, werden wieder Sonden entsprechend der Gelenksachsen eingesetzt und die finale Präsentation erfolgt im Team.

 

Zuletzt räumt das gesamte Tischteam auf: gemeinsam werden alle angebrachten Muskeln wieder vom Skelett entfernt, die Modelliermasse zurück in verschließbare Plastikbeutel gegeben, Skelett und Werkzeuge werden gereinigt und alle Utensilien geordnet am Arbeitsplatz für die nächste Studierendengruppe hinterlassen.

 

Nicht nur anatomisch und künstlerisch interessierte Studierende werden vom Modellieren besonders angesprochen, da das „Be-Greifende Lernen“ (Wahrnehmungslernen) bereits in der frühesten Kindheit als ursprünglichste Lernform des Menschen tief verankert ist. Es ist ein menschliches Grundbedürfnis Objekte anzufassen, zu berühren und über den Tastsinn aktiv zu erkunden. Schon sehr früh gewinnt ein Kind durch unterschiedliche Sinneswahrnehmungen Informationen über seine Umgebung, wodurch es sich ein handlungsbasiertes (Erfahrungs)Wissen aneignet, das zu einem tiefen Verständnis der Zusammenhänge seiner Umwelt führt. Essentiell dafür ist eine möglichst viele Sinne anregende Lernumwelt, die ganzheitliches Lernen fördert – nur so können sensomotorische Erfahrungen gesammelt und die eigene Wahrnehmung verfeinert, weiterentwickelt und gesteigert werden. Im Lauf der Entwicklung eines Menschen kommen immer neue Formen des Lernens hinzu, Lernstrategien ändern sich und weniger sinnesbetontes Lernen tritt bis zum Erwachsenenalter in den Vordergrund. Durch das Modellieren wird bei den Studierenden das frühkindliche Wahrnehmungslernen reaktiviert und eine der ursprünglichsten und nachhaltigsten Lernformen des Menschen direkt angesprochen.

 

Das begreifende Erarbeiten anatomischer Zusammenhänge und das damit verbundene Ansprechen verschiedener Sinne, lässt eine gehaltvolle und komplexe Lernerfahrung entstehen, wodurch Inhalte nachhaltig im Gedächtnis gespeichert werden und beide Gehirnhemisphären aktiviert werden. Das Modellieren und damit eigenhändige Erschaffen eines Objektes bewirkt ein unmittelbares Erfolgserlebnis, das die Freude am Lernen und die Motivation weiter steigert! Auf diese Weise angeeignetes grundlegendes, tiefes Verständnis für anatomische Gegebenheiten wird lange behalten und fördert einige Semester später im Sezierkurs ein schnelleres, leichteres Erfassen von anatomischen Zusammenhängen. Im Rahmen des anatomischen Modellierens werden die Studierenden über das simple Begreifen (berühren im haptischen Sinn) zum tiefgründigen „Be-Greifen“ geführt – vom Tun zum Verstehen.

 

Durch diese Form des „deep learnings“ wird ein tiefgreifendes Verständnis für Topographie und Stratigraphie anatomischer Strukturen und Muskelfunktionen durch die Auseinandersetzung mit Ansätzen und Ursprüngen der Muskulatur an Knochenpunkten entwickelt. Durch das Modellieren werden verschiedene Sinne angesprochen, wodurch sensorische und feinmotorische Fähigkeiten, Kreativität, Wahrnehmung (gezieltes Analysieren von Form und Gestalt, Verlauf von Strukturen), Konzentration, sprachlicher Ausdruck (Beschreiben des Tuns und von Zusammenhängen, Kolleg_innen anleiten) und Arbeiten im Team (soziale Kompetenz, Teamfähigkeit) geschult werden, die auch für verschiedene ärztliche Tätigkeiten wichtige Voraussetzungen darstellen.

 

Insgesamt erregten die ersten praktischen Übungen "Bones, joints & muscles" mit anatomischem Modellieren große Aufmerksamkeit und viel positive Resonanz von Seiten der Studierenden und Lehrenden. Wir werden daher aufgrund des überaus positiven Feedbacks und auf vielfachen Wunsch das Projekt auf jeden Fall weiterentwickeln und erweitern!

Mehrwert

Bei überschaubarem zeitlichen Mehraufwand von 3 akad. Stunden wird eine nachhaltige Lernerleichterung für Studierende erzielt, indem die allgemeinen Prinzipien der Myologie exemplarisch jedoch mnemotechnisch dauerhaft im wörtlichsten Sinne erarbeitet werden, und so für konkrete Fragestellungen im weiteren Studium und späteren Beruf abrufbar sind.

Übertragbarkeit/Nachhaltigkeit

Der didaktische Ansatz des begreifenden Erarbeitens durch eigenhändiges Modellieren ist generell auf alle komplexen topographischen Verhältnisse - auch über den medizinischen Kontext hinaus - übertragbar. Zusätzlich zur Muskulatur können alle Nervenarten, Blutgefäße und Organe in ihren Lagebeziehungen nicht nur im Studium sondern auch in der postgraduellen Facharztausbildung in präoperativen Trainings für chirurgische Eingriffe 'erarbeitet' werden.

Insbesonders kleine und enge Schlüsselstellen in Neuro-, HNO- und Beckenchirurgie können vertieft erschlossen werden: durch modernen 3D-Druck werden die umgebenden Knochen maßstabgetreu vergrößert generiert, die Organe und Leitungsbahnen modelliert und im vergrößerten Knochenmodell angebracht. Am fertigen Gesamtmodell können anschließend Eingriffe simuliert werden.

An der Karl Landsteiner Universität ist Anatomisches Modellieren sowohl im Studium bereits für weitere ausgewählte, topographisch komplexe Regionen in Ausarbeitung (siehe verlinkte Dropbox, Ordner6, weiterführendes Material) als auch im postgraduellen Ausbildungsangebot des Fachbereichs Anatomie in Planung.

Aufwand

Die Materialkosten für 96 Studierende (4 Parallelgruppen verwenden dasselbe Equipment und Material) betrugen im ersten Jahr 580,- €. Ausrüstung und Modelliermasse sind mehrjährig wiederverwendbar.

Der einmalige Zeitaufwand für Konzeption, Ausarbeitung, Testung und Umsetzung des Projektes (inkl. Erstellung aller Begleitunterlagen für Studierende und Lehrende) belief sich in Summe auf rund 70 Arbeitsstunden der Projekt-Teammitglieder. Für die Folgejahre sehen wir einen Vor- und Nachbereitungsaufwand von max. 4 Stunden vor.

Positionierung des Lehrangebots

Bachelorstudium Medical Science (Grundstudium Humanmedizin, in englischer Sprache)

Im ersten Studiensemester finden im Rahmen des fünfwöchigen Moduls "Locomotion: from From to Function" die praktischen Übungen "Bones & joints" im Umfang von 4x2 akad. Stunden statt. Im Studienjahr 2020/21 wurden die Übungen - im Sinne der Vertiefung des Verständnisses der Myologie- um 3 akad. Stunden zu "Bones, joints & muscles" erweitert. Didaktisches Format ist ein von Tutor_innen angeleitetes Selbststudium am anatomischen Skelett-Präparat und aneinander, am lebenden Organismus.

Die Studierenden erarbeiten dabei in Teams von je 6 Studierenden mit verteilten Rollen die Anatomie der Knochen, Gelenke und Muskeln des menschlichen Körpers. Muskelform und -funktion werden durch modellieren mit Knetmasse begreifend erarbeitet und demonstriert.

Das Beispiel wurde für den Ars Docendi Staatspreis für exzellente Lehre 2021 nominiert.
Ars Docendi
2021
Kategorie: Lernergebnisorientierte Lehr- und Prüfungskultur
Ansprechperson
Univ.-Prof. Dr.med. Johannes STREICHER
Department Anatomie und Biomechanik
+ 43 664 88955811
Nominierte Person(en)
Mag.aDr.in Gerline Maria GRUBER
Department Anatomie und Biomechanik
Dr.in Sophie FÖRSTER-STREFFLEUR
Department Anatomie und Biomechanik
OÄ.Dr.in Karin PFEIFENBERGER
Universitätsklinikum Krems, Klinische Abteilung für Orthopädie
Univ.-Prof. Dr.med. Johannes STREICHER
Department Anatomie und Biomechanik
Themenfelder
  • Neue Medien
  • Didaktische Methode
  • Studieneingangs- und Orientierungsphase
  • Curriculagestaltung – Inhalt
Fachbereiche
  • Medizin und Gesundheitswissenschaften