遠(yuǎn)程教育支氣管鏡教學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

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摘要：探索融入虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirtualReality，VR）的開放式在線課程（MassiveOpenOnlineCourse，MOOC）教學(xué)法在支氣管鏡教學(xué)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育；支氣管鏡

支氣管鏡是呼吸系統(tǒng)疾病診療技術(shù)的一項(xiàng)重大發(fā)明，對(duì)呼吸系統(tǒng)疾病的診治起了巨大的推動(dòng)作用，成為呼吸內(nèi)科醫(yī)生需要掌握的一項(xiàng)常規(guī)技術(shù)[1]。支氣管鏡檢查的實(shí)踐操作雖然不是很復(fù)雜，但仍存在一定的風(fēng)險(xiǎn)性，操作者需要通過嚴(yán)格的培訓(xùn)學(xué)習(xí)掌握這項(xiàng)技術(shù)。雖然國內(nèi)很多醫(yī)院已相繼開展支氣管鏡檢查，但培訓(xùn)支氣管鏡醫(yī)師的途徑比較單一，目前主要依靠到知名“三甲”醫(yī)院進(jìn)修學(xué)習(xí)完成，培訓(xùn)的規(guī)范性和權(quán)威性參差不齊，而且很多呼吸科的年輕醫(yī)生沒有足夠的操作機(jī)會(huì)和權(quán)威帶教教師的指導(dǎo)[2]。臨床一線教員在帶教過程中、學(xué)員在學(xué)習(xí)過程中也面臨諸多困難———不僅要讓學(xué)員對(duì)支氣管鏡技術(shù)的理論知識(shí)有足夠的了解，還需要進(jìn)行較多的臨床實(shí)踐技能培訓(xùn)[3]。臨床帶教教員的工作時(shí)間緊、任務(wù)重，教學(xué)時(shí)間較少[4]。而對(duì)于大多數(shù)年輕醫(yī)生而言，獲得動(dòng)手的機(jī)會(huì)少，操作時(shí)間短，這都成為制約學(xué)習(xí)支氣管鏡技術(shù)的難點(diǎn)[3]。因此一種能夠規(guī)范學(xué)習(xí)者操作流程、使用模擬的標(biāo)準(zhǔn)化訓(xùn)練增加學(xué)習(xí)者動(dòng)手能力的教學(xué)方法顯得十分重要。針對(duì)內(nèi)鏡系統(tǒng)昂貴、學(xué)習(xí)者動(dòng)手機(jī)會(huì)少、操作風(fēng)險(xiǎn)大的問題，我們提出將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）融入開放式在線課程（MOOC）教學(xué)體系中的教學(xué)方法。現(xiàn)介紹如下。

1對(duì)象與方法

1.1對(duì)象

研究對(duì)象為2019年9月—2020年1月在我院呼吸科學(xué)習(xí)支氣管鏡介入技術(shù)的進(jìn)修和專培醫(yī)生共60名，將這些學(xué)員隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組，每組30名。兩組學(xué)員性別、年齡、學(xué)歷等一般情況比較，差異無顯著性（P>0.01），見表1。

1.2方法

1.2.1干預(yù)方法兩組學(xué)員均由相同教員按相同的教學(xué)大綱教學(xué)。學(xué)習(xí)內(nèi)容如下：（1）經(jīng)支氣管鏡熱消融技術(shù)；（2）經(jīng)支氣管鏡冷凍術(shù)；（3）氣管/支氣管內(nèi)支架植入術(shù)；（4）支氣管鏡肺減容術(shù)；（5）經(jīng)支氣管鏡熱成形術(shù)；（6）硬質(zhì)氣管/支氣管鏡診療技術(shù)等操作。對(duì)照組按傳統(tǒng)帶教模式教學(xué)：通過教員的口傳身授和學(xué)員對(duì)臨床操作的觀察，即“理論知識(shí)學(xué)習(xí)+觀摩教員操作+配合教員操作”來培養(yǎng)學(xué)員的臨床實(shí)踐素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)組應(yīng)用VR-MOOC教學(xué)法，具體方法如下：（1）提供支氣管鏡操作視頻，根據(jù)介入技術(shù)的分類，將教學(xué)視頻分成不同模塊，每個(gè)模塊都上傳專家操作示范，并有專業(yè)權(quán)威講解。（2）在每個(gè)模塊學(xué)習(xí)后，提供模擬訓(xùn)練板塊，學(xué)員戴上頭戴式VR鏡，可身臨其境地體會(huì)模擬的氣道解剖結(jié)構(gòu)，利用VR手柄在旁白的引導(dǎo)提示下完成相應(yīng)的操作。（3）提供操作考核功能。在訓(xùn)練后，學(xué)員可以通過考核模塊保存和分析自己的操作數(shù)據(jù)，生成自己的操作成績。（4）開展定期師生線上互動(dòng)，教員可遠(yuǎn)程觀看學(xué)員的操作過程，并對(duì)其操作過程進(jìn)行一對(duì)一視頻講評(píng)。（5）統(tǒng)計(jì)教學(xué)平臺(tái)中學(xué)員對(duì)教學(xué)視頻和訓(xùn)練操作平臺(tái)的反饋，進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)。

1.2.2觀察指標(biāo)通過對(duì)兩組學(xué)員培訓(xùn)前和培訓(xùn)后的臨床思維能力考查、實(shí)踐操作能力考核、理論考試、自我效能評(píng)價(jià)以及學(xué)員和教員的滿意度評(píng)價(jià)來評(píng)估教學(xué)效果。1.2.3評(píng)價(jià)方法評(píng)估包括5部分內(nèi)容：（1）臨床思維能力考查：通過模擬圖像顯示患者的氣道解剖結(jié)構(gòu)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行提問，主要是診斷及治療方案，考核學(xué)生分析、解決臨床問題的能力。最后由專家評(píng)分，評(píng)分為百分制。（2）實(shí)踐操作能力考核：通過抽簽方式將兩組學(xué)員分為15個(gè)考核批次，每批次共考核4名學(xué)員，兩組各2名。每批次考核前隨機(jī)抽取考核內(nèi)容，該批次學(xué)員在模擬器上進(jìn)行相同內(nèi)容的支氣管鏡操作，考核內(nèi)容包括所有學(xué)習(xí)內(nèi)容。最后由專家評(píng)分，評(píng)分為百分制。（3）理論考試：由授課教員根據(jù)教學(xué)大綱編寫試卷，采取百分制。發(fā)卷考核，考卷全部回收，對(duì)考試成績進(jìn)行分析。（4）自我效能評(píng)價(jià)：一般自我效能感量表（GeneralSelfEfficacyScale，GSES）[5]為RalfSchwarzer等人編制，是用來測量個(gè)體應(yīng)付不同環(huán)境挑戰(zhàn)或新事物時(shí)總體自信程度的工具，用于學(xué)員的自我效能評(píng)價(jià)，共10個(gè)項(xiàng)目，每項(xiàng)4分，總分40分，得分越高表示自我效能感越強(qiáng)，是考核成績的良好預(yù)測指標(biāo)。（5）師生滿意度：采用問卷調(diào)查的方式收集數(shù)據(jù)，采用5級(jí)評(píng)分，其中非常滿意4分，滿意3分，一般2分，不滿意1分，非常不滿意0分。進(jìn)行問卷調(diào)查的過程中，我們還鼓勵(lì)師生獻(xiàn)言獻(xiàn)策，通過師生評(píng)價(jià)反饋改進(jìn)模擬訓(xùn)練平臺(tái)的軟件設(shè)計(jì)，從而優(yōu)化線上師資力量，為教學(xué)法的推進(jìn)增強(qiáng)動(dòng)力。通過學(xué)員反饋、教員評(píng)價(jià)，對(duì)存在的不足進(jìn)行修改和調(diào)整。

1.3統(tǒng)計(jì)處理方法

使用SPSS24.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)數(shù)資料比較采用χ2檢驗(yàn)，計(jì)量資料比較采用t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1兩組學(xué)員培訓(xùn)前后臨床思維能力和考試成績比較（見表2）

2.2兩組學(xué)員培訓(xùn)前后自我效能評(píng)價(jià)比較（見表3）

2.3兩組師生的滿意度比較（見表4）

3討論

本研究將VR技術(shù)和MOOC引入支氣管鏡臨床教學(xué)中，構(gòu)建一個(gè)包含虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)、仿真手術(shù)室和數(shù)字教學(xué)場所的遠(yuǎn)程教育平臺(tái)，使學(xué)員在學(xué)好視頻課程的理論知識(shí)后，可以立即在計(jì)算機(jī)上開展模擬操作訓(xùn)練，將支氣管鏡不同種類的介入治療技術(shù)分成不同的模塊，每個(gè)模塊都有視頻學(xué)習(xí)、操作訓(xùn)練、考核評(píng)分的內(nèi)容，突破傳統(tǒng)教學(xué)時(shí)間、空間的限制。

3.1VR-MOOC教學(xué)法可以突破時(shí)空限制

大規(guī)模開放式在線課程（MOOC）又稱慕課，是一種新興的現(xiàn)代遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)模式，是通過計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)或其他數(shù)字設(shè)備訪問的無限制的基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的課程[6]。最初于2006年開發(fā)，通常包括視頻講座、數(shù)字閱讀、互動(dòng)式作業(yè)和在線討論等，顯示出在線學(xué)習(xí)的強(qiáng)大優(yōu)勢[7]，其快速持續(xù)的發(fā)展引起了教育界的關(guān)注，在許多大學(xué)中獲得廣泛普及[8]。人民衛(wèi)生出版社開發(fā)運(yùn)營的全球首個(gè)醫(yī)學(xué)慕課教育平臺(tái)“人衛(wèi)慕課”于2014年11月29日成功上線并投入運(yùn)營，取得了很好的學(xué)習(xí)效果[9]。我們希望將MOOC理念運(yùn)用到支氣管鏡教學(xué)中，讓更多的呼吸科醫(yī)生能夠足不出戶即能獲得規(guī)范的操作示范與講解。

3.2VR-MOOC教學(xué)法可以提高訓(xùn)練效率

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）借助計(jì)算機(jī)技術(shù)與相應(yīng)的傳感器設(shè)備，采用數(shù)據(jù)交換的形式，允許用戶在計(jì)算機(jī)生成的人工三維多媒體感官環(huán)境中實(shí)時(shí)探索和操縱，以獲得可用于臨床實(shí)踐的知識(shí)[10]。事實(shí)證明，通過有效使用沉浸式VR可視化患者解剖結(jié)構(gòu)，可以減少操作者的手術(shù)失誤[11]。國外已將虛擬教育技術(shù)用于腹腔鏡[12]、結(jié)腸鏡[13]和支氣管鏡[14]介入手術(shù)培訓(xùn)，并證明了其在提高訓(xùn)練效率方面發(fā)揮了重要作用。與傳統(tǒng)的訓(xùn)練模型相比，使用模擬的標(biāo)準(zhǔn)化訓(xùn)練顯示出了積極的訓(xùn)練效果。在高保真模擬器上進(jìn)行自我訓(xùn)練的新手支氣管鏡醫(yī)師將獲得熟練的操作能力[15-16]。本研究中培訓(xùn)的實(shí)驗(yàn)組學(xué)員的各項(xiàng)考核評(píng)分、臨床思維能力及學(xué)員自我效能評(píng)分均優(yōu)于對(duì)照組（P<0.01）。VR-MOOC教學(xué)法拓寬了學(xué)習(xí)渠道，提高學(xué)習(xí)的實(shí)用性和可操作性，使學(xué)員的臨床實(shí)踐能力得到鍛煉，達(dá)到教學(xué)相長、學(xué)以致用的目的。

3.3VR-MOOC教學(xué)法可以提高師生滿意度

本研究中實(shí)驗(yàn)組師生滿意度均優(yōu)于對(duì)照組（P<0.01）。學(xué)員普遍認(rèn)為采用VR-MOOC教學(xué)法后強(qiáng)化了學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高了學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)效率，考核評(píng)分及對(duì)教學(xué)的滿意度等方面均有不同程度的提升。教員認(rèn)為VR-MOOC教學(xué)法使得教學(xué)資源利用效率最大化，通過統(tǒng)籌教學(xué)進(jìn)度、合理分配時(shí)間和資源，使得教學(xué)效果大大提高。VR-MOOC教學(xué)法可提高學(xué)員學(xué)習(xí)主動(dòng)性和教學(xué)質(zhì)量，使各級(jí)別醫(yī)院的臨床醫(yī)生均取得滿意的訓(xùn)練效果，實(shí)現(xiàn)教學(xué)與臨床工作相結(jié)合又互不干擾的目標(biāo)，促進(jìn)介入肺臟病學(xué)的發(fā)展。

4展望

現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育融入VR技術(shù)已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域發(fā)展的一種趨勢，它為遠(yuǎn)程醫(yī)學(xué)教育提供了更多可參考內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)遠(yuǎn)程教學(xué)無法實(shí)現(xiàn)的更多維度的功能，讓遠(yuǎn)程虛擬手術(shù)操作這樣復(fù)雜的操作教學(xué)得以遠(yuǎn)程控制成為現(xiàn)實(shí)。這種教學(xué)方法具有無損耗、可重復(fù)性和可指定性等優(yōu)點(diǎn)，有助于讓更多學(xué)習(xí)者提高手術(shù)操作的熟練度和精細(xì)度，節(jié)約成本，降低培訓(xùn)費(fèi)用。另外還能實(shí)現(xiàn)教員與學(xué)員在網(wǎng)上互動(dòng)教學(xué)，重復(fù)提取與分析操作數(shù)據(jù)，并進(jìn)行一對(duì)一輔導(dǎo)講評(píng)，方便教學(xué)與考核。這大大提高學(xué)習(xí)者的認(rèn)知水平和學(xué)習(xí)興趣，從而更好地培養(yǎng)臨床實(shí)踐能力，因此VR-MOOC教學(xué)法值得在臨床醫(yī)學(xué)教學(xué)中推廣運(yùn)用。

作者：朱成杰 商艷 徐茂錦 白沖 單位：中國人民解放軍