基于數據反饋的臨床實踐在線訓練平臺的應用研究

張 萍，沈金偉，郭潤民，許逢明，蔡 德

廣東醫科大學：1 第一臨床醫學院，廣東 湛江 524023；3 附屬醫院，廣東 湛江 524000；2 廣東海洋大學數學與計算機學院，廣東 湛江 524088

臨床實踐在線訓練平臺(簡稱平臺)是一種運用虛擬仿真技術，通過在線虛擬臨床情境，模擬臨床技能操作，再利用數據分析技術，將操作數據及分析結果反饋給學習者，以幫助學習者提高訓練效果的學習環境。

隨著虛擬仿真、數據分析、學習分析等技術的發展[1]，相關研究者利用先進的信息技術，設計、開發了多種具有開放性、廣域性、交互性和實時性特點的虛擬仿真學習系統或平臺用于臨床實踐教學[2-3]，取得了良好的教學效果[4-5]。目前，大多數高等醫學院校的臨床實踐教學多采取先集中演示觀摩、后獨立操作訓練的教學方式，受學生多、師生比低、實踐教學場所數量和環境有限、臨床技能教學資源緊張等現實情況影響[6]，導致臨床實踐訓練教學存在訓練時間不足、學生基本技能掌握不扎實等問題。為解決以上問題，我們引入基于數據反饋的臨床實踐在線訓練平臺，充分發揮虛擬仿真等技術的優勢，并應用于臨床專業的實踐教學，取得了較好的教學效果，現介紹如下。

1 基于數據反饋的臨床實踐在線訓練平臺功能簡介

平臺采用B/S(瀏覽器端/服務器端)架構實現，平臺服務器端CPU性能不低于Intel Xeon e5-2603 v4，內存不低于8G。平臺采用模塊化設計方法，功能設計主要包括理論知識學習、虛擬操作、考核測評、數據呈現4個模塊。學生先在理論知識學習模塊在線學習相關的理論知識，然后在平臺的虛擬訓練操作模塊中反復多次練習臨床技能操作，之后使用考核測評模塊檢測學習效果和知識的掌握程度，最后利用數據呈現模塊中的數據分析報告，有針對性地進行學習、鞏固知識點，并在下次考核測評中加強薄弱點的學習，最終達到良好的學習效果。

1.1 操作、模擬訓練流程

平臺中的虛擬操作模塊(以下簡稱模塊)根據情境認知學習等相關的教育理論[7]，以真實案例為引導，融入操作流程等因素，不但可以模擬實際環境中臨床操作的多分支性[8]，而且注重評估學生每項技能操作的學習效果。臨床技能操作的模擬流程主要包括病例判讀、評估術前狀況、物品準備、術中各項操作、術后處理、術后記錄等步驟。

學生登錄平臺后，在該模塊下首先選擇病歷判讀菜單，選擇合適的病例；然后進入病房頁面，該頁面主要是考察學生根據病例和掌握的知識評估患者的術前狀況，與患者以及相關的醫護人員核對醫囑，之后和患者以及家屬溝通治療過程中的各項操作、注意事項以及患者需要配合的內容等事項；然后進入物品準備階段，該階段考察學生在熟練掌握術中技能操作程序和操作要求的情況下展開虛擬操作訓練，并做好術后處理和術后記錄等內容；最后，學生在完成以上操作之后，查看訓練情況及訓練評價。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

以胸腔穿刺術訓練項目為例，學生需要完成準備、標記、消毒、鋪巾、局麻、穿刺、抽液、提交成績8個操作。學生首先對患者進行穿刺之前的準備工作，包括了解病情，核對適應證，復核體征等，然后確定穿刺點并以龍膽紫標出進針點，之后對操作人員、操作器具、患者穿刺標記點附近范圍進行消毒處理，并鋪無菌治療巾，接著對患者穿刺部位進行局部麻醉，進行穿刺抽取液體，最后消毒和術后處理；完成以上操作之后，提交該次訓練成績。

1.2 訓練模式

從學習者角度出發，通過臨床實踐在線訓練平臺，采用臨床技能理論知識學習—虛擬訓練—自動糾錯—數據反饋—鞏固技能操作—自主測評的線上學習流程，形成基于數據反饋的臨床技能訓練模式。流程如圖2所示。

圖2 基于數據反饋的臨床技能訓練模式

第一，學生通過學習臨床技能理論知識，通過線上、線下相結合的學習途徑，了解臨床技能操作流程，掌握臨床技能操作規范，然后進行線上虛擬仿真訓練。在此過程中平臺收集學生學習或操作過程中的行為數據，在實驗操作中，按照各項臨床技能操作要領進行評分。

第二，每項操作結束后，自動糾錯，實時記錄評分結果。在所有操作結束后，展示所有操作的正確要領，明確操作錯誤位置，找準錯誤原因，自動生成數據分析報告，反饋給學生和教師。

第三，平臺對每一項技能操作的訓練詳情，從專業知識、專業技能、臨床思維、無菌觀念、患者安全、醫患溝通、人文關懷、職業素養等八個方面對醫學生的臨床勝任力進行評估，學生在訓練過程中不斷鞏固技能操作，直到成績達標，最終形成基于數據反饋的、良性循環的智慧學習過程。

1.3 數據統計

以臨床專業某班32名學生學習胸腔穿刺術的訓練為例，其中有19人完成胸腔穿刺術的訓練。班級在線訓練完成情況、成績如圖3所示，該次訓練成績平均為72.32分。隨機選擇其中一名完成訓練學生，該生該次訓練為76分，其個人的訓練詳情如圖4所示。該班級該次訓練錯誤的嚴重錯誤率統計如圖5所示，錯誤最多的操作為“未將局麻針退出患者體外”。該次訓練Top10的錯誤率統計如圖6所示，局麻知識點錯誤人數最多。班級各操作點錯誤詳情統計如圖7所示，穿刺知識點的錯誤原因是“穿刺進針速度過慢”。教師通過查看、分析學生個人及班級整體的線上訓練數據，及時掌握每個學生及班級整體的技能操作情況，實施針對性的講解和示教操作，進一步提升臨床實踐教學質量，改善教學效果。數據的反饋作為客觀的、有效的反饋，對教學效果有積極作用[9]。

圖3 班級在線訓練完成情況統計、成績統計

圖4 學生個人的胸腔穿刺術的訓練詳情

圖5 班級整體的嚴重錯誤率統計

圖6 班級整體的Top10的錯誤率統計

圖7 班級各操作點錯誤詳情統計

臨床實踐在線訓練平臺記錄學生線上的學習行為數據(學習時長、次數、最終成績等)，使用大數據及相關的技術分析探究這些數據內部的關聯，從而進一步預測學生的學習成長趨勢，為課程安排、教學改革提供客觀依據。

2 應用效果

目前，臨床實踐在線訓練平臺已經應用于廣東醫科大學本科2016級臨床專業臨床實驗教學，結合有關四大穿刺的教學課程安排，開展了臨床實踐虛擬訓練、訓練數據統計及理論知識測試，研究其應用效果。

2.1 訓練時長與次數的統計結果

隨機選擇學校2016級本科臨床專業3個班級，共91名學生，進行在線學習胸腔穿刺術、腹腔穿刺術、腰椎穿刺術，骨髓穿刺術的技能操作。經過4周的學習訓練，根據臨床實踐在線學習管理平臺的數據顯示，各班級有71%以上的學生在線完成訓練；其中，學生平均訓練時長36.3～58.3 min，各班級學生平均訓練3次左右，單項操作平均用時為12～18 min。期間通過調查、訪談等方式，收集師生反饋意見，結果表明：在線訓練平臺在創新學習形式、激發學習興趣、提高學習積極性、加深對理論知識的理解、培養臨床思維能力等方面總體滿意度或認可度較高。

2.2 理論測試成績比較

3 討論與總結

臨床技能訓練是臨床實踐教學的關鍵環節，也是醫學生將理論知識轉化為實踐能力的重要橋梁。基于數據反饋的臨床實踐在線訓練平臺能有效解決目前存在的病例資源缺乏、師生比例低導致的技能操作訓練不足等問題，也有助于進一步提高臨床實踐教學質量，促進高等醫學教育教學的改革。

臨床實踐在線學習平臺與線下的臨床實驗教學結合，不僅改變了當前的教學環境，成為傳統場景訓練的有效補充，而且形成了醫學教育數據支持、線上、線下相結合的臨床實驗教學模式。該平臺具有諸多優勢。

第一，通過3D虛擬仿真技術模擬多種臨床技能操作場景，使學生較易融入虛擬的臨床氛圍中進行線上的技能學習和訓練操作，激發了學生的學習興趣和主動性，可以更好地滿足學生個性化的學習需求，同時，也避免因操作不當帶來的醫患糾紛；第二，該平臺引入臨床真實案例，將臨床醫學課程與實際案例緊密結合，使學生在聯系臨床實際的情況下掌握臨床實踐技能；第三，臨床實踐在線訓練平臺具有數據統計、數據反饋、自動糾錯功能，學生按照技能操作的標準流程反復練習，根據反饋結果及時糾錯，結合訓練成績和統計結果查漏補缺，改善學習訓練效果；第四，該平臺以數據柱狀圖、圖表的形式，直觀、鮮明地反映學生線上訓練情況，教師以此為依據進行針對性的教學，優化教學流程，提高教學質量；第五，從學習者角度看，平臺為學生進行線上與線下相結合的學習提供條件，一方面增加學生訓練的時長和擴充訓練空間，實現泛在學習，提高了學習效率。

在傳統教學模式下，僅依靠教師通過實物模型或器械，進行個別指導操作訓練的條件，不能完全滿足多數學生的臨床技能訓練需求，難以取得預期的訓練效果。臨床實踐在線訓練平臺以學習者為主體，通過虛擬技術模擬多種真實病例場景，使學生可以隨時隨地地學習各種臨床技能操作，克服實際場景訓練的時間與空間的限制，且在基于數據的反饋和分析的指導下，有助于彌補教師訓練指導不足的缺陷，豐富臨床實踐教學資源。

通過分析臨床實踐在線訓練平臺后臺的訓練數據，從在線訓練時長與次數的角度看，學生對臨床技能虛擬訓練操作具有更濃厚的學習興趣；通過對學生臨床技能理論知識的考試，并進行對比分析發現，在線訓練平臺對于考試成績具有正向作用，在一定程度上可以提高學生的臨床實踐基本技能和專業技能。