Johannes Kepler Universität Linz
Altenberger Straße 69, 4040 Linz
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Virtuell-haptische Anatomie: Makroskopische Anatomie im 21. Jahrhundert

Ziele/Motive/Ausgangslage/Problemstellung

Das Bachelorstudium Humanmedizin an der Johannes Kepler Universität Linz (JKU) ist als gemeinsames Studium mit der Medizinischen Universität Graz (MUG) eingerichtet. Ein Teil der Studierenden absolviert die ersten vier Semester (Vorklinik) gemeinsam mit den Studierenden des Diplomstudiums Humanmedizin in Graz, der andere Teil absolviert dieselben Lehrinhalte an der JKU. In Linz wurde im Rahmen der Gründung der Medizinischen Fakultät kein eigener Präparierkurs vorgesehen, vielmehr wird die makroskopische Anatomie für die Linzer Studierenden an der MUG gelehrt, was aufgrund der örtlichen Distanz nur in geblockter Form möglich ist (derzeit 4 Wochen im 4. Semester). Für das Verständnis der Anatomie, insbesondere der Dimensionen und Lagebeziehungen von Organen und ihren Versorgungsstrukturen, ist die Möglichkeit zur regelmäßigen, mit dem theoretischen Unterricht abgestimmten und insbesondere haptischen Erfassung jedoch unerlässlich. Das Lehrformat Virtuell-haptische Anatomie (VHA) wurde daher mit dem Ziel etabliert, im Rahmen eines Praktikums die in den organzentrierten Vorlesungseinheiten gelehrten theoretischen Inhalte durch das Lernen an Plastinaten, Modellen und Scheiben haptisch zu erleben, zu vertiefen und damit besser zu verstehen und ihre Bedeutung für die Grundfunktionen des menschlichen Körpers zu begreifen. Besonderer Wert wird hierbei auf Kleingruppenunterricht gelegt, in dem u.a. anhand klinischer Fallbeispiele die große Relevanz der menschlichen Anatomie für das ärztliche Handeln veranschaulicht wird.

Das wöchentlich stattfindende Praktikum im 3. und 4. Semester begleitet die organzentrierte theoretische Lehre in der Grundlagenmedizin. Die Lehrinhalte von Vorlesung und VHA sind abgestimmt, sodass unmittelbar im Anschluss an die Theorie die entsprechenden praktischen Einheiten folgen. Didaktisch bildet das Lehrformat für die Studierenden die Basis für das dreidimensionale Verständnis von anatomischen Strukturen und deren Lagebeziehungen und hilft durch „Be-Greifen“ von Plastinaten, Modellen sowie Körperscheiben diese komplexe Materie besser zu verinnerlichen. Die Lehrveranstaltung bildet im Gesamtkontext der anatomischen Ausbildung an der JKU ein Bindeglied zwischen den Vorlesungsinhalten aus den jeweilig stattfindenden Organmodulen und den ebenfalls wöchentlich stattfindenden digitalen 3D-Demonstrationen von klinischen CT- und MRT-Bildern in der virtuellen Anatomie.

Seit der Einführung im Wintersemester 2019/20 wurde das Lehrformat mit Hinblick auf weitere wichtige didaktische Aspekte und Kompetenzbereiche erweitert: So werden die besprochenen anatomischen Strukturen nicht nur makroskopisch, sondern auch histologisch am Mikroskop betrachtet, um einen ganzheitlichen Blick auf den Aufbau und die Funktionsweise des menschlichen Körpers zu gewährleisten. Anatomische 3D-Software wird bereitgestellt, um auch digitale Kompetenzen zu vermitteln und in der jüngsten Entwicklungsstufe wird mittels Ultraschalles die Anatomie am Lebenden integriert.

Kurzzusammenfassung des Projekts

Im Kernfach Anatomie ist trotz Paradigmenwechsel in modernen Medizincurricula die Lehre häufig vom Auswendiglernen geprägt, was zum raschen Vergessen der Inhalte führt und Studierende demotiviert, sich mit der vermeintlich trockenen Materie intensiver auseinanderzusetzen. Die Lehrveranstaltung Virtuell-haptische Anatomie an der Johannes Kepler Universität ist in der Mediziner*innenausbildung einzigartig und stellt die Verbindung zwischen theoretischen Grundlagen und praktischen Anwendungen dar. Als longitudinaler Track ist sie abgestimmt mit den Inhalten der jeweiligen Modul-Vorlesung sowie mit den Inhalten der anderen Fächer, insbesondere der Physiologie und der Virtuellen Anatomie. Im Rahmen eines Praktikums erarbeiten die Studierenden im Stationenbetrieb an Plastinaten, anatomischen Scheiben und Kunststoffmodellen (haptisch) sowie mit Hilfe digitaler Medien (3D Anatomie-Software auf Tablets: virtuell) und in der aktuellsten Weiterentwicklung auch selbstständig am Ultraschall (Anatomie am Lebenden) in Kleingruppen Aufgabenstellungen. Dozent*innen und Tutor*innen sowie höhersemestrige Medizinstudierende aus der studentischen Initiative UniSono Linz begleiten die Teilnehmer*innen fachlich. Die Lehrinhalte werden nicht nur immanent im Unterricht geprüft, sondern stellen einen wesentlichen Prüfungsinhalt bei der am Ende eines jeden Semesters stattfindenden mündlich-praktischen Semesterabschlussprüfung dar.

Kurzzusammenfassung des Projekts in englischer Sprache

Despite the paradigm shift in modern medical curricula, learning methods in the core subject of anatomy is often characterized by memorization, which is why students are prone to quickly forget substantial parts of the content and tend to be demotivated to deal more intensively with this supposedly dry matter. The course "Virtual Haptic Anatomy" at the Johannes Kepler University Linz is unique in medical education and represents the connection between theoretical foundations and practical applications. As a longitudinal track, it incorporates the content of the concurrent lecture as well as with the content of the other core subjects, especially physiology and virtual anatomy. Within the framework of a practical course, students work in small groups on plastinates, anatomical slices and plastic models (haptic), with the use of digital media (3D anatomy software on tablets: virtual) and, in the latest development, also hands-on with ultrasound (anatomy of the living). Specific tasks are assigned and small groups of students rotate through the various stations equipped with the learning material. Lecturers and tutors as well as senior medical students from a student initiative called "UniSono Linz" support the students. With regards to the competence-based examination, the content is not only tested immanently during teaching sessions in class, but also the respective semester exam, which is an oral exam with practical tasks.

Nähere Beschreibung des Projekts

Für die Ausgestaltung der Lehre in der Medizin an der JKU wurde die Expertise renommierter internationaler Vertreter*innen gewonnen. So wurde das Projekt „Gründung einer Medizinischen Fakultät“ von einer durch den österreichischen Wissenschaftsrat eingesetzten internationalen Gründungskommission begleitet. Im Bereich der Lehre, insbesondere der Anatomie-Lehre konnten die JKU von den Erfahrungen und Kompetenzen der Universitäten Bochum und Heidelberg profitieren.

So orientiert sich das Lehrformat Virtuell-haptische Anatomie (VHA) an der JKU an einer Seminarreihe an der Medizinischen Fakultät Mannheim der Universität Heidelberg („Objektseminar“), bei der ebenfalls mittels Plastinaten, Scheiben, Modellen und digitalen Schnittserien (CT, MRT) praktischer Anatomieunterricht durchgeführt wird. Ähnlich wie in Linz findet in Mannheim kein eigener Präparierkurs statt, die Studierenden absolvieren diesen an der Universität Heidelberg. Eine Orientierung an der in Mannheim erprobten und erfolgreichen Didaktik war daher naheliegend. Die Besonderheit an der Lehrveranstaltung der JKU liegt in der stetigen Weiterentwicklung um weitere Kompetenzfelder, zuletzt mit der Einbindung der Kompetenzen rund um die Ultraschalldiagnostik, für welche die anatomischen Kenntnisse unabdingbar sind.

Im Rahmen bzw. im Anschluss an die anatomischen Theorie-Vorlesungen werden die für die nachfolgende, inhaltlich abgestimmte Praktikumseinheit relevanten thematischen Schwerpunkte über Moodle bekanntgeben. Die Studierenden haben in der Regel zwei bis drei Tage Zeit, um die Lehrinhalte selbstständig zu wiederholen und sich auf die Praktikumseinheit zielgerichtet vorzubereiten. Dabei besteht immer die Möglichkeit, im so genannten Studiensaal mit Zugang zu allen Lehrmaterialien aus dem Praktikum unter Aufsicht zu lernen. Während der Praktikumseinheit werden zunächst die Fragen der Studierenden aus dem Selbststudium besprochen. In Kleingruppen (1 Dozent*in, 2 Tutor*innen, maximal 10 Studierende) werden an Stationen im Rotationsmodus makroskopische Inhalte und Aufgabenstellungen mit Hilfe der genannten Lehrmittel haptisch und digital erarbeitet, wobei innerhalb der Gruppe die Studierenden je nach Kenntnisstand für ihre Kommilitonen die Rolle des/der Dozenten/Dozentin übernehmen. Dozent*innen und Tutor*innen können jederzeit zu Rate gezogen werden. Alle anatomischen Themen werden zusätzlich im Rahmen der Ultraschalldiagnostik selbst erarbeitet. Dabei leiten höhersemestrige Medizinstudierende, die im Rahmen ihrer Tätigkeit in der studentischen Initiative „UniSono Linz“ zur Abhaltung von Ultraschallkursen zu bestimmten Regionen und Organsystemen zertifiziert sind, die Studierenden an und erläutern mit ihnen gemeinsam die anatomischen Lehrinhalte am Beispiel des eigenen Körpers. Der Unterricht basiert zum großen Teil auf der (selbstverantwortlichen) Vorbereitung und aktiven Mitarbeit der Studierenden. Sowohl bei Teilnehmer*innen als auch bei anatomischen und UniSono-Tutor*innen werden im Vorfeld und während den Praktikumseinheiten zusätzlich Kompetenzen über die anatomischen Kenntnisse hinaus vermittelt und geschult.

Konkret dient der Unterricht damit einerseits dem Aneignen und Festigen von essentiellem Grundlagen(Fakten)wissen im fächerübergreifenden Kontext. Darüber hinaus fördert und schult er aber auch die für den Medizinberuf unerlässlichen Kompetenzen durch das Erarbeiten komplexer Unterrichtsinhalte: (i) Selbstständigkeit – die Studierenden setzen sich vorab kritisch mit dem Stoff auseinander; (ii) Erwerb sozialer, ethischer und berufsrelevanter Kompetenzen – die Studierenden und auch Tutor*innen erläutern ihren Kommilitonen im peer teaching komplexe Zusammenhänge, wie es später im Patientenkontakt essentiell sein wird. Zudem sind sie sind im Unterricht mit Plastinaten von Körperspendern konfrontiert, erkennen damit auch die individuellen physiologischen Abweichungen von realen Strukturen zu den vermeintlichen Idealbildern aus den Lehrbüchern und Kunststoffmodellen; (iii) Kompetenz im räumlichen Beurteilen – durch die Übungen an dünnen Scheiben menschlicher Körperspender wird die Dreidimensionalität des Körpers durchdrungen und in jenen Kontext gebracht, der für die Analyse von digitaler Bildgebung relevant ist; (iv) Kernkompetenz Ultraschall – die Studierenden lernen im gegenseitigen Austausch erste diagnostische Fertigkeiten (Handhabung des Ultraschallgeräts) und erwerben gleichzeitig fundierte Kenntnisse und Kompetenzen in der Bild- und Dateninterpretation diagnostischer Verfahren in Bezug auf die anatomischen Gegebenheiten.

Ein zentrales Element des Lehrformats VHA ist die Integration der Lehrinhalte, aber vor allem der erlernten Kompetenzen im einem der zentralen Prüfungsformate des Linzer Medizincurriculums. Am Ende eines jeden Semesters findet eine mündlich-praktische Gesamtprüfung über den Semesterstoff statt, bei dem vordergründig die Anwendung und Kombination der Lehrinhalte aus dem Semester geprüft werden. Die praktischen Fertigkeiten, die neben dem theoretischen Wissensaufbau geschult werden, sind integraler Bestandteil der Prüfung. So gilt es nicht nur, Strukturen zu benennen und zu beschreiben, sondern sie anhand der haptischen, digitalen und auch diagnostischen Lehrmaterialen zu finden, ihre funktionelle Bedeutung zu erklären und in Zusammenhang mit den relevanten Inhalten anderer Kernfächer zu setzen.

Nutzen und Mehrwert

Der Mehrwert der Virtuell-haptischen Anatomie liegt in der Qualitätsverbesserung und Nachhaltigkeit des Wissenstransfers von Lehrenden bzw. Tutor*innen zu Studierenden. Die Studierenden profitieren über die reine Faktenvermittlung hinaus von der mehrschichtigen, multi-didaktischen Aufbereitung in Form von problemorientierten Aufgaben, die sie selbständig mit unterschiedlichen Zugängen und kooperativ im Team lösen. Sie schärfen durch die Einforderung von mehr Selbstständigkeit in der Vorbereitung auf die Praktikumseinheit und durch den von Kooperation und Kollaboration geprägten Kleingruppenunterricht neben den fachlichen Kompetenzen auch Fähigkeiten im Bereich des strukturierten Arbeitens, der Kommunikation und Wissensdissemination. Eine Zeitersparnis für die Lehrenden steht nicht im Vordergrund, da diese Art des Unterrichts tatsächlich einen höheren Vorbereitungsaufwand mit sich bringt. Die Studierenden profitieren schlussendlich von einer Lernerleichterung, da ihr Lernverhalten auf unterschiedlichen Ebenen und mit unterschiedlichen didaktischen Zugängen angesprochen wird. Gerade in einer sehr theoretischen, vom Auswendiglernen geprägten Fachrichtung stellt diese multimethodische Art der Veranschaulichung von Lehrinhalten eine innovative didaktische Entwicklung dar. Durch die gezielte Vorbereitung der Unterrichtsinhalte wird auch im Hinblick auf die integrierten und nachfolgenden Prüfungen ein klarer Blick über die zu erbringenden Leistungen ermöglicht; durch die Integration von Inhalten, Methoden und Techniken aus dem späteren klinischen Alltag wird auch die klinische Relevanz der Inhalte klarer.

Gegenüber einem regulären, wöchentlich stattfindenden Präparierkurs ist ein reduzierter Vorbereitungs- und Verwaltungsaufwand dahingehend realisiert worden, als dass die Kleingruppen über das Semester nicht geändert werden, sondern die Dozent*Innen rotieren und damit die Erfassung der Teilnehmer elektronisch ohne physische Kontrolle am Tisch/der Station auskommt.

Nachhaltigkeit

Das Lehrformat der Virtuell-haptischen Anatomie (VHA) wurde im Wintersemester 2019/20 mit dem ersten Jahrgang, der in Linz die Vorklinik absolvierte, angeboten. Es ist seitdem im Studienplan Bachelor Humanmedizin als Pflichtveranstaltung verankert und Anmeldevoraussetzung sowie Prüfungsinhalt für die mündlich-praktischen Semesterabschlussprüfungen im 3. und 4. Semester.

Seit der Einführung der Lehrveranstaltung wurde das Format laufend weiterentwickelt und didaktisch um weitere Lehrelemente erweitert, wie zuletzt die Implementierung der Ultraschalldiagnostik am Lebenden. Die zielgerichtete Information für die Vor- und Nachbereitung der einzelnen Praktikumseinheiten sowie die konkreten Aufgabenstellungen während des Praktikums werden unmittelbar nach der Abhaltung im Hinblick auf ihre Eignung zur Erreichung der Lernziele und angestrebten Kompetenzen evaluiert und für das folgende Studienjahr entsprechend überarbeitet.

Die Infrastruktur, die in der Lehrveranstaltung genutzt wird, hat eine – insbesondere im Vergleich zu einem regulären Präparierkurs – lange Nutzungsdauer und findet auch in anderen Lehrveranstaltungen und Fachrichtungen Einsatz (Mikroskopie, Schnitte, Ultraschall).

Dissemination/Transfer

Das Konzept der Virtuell-haptischen Anatomie (VHA) ist grundsätzlich auch auf andere Lehrveranstaltungen übertragbar und stellt ein sehr attraktives Unterrichtsmodell z.B. für andere Hochschulen dar, die im Rahmen ihrer Medizincurricula ebenfalls keinen vollwertigen Präparierkurs anbieten (können) oder diesen mit multimedialen, nachhaltigen und klinisch relevanten Aspekten anreichern wollen. Dies ist schon alleine dadurch dokumentiert, dass die VHA in Linz selbst ja eine Weiterentwicklung der Mannheimer/Heidelberger Objektseminare ist und somit im Ursprung von einer anderen Hochschule stammt. Ähnlich ist durchaus denkbar, das Konzept des Stationenbetriebs mit unterschiedlichen Medien und Lehrmaterialien zur Wissensvermittlung von Lehrinhalten auch auf andere Fächer zu übertragen, die keinen Hintergrund in der Humanmedizin haben – hier wären Beispiele aus der Biologie, Veterinärmedizin oder Biochemie/Chemie/Physik denkbar.

Aktuell konzentriert sich die JKU auf die positiven Impulse, die das Unterrichtsformat auf die Weiterentwicklung des Curriculums insgesamt hat. Zunächst auf den Bachelor beschränkt, ist das Format nun in die Etablierung neuer Wahlfachangebote in höheren Abschnitten des Masterstudiums integriert. Grundlagenwissen in den Kernfächern Anatomie und Physiologie ist für Mediziner*Innen in jedem Abschnitt der Ausbildung und natürlich auch der späteren ärztlichen Tätigkeiten essentiell. Als Konsequenz hat die JKU Linz mit dem Wintersemester 2022/23 das neue Wahlpflichtfach „Ultraschall“ eingeführt, in dem Studierende des 9. und 10. Semesters kurz vor dem Einstieg in das Klinisch-praktische Jahr die Gelegenheit bekommen, ihr anatomisches Wissen unter Anleitung der VHA Dozent*Innen und Tutor*Innen zu rekapitulieren und in der praktischen Anwendung an Ultraschallgeräten zu vertiefen.

Institutionelle Unterstützung

Die Virtuell-haptische Anatomie wird von qualitativ hochwertigen Plastinaten und Modellen getragen. Softwarelizenzen und nicht zuletzt state-of-the-art Geräte aus der klinischen Ultraschalldiagnostik runden das Konzept ab und legen den Grundstein für die Integration von Theorie und klinischer Praxis. Diese Ausstattung hat eine nicht zu unterschätzende finanzielle Unterstützung der Hochschule vorausgesetzt. Die umfangreiche Infrastruktur setzt sich aus verschiedenen Lehrmitteln zusammen: Anhand menschlicher Plastinate, die verschiedene Körperregionen und -tiefen darstellen, wird die tatsächliche Anatomie, die deutlich vom Idealbild im Lehrbuch abweicht, dargestellt und erarbeitet. Modelle aller Körperregionen dienen dem Erarbeiten der anatomischen Zusammenhänge. Das „Lesen“ der Schnittbildanatomie, wie es in der klinischen Bildgebung notwendig ist, wird an plastinierten Körperscheiben immer im Abgleich mit dem dreidimensionalen Körper geübt und vertieft. Verschiedene virtuelle Angebote (Software), die durch einen virtuellen Seziertisch (Anatomage) vervollständigt werden, ermöglichen ein komplettes Bild der modernen Anatomie. Der/die Tutor*innen werden ebenfalls über die Hochschule finanziert und tragen erheblich zur hohen Qualität des Unterrichts bei. Nicht zuletzt ist das Commitment, neben dem Pflichtfach im Bachelor auch ein Wahlfach im klinischen Abschnitt im Master zu integrieren ein Zeichen für die institutionelle Unterstützung dieses Lehrformats an der JKU Linz.

Positionierung des Lehrangebots

Bachelor Humanmedizin

Das Beispiel wurde für den Ars Docendi Staatspreis für exzellente Lehre 2023 nominiert.
Ars Docendi
2023
Kategorie: Lernergebnisorientierte Lehr- und Prüfungskultur
Ansprechperson
Univ.-Prof.in Dr.in Maren Engelhardt
Institut für Anatomie und Zellbiologie
+43 732 2468 8991
Nominierte Person(en)
Univ.-Prof.in Dr.in Maren Engelhardt
Institut für Anatomie und Zellbiologie
Themenfelder
  • Lehr- und Lernkonzepte
  • Infrastruktur/Lehrmaterialien
  • Digitalisierung
Fachbereiche
  • Medizin und Gesundheitswissenschaften