融入虛擬現實技術的現代遠程教育在支氣管鏡教學中的應用

朱成杰 ，商 艷 ，徐茂錦 ，白 沖

（1.中國人民解放軍94804部隊衛生隊，上海 200434；2.海軍軍醫大學附屬長海醫院，上海 200433）

支氣管鏡是呼吸系統疾病診療技術的一項重大發明，對呼吸系統疾病的診治起了巨大的推動作用，成為呼吸內科醫生需要掌握的一項常規技術[1]。支氣管鏡檢查的實踐操作雖然不是很復雜，但仍存在一定的風險性，操作者需要通過嚴格的培訓學習掌握這項技術。雖然國內很多醫院已相繼開展支氣管鏡檢查，但培訓支氣管鏡醫師的途徑比較單一，目前主要依靠到知名“三甲”醫院進修學習完成，培訓的規范性和權威性參差不齊，而且很多呼吸科的年輕醫生沒有足夠的操作機會和權威帶教教師的指導[2]。臨床一線教員在帶教過程中、學員在學習過程中也面臨諸多困難——不僅要讓學員對支氣管鏡技術的理論知識有足夠的了解，還需要進行較多的臨床實踐技能培訓[3]。臨床帶教教員的工作時間緊、任務重，教學時間較少[4]。而對于大多數年輕醫生而言，獲得動手的機會少，操作時間短，這都成為制約學習支氣管鏡技術的難點[3]。因此一種能夠規范學習者操作流程、使用模擬的標準化訓練增加學習者動手能力的教學方法顯得十分重要。針對內鏡系統昂貴、學習者動手機會少、操作風險大的問題，我們提出將虛擬現實技術（VR）融入開放式在線課程（MOOC）教學體系中的教學方法。現介紹如下。

1 對象與方法

1.1 對象

研究對象為2019年9月—2020年1月在我院呼吸科學習支氣管鏡介入技術的進修和專培醫生共60名，將這些學員隨機分為實驗組和對照組，每組30名。兩組學員性別、年齡、學歷等一般情況比較，差異無顯著性（P＞0.01），見表1。

表1 兩組學員基本情況比較

1.2 方法

1.2.1 干預方法 兩組學員均由相同教員按相同的教學大綱教學。學習內容如下：（1）經支氣管鏡熱消融技術；（2）經支氣管鏡冷凍術；（3）氣管/支氣管內支架植入術；（4）支氣管鏡肺減容術；（5）經支氣管鏡熱成形術；（6）硬質氣管/支氣管鏡診療技術等操作。對照組按傳統帶教模式教學：通過教員的口傳身授和學員對臨床操作的觀察，即“理論知識學習+觀摩教員操作+配合教員操作”來培養學員的臨床實踐素養。實驗組應用VRMOOC教學法，具體方法如下：（1）提供支氣管鏡操作視頻，根據介入技術的分類，將教學視頻分成不同模塊，每個模塊都上傳專家操作示范，并有專業權威講解。（2）在每個模塊學習后，提供模擬訓練板塊，學員戴上頭戴式VR鏡，可身臨其境地體會模擬的氣道解剖結構，利用VR手柄在旁白的引導提示下完成相應的操作。（3）提供操作考核功能。在訓練后，學員可以通過考核模塊保存和分析自己的操作數據，生成自己的操作成績。（4）開展定期師生線上互動，教員可遠程觀看學員的操作過程，并對其操作過程進行一對一視頻講評。（5）統計教學平臺中學員對教學視頻和訓練操作平臺的反饋，進一步優化教學平臺的建設。

1.2.2 觀察指標 通過對兩組學員培訓前和培訓后的臨床思維能力考查、實踐操作能力考核、理論考試、自我效能評價以及學員和教員的滿意度評價來評估教學效果。

1.2.3 評價方法 評估包括5部分內容：（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構，對學生進行提問，主要是診斷及治療方案，考核學生分析、解決臨床問題的能力。最后由專家評分，評分為百分制。（2）實踐操作能力考核：通過抽簽方式將兩組學員分為15個考核批次，每批次共考核4名學員，兩組各2名。每批次考核前隨機抽取考核內容，該批次學員在模擬器上進行相同內容的支氣管鏡操作，考核內容包括所有學習內容。最后由專家評分，評分為百分制。（3）理論考試：由授課教員根據教學大綱編寫試卷，采取百分制。發卷考核，考卷全部回收，對考試成績進行分析。（4）自我效能評價：一般自我效能感量表（General Self Efficacy Scale，GSES）[5]為 Ralf Schwarzer等人編制，是用來測量個體應付不同環境挑戰或新事物時總體自信程度的工具，用于學員的自我效能評價，共10個項目，每項4分，總分40分，得分越高表示自我效能感越強，是考核成績的良好預測指標。（5）師生滿意度：采用問卷調查的方式收集數據，采用5級評分，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。進行問卷調查的過程中，我們還鼓勵師生獻言獻策，通過師生評價反饋改進模擬訓練平臺的軟件設計，從而優化線上師資力量，為教學法的推進增強動力。通過學員反饋、教員評價，對存在的不足進行修改和調整。

1.3 統計處理方法

使用SPSS24.0軟件進行數據統計分析，計數資料比較采用χ2檢驗，計量資料比較采用t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組學員培訓前后臨床思維能力和考試成績比較（見表2）

表2 兩組學員培訓前后臨床思維能力和考試成績比較（±s，分）

表2 兩組學員培訓前后臨床思維能力和考試成績比較（±s，分）

注：t1值、P1值為培訓前兩組間各指標比較所得；t2值、P2值為對照組培訓前后各指標比較所得；t3值、P3值為實驗組培訓前后各指標比較所得；t4值、P4值為培訓后兩組間各指標比較所得

組別 時間 臨床思維能力對照組實驗組培訓前培訓后培訓前培訓后69.50±5.09 75.93±5.17 70.03±4.91 81.63±4.90實踐操作能力72.10±4.74 78.07±5.16 72.57±4.30 83.33±3.74理論考試成績73.56±6.70 80.63±6.39 74.67±6.78 85.23±6.01 0.413 0.681 4.859＜0.001 9.151＜0.001 4.381＜0.001 t1 P1 t2 P2 t3 P3 t4 P4 0.399 0.691 4.663＜0.001 10.358＜0.001 4.529＜0.001 0.632 0.530 4.178＜0.001 6.389＜0.001 2.872 0.006

2.2 兩組學員培訓前后自我效能評價比較（見表3）

表3 兩組學員培訓前后自我效能評價比較（±s，分）

表3 兩組學員培訓前后自我效能評價比較（±s，分）

注：t1值、P1值為培訓前兩組間比較所得；t2值、P2值為對照組培訓前后比較所得；t3值、P3值為實驗組培訓前后比較所得；t4值、P4值為培訓后兩組間比較所得

組別 培訓前 培訓后對照組實驗組28.67±2.72 29.20±2.54 31.47±2.69 33.47±2.46 t1 P1 t2 P2 t3 P3 t4 P4 0.785 0.436 4.010＜0.001 6.758＜0.001 2.914 0.005

2.3 兩組師生的滿意度比較（見表4）

表4 兩組師生的滿意度比較（±s，分）

表4 兩組師生的滿意度比較（±s，分）

組別對照組實驗組學員滿意度2.43±1.14 3.13±0.82教員滿意度2.27±0.94 3.13±0.97 t P 2.739 0.008 3.500 0.001

3 討論

本研究將VR技術和MOOC引入支氣管鏡臨床教學中，構建一個包含虛擬學習社區、仿真手術室和數字教學場所的遠程教育平臺，使學員在學好視頻課程的理論知識后，可以立即在計算機上開展模擬操作訓練，將支氣管鏡不同種類的介入治療技術分成不同的模塊，每個模塊都有視頻學習、操作訓練、考核評分的內容，突破傳統教學時間、空間的限制。

3.1 VR-MOOC教學法可以突破時空限制

大規模開放式在線課程（MOOC）又稱慕課，是一種新興的現代遠程學習模式，是通過計算機、智能手機或其他數字設備訪問的無限制的基于網絡平臺的課程[6]。最初于2006年開發，通常包括視頻講座、數字閱讀、互動式作業和在線討論等，顯示出在線學習的強大優勢[7]，其快速持續的發展引起了教育界的關注，在許多大學中獲得廣泛普及[8]。人民衛生出版社開發運營的全球首個醫學慕課教育平臺“人衛慕課”于2014年11月29日成功上線并投入運營，取得了很好的學習效果[9]。我們希望將MOOC理念運用到支氣管鏡教學中，讓更多的呼吸科醫生能夠足不出戶即能獲得規范的操作示范與講解。

3.2 VR-MOOC教學法可以提高訓練效率

虛擬現實技術（VR）借助計算機技術與相應的傳感器設備，采用數據交換的形式，允許用戶在計算機生成的人工三維多媒體感官環境中實時探索和操縱，以獲得可用于臨床實踐的知識[10]。事實證明，通過有效使用沉浸式VR可視化患者解剖結構，可以減少操作者的手術失誤[11]。國外已將虛擬教育技術用于腹腔鏡[12]、結腸鏡[13]和支氣管鏡[14]介入手術培訓，并證明了其在提高訓練效率方面發揮了重要作用。與傳統的訓練模型相比，使用模擬的標準化訓練顯示出了積極的訓練效果。在高保真模擬器上進行自我訓練的新手支氣管鏡醫師將獲得熟練的操作能力[15-16]。

本研究中培訓的實驗組學員的各項考核評分、臨床思維能力及學員自我效能評分均優于對照組（P＜0.01）。VR-MOOC教學法拓寬了學習渠道，提高學習的實用性和可操作性，使學員的臨床實踐能力得到鍛煉，達到教學相長、學以致用的目的。

3.3 VR-MOOC教學法可以提高師生滿意度

本研究中實驗組師生滿意度均優于對照組（P＜0.01）。學員普遍認為采用VR-MOOC教學法后強化了學習主動性，提高了學習熱情和學習效率，考核評分及對教學的滿意度等方面均有不同程度的提升。教員認為VR-MOOC教學法使得教學資源利用效率最大化，通過統籌教學進度、合理分配時間和資源，使得教學效果大大提高。VR-MOOC教學法可提高學員學習主動性和教學質量，使各級別醫院的臨床醫生均取得滿意的訓練效果，實現教學與臨床工作相結合又互不干擾的目標，促進介入肺臟病學的發展。

4 展望

現代遠程教育融入VR技術已經成為醫學教育領域發展的一種趨勢，它為遠程醫學教育提供了更多可參考內容，實現了傳統遠程教學無法實現的更多維度的功能，讓遠程虛擬手術操作這樣復雜的操作教學得以遠程控制成為現實。這種教學方法具有無損耗、可重復性和可指定性等優點，有助于讓更多學習者提高手術操作的熟練度和精細度，節約成本，降低培訓費用。另外還能實現教員與學員在網上互動教學，重復提取與分析操作數據，并進行一對一輔導講評，方便教學與考核。這大大提高學習者的認知水平和學習興趣，從而更好地培養臨床實踐能力，因此VR-MOOC教學法值得在臨床醫學教學中推廣運用。