基于數(shù)據(jù)反饋的臨床實(shí)踐在線訓(xùn)練平臺(tái)的應(yīng)用研究

張 萍，沈金偉，郭潤(rùn)民，許逢明，蔡 德

廣東醫(yī)科大學(xué)：1 第一臨床醫(yī)學(xué)院，廣東 湛江 524023；3 附屬醫(yī)院，廣東 湛江 524000；2 廣東海洋大學(xué)數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，廣東 湛江 524088

臨床實(shí)踐在線訓(xùn)練平臺(tái)(簡(jiǎn)稱平臺(tái))是一種運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，通過(guò)在線虛擬臨床情境，模擬臨床技能操作，再利用數(shù)據(jù)分析技術(shù)，將操作數(shù)據(jù)及分析結(jié)果反饋給學(xué)習(xí)者，以幫助學(xué)習(xí)者提高訓(xùn)練效果的學(xué)習(xí)環(huán)境。

隨著虛擬仿真、數(shù)據(jù)分析、學(xué)習(xí)分析等技術(shù)的發(fā)展[1]，相關(guān)研究者利用先進(jìn)的信息技術(shù)，設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)了多種具有開(kāi)放性、廣域性、交互性和實(shí)時(shí)性特點(diǎn)的虛擬仿真學(xué)習(xí)系統(tǒng)或平臺(tái)用于臨床實(shí)踐教學(xué)[2-3]，取得了良好的教學(xué)效果[4-5]。目前，大多數(shù)高等醫(yī)學(xué)院校的臨床實(shí)踐教學(xué)多采取先集中演示觀摩、后獨(dú)立操作訓(xùn)練的教學(xué)方式，受學(xué)生多、師生比低、實(shí)踐教學(xué)場(chǎng)所數(shù)量和環(huán)境有限、臨床技能教學(xué)資源緊張等現(xiàn)實(shí)情況影響[6]，導(dǎo)致臨床實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)存在訓(xùn)練時(shí)間不足、學(xué)生基本技能掌握不扎實(shí)等問(wèn)題。為解決以上問(wèn)題，我們引入基于數(shù)據(jù)反饋的臨床實(shí)踐在線訓(xùn)練平臺(tái)，充分發(fā)揮虛擬仿真等技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并應(yīng)用于臨床專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)，取得了較好的教學(xué)效果，現(xiàn)介紹如下。

1 基于數(shù)據(jù)反饋的臨床實(shí)踐在線訓(xùn)練平臺(tái)功能簡(jiǎn)介

平臺(tái)采用B/S(瀏覽器端/服務(wù)器端)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，平臺(tái)服務(wù)器端CPU性能不低于Intel Xeon e5-2603 v4，內(nèi)存不低于8G。平臺(tái)采用模塊化設(shè)計(jì)方法，功能設(shè)計(jì)主要包括理論知識(shí)學(xué)習(xí)、虛擬操作、考核測(cè)評(píng)、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)4個(gè)模塊。學(xué)生先在理論知識(shí)學(xué)習(xí)模塊在線學(xué)習(xí)相關(guān)的理論知識(shí)，然后在平臺(tái)的虛擬訓(xùn)練操作模塊中反復(fù)多次練習(xí)臨床技能操作，之后使用考核測(cè)評(píng)模塊檢測(cè)學(xué)習(xí)效果和知識(shí)的掌握程度，最后利用數(shù)據(jù)呈現(xiàn)模塊中的數(shù)據(jù)分析報(bào)告，有針對(duì)性地進(jìn)行學(xué)習(xí)、鞏固知識(shí)點(diǎn)，并在下次考核測(cè)評(píng)中加強(qiáng)薄弱點(diǎn)的學(xué)習(xí)，最終達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。

1.1 操作、模擬訓(xùn)練流程

平臺(tái)中的虛擬操作模塊(以下簡(jiǎn)稱模塊)根據(jù)情境認(rèn)知學(xué)習(xí)等相關(guān)的教育理論[7]，以真實(shí)案例為引導(dǎo)，融入操作流程等因素，不但可以模擬實(shí)際環(huán)境中臨床操作的多分支性[8]，而且注重評(píng)估學(xué)生每項(xiàng)技能操作的學(xué)習(xí)效果。臨床技能操作的模擬流程主要包括病例判讀、評(píng)估術(shù)前狀況、物品準(zhǔn)備、術(shù)中各項(xiàng)操作、術(shù)后處理、術(shù)后記錄等步驟。

學(xué)生登錄平臺(tái)后，在該模塊下首先選擇病歷判讀菜單，選擇合適的病例；然后進(jìn)入病房頁(yè)面，該頁(yè)面主要是考察學(xué)生根據(jù)病例和掌握的知識(shí)評(píng)估患者的術(shù)前狀況，與患者以及相關(guān)的醫(yī)護(hù)人員核對(duì)醫(yī)囑，之后和患者以及家屬溝通治療過(guò)程中的各項(xiàng)操作、注意事項(xiàng)以及患者需要配合的內(nèi)容等事項(xiàng)；然后進(jìn)入物品準(zhǔn)備階段，該階段考察學(xué)生在熟練掌握術(shù)中技能操作程序和操作要求的情況下展開(kāi)虛擬操作訓(xùn)練，并做好術(shù)后處理和術(shù)后記錄等內(nèi)容；最后，學(xué)生在完成以上操作之后，查看訓(xùn)練情況及訓(xùn)練評(píng)價(jià)。臨床技能操作模擬流程如圖1所示。

圖1 臨床技能操作模擬流程圖

以胸腔穿刺術(shù)訓(xùn)練項(xiàng)目為例，學(xué)生需要完成準(zhǔn)備、標(biāo)記、消毒、鋪巾、局麻、穿刺、抽液、提交成績(jī)8個(gè)操作。學(xué)生首先對(duì)患者進(jìn)行穿刺之前的準(zhǔn)備工作，包括了解病情，核對(duì)適應(yīng)證，復(fù)核體征等，然后確定穿刺點(diǎn)并以龍膽紫標(biāo)出進(jìn)針點(diǎn)，之后對(duì)操作人員、操作器具、患者穿刺標(biāo)記點(diǎn)附近范圍進(jìn)行消毒處理，并鋪無(wú)菌治療巾，接著對(duì)患者穿刺部位進(jìn)行局部麻醉，進(jìn)行穿刺抽取液體，最后消毒和術(shù)后處理；完成以上操作之后，提交該次訓(xùn)練成績(jī)。

1.2 訓(xùn)練模式

從學(xué)習(xí)者角度出發(fā)，通過(guò)臨床實(shí)踐在線訓(xùn)練平臺(tái)，采用臨床技能理論知識(shí)學(xué)習(xí)—虛擬訓(xùn)練—自動(dòng)糾錯(cuò)—數(shù)據(jù)反饋—鞏固技能操作—自主測(cè)評(píng)的線上學(xué)習(xí)流程，形成基于數(shù)據(jù)反饋的臨床技能訓(xùn)練模式。流程如圖2所示。

圖2 基于數(shù)據(jù)反饋的臨床技能訓(xùn)練模式

第一，學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)臨床技能理論知識(shí)，通過(guò)線上、線下相結(jié)合的學(xué)習(xí)途徑，了解臨床技能操作流程，掌握臨床技能操作規(guī)范，然后進(jìn)行線上虛擬仿真訓(xùn)練。在此過(guò)程中平臺(tái)收集學(xué)生學(xué)習(xí)或操作過(guò)程中的行為數(shù)據(jù)，在實(shí)驗(yàn)操作中，按照各項(xiàng)臨床技能操作要領(lǐng)進(jìn)行評(píng)分。

第二，每項(xiàng)操作結(jié)束后，自動(dòng)糾錯(cuò)，實(shí)時(shí)記錄評(píng)分結(jié)果。在所有操作結(jié)束后，展示所有操作的正確要領(lǐng)，明確操作錯(cuò)誤位置，找準(zhǔn)錯(cuò)誤原因，自動(dòng)生成數(shù)據(jù)分析報(bào)告，反饋給學(xué)生和教師。

第三，平臺(tái)對(duì)每一項(xiàng)技能操作的訓(xùn)練詳情，從專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技能、臨床思維、無(wú)菌觀念、患者安全、醫(yī)患溝通、人文關(guān)懷、職業(yè)素養(yǎng)等八個(gè)方面對(duì)醫(yī)學(xué)生的臨床勝任力進(jìn)行評(píng)估，學(xué)生在訓(xùn)練過(guò)程中不斷鞏固技能操作，直到成績(jī)達(dá)標(biāo)，最終形成基于數(shù)據(jù)反饋的、良性循環(huán)的智慧學(xué)習(xí)過(guò)程。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

以臨床專(zhuān)業(yè)某班32名學(xué)生學(xué)習(xí)胸腔穿刺術(shù)的訓(xùn)練為例，其中有19人完成胸腔穿刺術(shù)的訓(xùn)練。班級(jí)在線訓(xùn)練完成情況、成績(jī)?nèi)鐖D3所示，該次訓(xùn)練成績(jī)平均為72.32分。隨機(jī)選擇其中一名完成訓(xùn)練學(xué)生，該生該次訓(xùn)練為76分，其個(gè)人的訓(xùn)練詳情如圖4所示。該班級(jí)該次訓(xùn)練錯(cuò)誤的嚴(yán)重錯(cuò)誤率統(tǒng)計(jì)如圖5所示，錯(cuò)誤最多的操作為“未將局麻針退出患者體外”。該次訓(xùn)練Top10的錯(cuò)誤率統(tǒng)計(jì)如圖6所示，局麻知識(shí)點(diǎn)錯(cuò)誤人數(shù)最多。班級(jí)各操作點(diǎn)錯(cuò)誤詳情統(tǒng)計(jì)如圖7所示，穿刺知識(shí)點(diǎn)的錯(cuò)誤原因是“穿刺進(jìn)針?biāo)俣冗^(guò)慢”。教師通過(guò)查看、分析學(xué)生個(gè)人及班級(jí)整體的線上訓(xùn)練數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握每個(gè)學(xué)生及班級(jí)整體的技能操作情況，實(shí)施針對(duì)性的講解和示教操作，進(jìn)一步提升臨床實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果。數(shù)據(jù)的反饋?zhàn)鳛榭陀^的、有效的反饋，對(duì)教學(xué)效果有積極作用[9]。

圖3 班級(jí)在線訓(xùn)練完成情況統(tǒng)計(jì)、成績(jī)統(tǒng)計(jì)

圖4 學(xué)生個(gè)人的胸腔穿刺術(shù)的訓(xùn)練詳情

圖5 班級(jí)整體的嚴(yán)重錯(cuò)誤率統(tǒng)計(jì)

圖6 班級(jí)整體的Top10的錯(cuò)誤率統(tǒng)計(jì)

圖7 班級(jí)各操作點(diǎn)錯(cuò)誤詳情統(tǒng)計(jì)

臨床實(shí)踐在線訓(xùn)練平臺(tái)記錄學(xué)生線上的學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)(學(xué)習(xí)時(shí)長(zhǎng)、次數(shù)、最終成績(jī)等)，使用大數(shù)據(jù)及相關(guān)的技術(shù)分析探究這些數(shù)據(jù)內(nèi)部的關(guān)聯(lián)，從而進(jìn)一步預(yù)測(cè)學(xué)生的學(xué)習(xí)成長(zhǎng)趨勢(shì)，為課程安排、教學(xué)改革提供客觀依據(jù)。

2 應(yīng)用效果

目前，臨床實(shí)踐在線訓(xùn)練平臺(tái)已經(jīng)應(yīng)用于廣東醫(yī)科大學(xué)本科2016級(jí)臨床專(zhuān)業(yè)臨床實(shí)驗(yàn)教學(xué)，結(jié)合有關(guān)四大穿刺的教學(xué)課程安排，開(kāi)展了臨床實(shí)踐虛擬訓(xùn)練、訓(xùn)練數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及理論知識(shí)測(cè)試，研究其應(yīng)用效果。

2.1 訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)與次數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果

隨機(jī)選擇學(xué)校2016級(jí)本科臨床專(zhuān)業(yè)3個(gè)班級(jí)，共91名學(xué)生，進(jìn)行在線學(xué)習(xí)胸腔穿刺術(shù)、腹腔穿刺術(shù)、腰椎穿刺術(shù)，骨髓穿刺術(shù)的技能操作。經(jīng)過(guò)4周的學(xué)習(xí)訓(xùn)練，根據(jù)臨床實(shí)踐在線學(xué)習(xí)管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)顯示，各班級(jí)有71%以上的學(xué)生在線完成訓(xùn)練；其中，學(xué)生平均訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)36.3～58.3 min，各班級(jí)學(xué)生平均訓(xùn)練3次左右，單項(xiàng)操作平均用時(shí)為12～18 min。期間通過(guò)調(diào)查、訪談等方式，收集師生反饋意見(jiàn)，結(jié)果表明：在線訓(xùn)練平臺(tái)在創(chuàng)新學(xué)習(xí)形式、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)習(xí)積極性、加深對(duì)理論知識(shí)的理解、培養(yǎng)臨床思維能力等方面總體滿意度或認(rèn)可度較高。

2.2 理論測(cè)試成績(jī)比較

3 討論與總結(jié)

臨床技能訓(xùn)練是臨床實(shí)踐教學(xué)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是醫(yī)學(xué)生將理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力的重要橋梁?；跀?shù)據(jù)反饋的臨床實(shí)踐在線訓(xùn)練平臺(tái)能有效解決目前存在的病例資源缺乏、師生比例低導(dǎo)致的技能操作訓(xùn)練不足等問(wèn)題，也有助于進(jìn)一步提高臨床實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)高等醫(yī)學(xué)教育教學(xué)的改革。

臨床實(shí)踐在線學(xué)習(xí)平臺(tái)與線下的臨床實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合，不僅改變了當(dāng)前的教學(xué)環(huán)境，成為傳統(tǒng)場(chǎng)景訓(xùn)練的有效補(bǔ)充，而且形成了醫(yī)學(xué)教育數(shù)據(jù)支持、線上、線下相結(jié)合的臨床實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。該平臺(tái)具有諸多優(yōu)勢(shì)。

第一，通過(guò)3D虛擬仿真技術(shù)模擬多種臨床技能操作場(chǎng)景，使學(xué)生較易融入虛擬的臨床氛圍中進(jìn)行線上的技能學(xué)習(xí)和訓(xùn)練操作，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，可以更好地滿足學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求，同時(shí)，也避免因操作不當(dāng)帶來(lái)的醫(yī)患糾紛；第二，該平臺(tái)引入臨床真實(shí)案例，將臨床醫(yī)學(xué)課程與實(shí)際案例緊密結(jié)合，使學(xué)生在聯(lián)系臨床實(shí)際的情況下掌握臨床實(shí)踐技能；第三，臨床實(shí)踐在線訓(xùn)練平臺(tái)具有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)反饋、自動(dòng)糾錯(cuò)功能，學(xué)生按照技能操作的標(biāo)準(zhǔn)流程反復(fù)練習(xí)，根據(jù)反饋結(jié)果及時(shí)糾錯(cuò)，結(jié)合訓(xùn)練成績(jī)和統(tǒng)計(jì)結(jié)果查漏補(bǔ)缺，改善學(xué)習(xí)訓(xùn)練效果；第四，該平臺(tái)以數(shù)據(jù)柱狀圖、圖表的形式，直觀、鮮明地反映學(xué)生線上訓(xùn)練情況，教師以此為依據(jù)進(jìn)行針對(duì)性的教學(xué)，優(yōu)化教學(xué)流程，提高教學(xué)質(zhì)量；第五，從學(xué)習(xí)者角度看，平臺(tái)為學(xué)生進(jìn)行線上與線下相結(jié)合的學(xué)習(xí)提供條件，一方面增加學(xué)生訓(xùn)練的時(shí)長(zhǎng)和擴(kuò)充訓(xùn)練空間，實(shí)現(xiàn)泛在學(xué)習(xí)，提高了學(xué)習(xí)效率。

在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，僅依靠教師通過(guò)實(shí)物模型或器械，進(jìn)行個(gè)別指導(dǎo)操作訓(xùn)練的條件，不能完全滿足多數(shù)學(xué)生的臨床技能訓(xùn)練需求，難以取得預(yù)期的訓(xùn)練效果。臨床實(shí)踐在線訓(xùn)練平臺(tái)以學(xué)習(xí)者為主體，通過(guò)虛擬技術(shù)模擬多種真實(shí)病例場(chǎng)景，使學(xué)生可以隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí)各種臨床技能操作，克服實(shí)際場(chǎng)景訓(xùn)練的時(shí)間與空間的限制，且在基于數(shù)據(jù)的反饋和分析的指導(dǎo)下，有助于彌補(bǔ)教師訓(xùn)練指導(dǎo)不足的缺陷，豐富臨床實(shí)踐教學(xué)資源。

通過(guò)分析臨床實(shí)踐在線訓(xùn)練平臺(tái)后臺(tái)的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，從在線訓(xùn)練時(shí)長(zhǎng)與次數(shù)的角度看，學(xué)生對(duì)臨床技能虛擬訓(xùn)練操作具有更濃厚的學(xué)習(xí)興趣；通過(guò)對(duì)學(xué)生臨床技能理論知識(shí)的考試，并進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，在線訓(xùn)練平臺(tái)對(duì)于考試成績(jī)具有正向作用，在一定程度上可以提高學(xué)生的臨床實(shí)踐基本技能和專(zhuān)業(yè)技能。