3D虚拟人机交互教学模式临床思维能力教学研究与实践

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  【摘 要】本文认为在高职临床思维实训教学中应用3D虚拟人机交互教学模式,是临床思维教学改革和发展的趋势,针对高职临床医学生临床思维教学模式现状的发展需求,从建立教学团队、创建教学模式和开发临床思维案例三个方面论述3D虚拟现实人机交互技术教学模式建立与应用过程,为高职医学生临床思维能力教学提供参考。
  【关键词】3D虚拟 人机交互 教学模式 高职医学生 临床思维
  【中图分类号】G  【文献标识码】A
  【文章编号】0450-9889(2021)11-0084-03
  近年来,3D虚拟现实技术备受关注。虚拟现实技术已经走近人们的生活,渗透到各行各业中,并得到广泛应用和发展。人机交互技术结合3D虚拟现实技术适应时代的需求,能解决高职医学生临床思维培养过程中的教学难题。
  一、高职临床医学生临床思维教学模式现状及发展需求
  随着科学技术和教育改革飞速发展,国内外临床思维能力教学模式得到了极大发展,大体经历以下几种模式。
  (一)传统的病例讨论临床思维能力训练教学模式
  这种教学模式将病例讨论安排在理论知识讲授后,对加强医学生临床思维的培养具有良好作用。随着职业教育的发展,病例讨论的方式已不能很好培养医学生的独立思维,无法给医学生真实体验和感受。病例讨论开始尝试用模拟教学法SP(标准化病人)的方式授课,通过让医学生情景模拟扮演不同角色,增加真实感受,以培养医学生的临床思维能力。这种方法有较好效果,但也存在一些缺陷。比如,没有阳性体征,且训练SP的成本昂贵;国内也没有SP行业,医学生情景模拟和复习占用时间较长,要求学生有较强表演能力等;很难在普通课堂内进行足够次数的训练,不能呈现疾病的发展状况,医学生无法得到真实临床资料。种种缺陷致使其不能广泛应用于各课程中。
  (二)虚拟临床思维训练软件和线上线下混合教学模式
  随着现代信息技术的引入,国内外均开发出了以真实病例为基础的临床思维训练软件,技术均比较成熟,拥有庞大的病例库,可基本涵盖所有临床科室,并具有训练与考核的双重功能。临床思维训练软件的运用在一定程度上可以解决医学生向临床过渡阶段综合能力的训练。学生在虚拟的临床诊疗环境之中积累病例经验和提高诊疗能力,对医学教育起到巨大的推进作用,对中国现代化医学教育有极大的借鉴意义。教学模式上随之也有很大转变,采用了线上线下混合式教学模式,广泛应用的CBL,PBL,MOOC等教学法。但是,由于该类软件智能化水平技术本身的局限性不能完全代替临床实际情况,简单程序化的训练,导致医学生没有身临其境的直观感受,在练习过程中容易感觉乏味,难以提升人文关怀能力、诊查能力、检查检验和会诊等能力。
  (三)虚拟现实教学模式
  当前,随着5G、人工智能和虚拟现实技术的发展,虚拟现实教育越来越成熟。虚拟现实技术在教育领域的广泛应用必将引发教育教学模拟的新的改革,取代传统教育方式的趋势是不可逆转的。因此,结合多媒体、数据库、网络通信、虚拟现实以及人机交互等技术对实验环境及实验对象进行仿真构造,构建虚拟的病人,应用于医学教学过程中,可有效解决目前在医学人才培养方面的诸多问题,有提高学生注意力、突破时空限制、逼真环境展示、风险可控、特殊场景学习、节约成本等优点。虚拟现实包括三类:文本虚拟现实、3D虚拟现实和沉浸式虚拟现实。其中,文本虚拟现实比较容易实现,但是仿真性差,不容易激发学习兴趣。沉浸式虚拟现实模仿现实比较逼真,但需要的成本较高、技术难度也大,一般只应用于一些特殊需要。3D虚拟现实已经比较容易实现,其技术难度和成本核算也基本达到可以进入普通应用领域。
  二、虚拟现实人机交互教学模式应用于高职医学生临床思维能力教学的必要性
  (一)临床思维能力在医学生专业培养中的地位与作用
  临床思维能力是临床医务工作者在实践中分析、推理并做出科学判断的能力。医学教育培养的重点是医学生的临床思维和临床技能。尤为重要的是临床思维的培养,医学生只有掌握了科学的临床思维方法,才能适应不断变化的临床工作。有效的教学模式是培养临床思维能力教育的重要环节。
  (二)高职医学生临床思维能力存在的问题及原因
  从近年来各医院对临床高职医学生实习反馈情况来看,很多医学生存在临床思维能力欠缺、临床思维和基础知识脱节、详细询问病史和进行系统准确化体格检查的基本功欠扎实,过分依赖各种辅助检查等问题。主要表现在实习过程中机械执行教师指令,缺乏主动思考,不能整体地考虑病情,不能把所学的知识和技能连贯,不能综合、灵活和合理运用知识于临床;不能有效地与病人沟通,遇到问题时手忙脚乱、心理压力大;临床适应期较长,岗位胜任力不强等现象,不能实现医学生的在校学习与临床实际工作无缝对接。这些问題主要与课程内容、课程目标和教师理念等因素有关。一直以来,高职临床专业人才培养为三年制,课程设置两年在校进行医学理论基础学习,主要依靠课堂上教师按章节进行内容独立的理论输出,章节之间没有贯通融合,使医学生学习的知识缺乏整体性和系统性,医学生处于被动接受知识状态,对教师所讲的疾病没有直接的感官认识。而临床思维的过程却是从症状体征的分析再到疾病的逆向思维,与传统的学习方式完全相反,医学生在临床实践学习的过程中又没有系统的临床思维训练。教师受传统教育理念的影响,普遍重视医学基础理论传授和技能教授,没有单独的临床思维课程,没有强调临床思维的培养。
  (三)虚拟现实技术教学培养模式是新时代职业教育的迫切需求
  随着现代信息技术的引入,教学模式上随之也有很大转变,培养思维能力教学模式采用了虚实结合和线上线下混合式教学模式。SP,CBL,PBL,MOOC等教学法,线上虚拟临床思维训练,已普遍应用到临床思维能力培养教学中。当前,信息技术飞速发展,相比于上述教学法,交互技术更凸显其技术优势,人机交互技术能让医学生在交互体验中感知信息,使呈现形式变得多样化、智能化和人性化,并且能够实现跨时空的三维立体化展示,将这些技术推广应用到职业教育,是新时代的迫切需求。   三、3D虚拟现实人机交互技术教学模式建立与应用过程
  (一)前期准备
  1.建立教学团队
  组织教师团队进行有目标的临床定岗实践和临床调研,与基层医疗机构共建教学基地,培养能胜任人机交互式教学模式进行临床思维训练医教协同教学团队,组成一支有丰富临床经验的专职“双师型”教师教学团队。根据高职医学生的临床工作岗位,分析岗位任职临床医生必须具备的临床思维能力,继而与教学相对接,将其转换为知识、技能和素质目标。
  2.开发临床思维案例
  依据高职医学生学情分析及课程内容间的关系,由课题组成员根据课程中各系统的常见病多发病选定典型案例。按照高职医学生人才培养方案,在分析高职医学生工作岗位必须具备的临床思维能力基础上,与教学目标相对应,制订教学目标,最终形成人机交互教学系统临床思维训练教案编写。组织各课程授课教师与临床专家,选择符合高职医学生实际情况的Body Interact 3D虚拟人机交互式教学系统思维训练教学模式案例资源。选择的典型案例能综合临床基本技术及学科专业课程的案例诊疗方案,培养医学生的临床思维能力。每份案例均涉及疾病诊断、诊疗方案、疾病的观察与常用护理技术使用、疾病在诊疗期间症状的处理步骤及问诊、体格检查等方面的问题,请教临床专家和临床教育专家对这些素材进行选择和优化,同时兼顾医学生的实际能力,力求选择的案例设计规范、难度适当和贴近高职医学生以后工作岗位的临床工作,从而保证医学生训练的积极性。
  3.创建教学模式
  从专业课开始,使用选定的案例进行病例导入式理论授课和病例讨论。在Body Interact交互式教学系统实施过程中,坚持以小组团队的形式,以“课前,根据病例讨论课案例所涉及的系统理论知识、临床基本技术技能内容进行预习;课中,接受并完成工作任务,教师根据Body Interact交互式教学系统过程性反馈综合评价;课后,反复练习”的框架,组织教学活动,期间综合运用多种教学方法。采用多元化的评价体系,将临床思维教学系统纳入统一的评价体系之中,以高职医学生自评和思维训练考核为主,小组评价为辅,定性评价与定量评价相结合,过程性评价与终结性评价相结合,课内评价与课外评价相结合,个人能力评价与团队合作评价相结合,构建课程多元评价体系。采用Mini-CEX评价方式进行考核评分,结合Body Interact交互式教学系统临床思维考核结果评分及任课教师的评价,得出医学生最终成绩。全面客观地评价医学生的临床思维能力。
  (二)实施阶段
  大二第一学期专业课开始,使用选定的案例进行病例导入式教学法理论授课。使用线上思维训练、线下病例讨论、Body Interact人机交互式教学系统思维训练的教学模式进行教学。人机交互式教学系统开课前,采用Mini-CEX评价方式进行评分,Body Interact交互式教学系统进行考核,得出医学生受训前的临床思维成绩。30人为一大组,15人为一小组,小组模式教学,提前告知小组工作具体的医疗场景和需要预习的相关内容,小组集体预习,选取课题组确定的教学案例,小组随机选4人操作系统。上课模拟开始小组4名学生操作,其余小组成员通过大屏幕显示共同配合参与,教师可视情况引导,教师根据教学情况设定诊疗时间,在有效时间内完成。
  (三)评价
  教师根据小组操作结束后评估报告回顾点评、小组自评和互评,医学生再次操作。考核评价使用Mini-CEX评价方式进行评分,Body Interact交互式教学系统进行考核,教师评价、自评和小组互评,综合得出学生最终成绩。
  四、3D虚拟人机交互教学模式的意义和思考
  (一)意义
  1.节约教学资源,整合系统疾病知识
  基于人机交互教学模式针对目前高职医学生临床思维能力存在的问题,紧跟5G、人工智能和虚拟现实技术的发展趋势,采用3D虚拟现实技术在教育领域的创新成果,有利于医学生把单个知识点进行系统化整合。在校学习系统疾病知识的同时,进行临床思维训练提高临床思维能力。医学生能把所学知识点通过讨论和判断逐渐串联起来,达到整体划一,从而临床思维得到提升,提前从大二第一学期介入临床思维学习,医学生更有职业认同感,学习目标更清晰。
  2.激发医学生学习兴趣,培养良好学习习惯
  通过触屏式体验,3D虚拟呈现现实医疗环境,把医学生带入临床真实情景。通过虚拟现实病人症状,实现人机对话,激发医学生学习兴趣,培养良好的学习习惯。能促进学生更好地组织临床思维、促进临床病例讨论效果、促进医学生沟通技能的发展,增加互动性,促进决策性过程。
  3.有利于临床带教教师的教学,做到在校学习与临床实习的无缝对接
  适合高职临床学生临床思维能力的教学模式,提供具体的教学方法、教案以及详细的评价指标。运用3D虚拟情景人机交互式系统教学提高医学生临床思维能力改革教学模式,弥补了医学生不能到医院反复询问病人病史的弊端,实现医学生的在校学习与临床实际工作无缝对接。
  (二)思考
  1.医学生需要有扎实的医学基础知识
  临床思维的培养是需要比较长的时间培养,涉及很多学科,高职医学生的学习能力和基础参差不齐,缺乏真实的临床经历,对于复杂的病例情况还不能很好判断,需要教师积极引导。
  2.临床思维评判缺乏统一标准
  临床思维考核是一个比较复杂的考核,教学目的是培养临床医学生的综合能力,包括问诊、交流、医学基础、逻辑思维能力、评判性思维和团队合作等。评价教学效果应当体现在综合能力上,但是目前对临床思维评价缺乏一套标准化的标准,主要靠任课教师主观评判,容易受到系统反馈和教师主观因素的影响。
  总而言之,人机交互教学模式就是3D虚拟现实技术在教育领域的一种创新模式,具有线上线下自主学习训练的特点和优势。运用最新一代3D情景模拟系统交互式教学系统开展教学实验,借鉴有关医疗机构使用经验,建构具有线上线下自主学习训练特点和优势,能够有效提高医学生临床思维能力的人机交互教学模式。运用3D虚拟人机交互教学提高医学生临床思维能力改革教学模式,证实充分调动了医学生的学习主观能动性,提高了教学效果,有利于培养临床医学生的临床思维能力。
  【参考文献】
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  注:2020年度广西职业教育教学改革一般研究项目“基于人机交互教学模式提升高职医学生临床思维能力的研究与实践”(GXGZJG2020B118);2019年度广西职业教育教学改革重点研究项目“基于信息技术的医学职业院校临床技能实训体系的研究与实践”(GXGZJG2019A026)
  【作者简介】卢振芝(1984— ),女,广西桂林人,在职研究生,广西卫生职业技术学院主管护师,研究方向为医学教育、内科护理;莫启章(1972— ),男,通讯作者,广西象州人,在职研究生,广西卫生职业技术学院副主任医师,研究方向为医学教育,外科临床;罗 凌(1980— ),女,广西全州人,医学硕士,广西卫生职业技术学院主治医师,研究方向为儿科学、急救及健康促进;周元明(1963— ),男,浙江诸暨人,在职研究生,广西卫生职业技术学院教授,研究方向为医学教育管理、外科临床;岳桂华(1969— ),男,山东东营人,医学博士,广西卫生职业技术学院教授,主任医师,研究方向为医学教育管理、中西医结合防治心血管疾病;苏东红(1972— ),女,广西博白人,在职研究生,广西卫生职业技术学院主治医师,研究方向为医学教育、脑电生理与脑血管超声多普勒检诊。
  (责编 黄桂婵)
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