基于数据反馈的临床实践在线训练平台的应用研究

张 萍，沈金伟，郭润民，许逢明，蔡 德

广东医科大学：1 第一临床医学院，广东 湛江 524023；3 附属医院，广东 湛江 524000；2 广东海洋大学数学与计算机学院，广东 湛江 524088

临床实践在线训练平台(简称平台)是一种运用虚拟仿真技术，通过在线虚拟临床情境，模拟临床技能操作，再利用数据分析技术，将操作数据及分析结果反馈给学习者，以帮助学习者提高训练效果的学习环境。

随着虚拟仿真、数据分析、学习分析等技术的发展[1]，相关研究者利用先进的信息技术，设计、开发了多种具有开放性、广域性、交互性和实时性特点的虚拟仿真学习系统或平台用于临床实践教学[2-3]，取得了良好的教学效果[4-5]。目前，大多数高等医学院校的临床实践教学多采取先集中演示观摩、后独立操作训练的教学方式，受学生多、师生比低、实践教学场所数量和环境有限、临床技能教学资源紧张等现实情况影响[6]，导致临床实践训练教学存在训练时间不足、学生基本技能掌握不扎实等问题。为解决以上问题，我们引入基于数据反馈的临床实践在线训练平台，充分发挥虚拟仿真等技术的优势，并应用于临床专业的实践教学，取得了较好的教学效果，现介绍如下。

1 基于数据反馈的临床实践在线训练平台功能简介

平台采用B/S(浏览器端/服务器端)架构实现，平台服务器端CPU性能不低于Intel Xeon e5-2603 v4，内存不低于8G。平台采用模块化设计方法，功能设计主要包括理论知识学习、虚拟操作、考核测评、数据呈现4个模块。学生先在理论知识学习模块在线学习相关的理论知识，然后在平台的虚拟训练操作模块中反复多次练习临床技能操作，之后使用考核测评模块检测学习效果和知识的掌握程度，最后利用数据呈现模块中的数据分析报告，有针对性地进行学习、巩固知识点，并在下次考核测评中加强薄弱点的学习，最终达到良好的学习效果。

1.1 操作、模拟训练流程

平台中的虚拟操作模块(以下简称模块)根据情境认知学习等相关的教育理论[7]，以真实案例为引导，融入操作流程等因素，不但可以模拟实际环境中临床操作的多分支性[8]，而且注重评估学生每项技能操作的学习效果。临床技能操作的模拟流程主要包括病例判读、评估术前状况、物品准备、术中各项操作、术后处理、术后记录等步骤。

学生登录平台后，在该模块下首先选择病历判读菜单，选择合适的病例；然后进入病房页面，该页面主要是考察学生根据病例和掌握的知识评估患者的术前状况，与患者以及相关的医护人员核对医嘱，之后和患者以及家属沟通治疗过程中的各项操作、注意事项以及患者需要配合的内容等事项；然后进入物品准备阶段，该阶段考察学生在熟练掌握术中技能操作程序和操作要求的情况下展开虚拟操作训练，并做好术后处理和术后记录等内容；最后，学生在完成以上操作之后，查看训练情况及训练评价。临床技能操作模拟流程如图1所示。

图1 临床技能操作模拟流程图

以胸腔穿刺术训练项目为例，学生需要完成准备、标记、消毒、铺巾、局麻、穿刺、抽液、提交成绩8个操作。学生首先对患者进行穿刺之前的准备工作，包括了解病情，核对适应证，复核体征等，然后确定穿刺点并以龙胆紫标出进针点，之后对操作人员、操作器具、患者穿刺标记点附近范围进行消毒处理，并铺无菌治疗巾，接着对患者穿刺部位进行局部麻醉，进行穿刺抽取液体，最后消毒和术后处理；完成以上操作之后，提交该次训练成绩。

1.2 训练模式

从学习者角度出发，通过临床实践在线训练平台，采用临床技能理论知识学习—虚拟训练—自动纠错—数据反馈—巩固技能操作—自主测评的线上学习流程，形成基于数据反馈的临床技能训练模式。流程如图2所示。

图2 基于数据反馈的临床技能训练模式

第一，学生通过学习临床技能理论知识，通过线上、线下相结合的学习途径，了解临床技能操作流程，掌握临床技能操作规范，然后进行线上虚拟仿真训练。在此过程中平台收集学生学习或操作过程中的行为数据，在实验操作中，按照各项临床技能操作要领进行评分。

第二，每项操作结束后，自动纠错，实时记录评分结果。在所有操作结束后，展示所有操作的正确要领，明确操作错误位置，找准错误原因，自动生成数据分析报告，反馈给学生和教师。

第三，平台对每一项技能操作的训练详情，从专业知识、专业技能、临床思维、无菌观念、患者安全、医患沟通、人文关怀、职业素养等八个方面对医学生的临床胜任力进行评估，学生在训练过程中不断巩固技能操作，直到成绩达标，最终形成基于数据反馈的、良性循环的智慧学习过程。

1.3 数据统计

以临床专业某班32名学生学习胸腔穿刺术的训练为例，其中有19人完成胸腔穿刺术的训练。班级在线训练完成情况、成绩如图3所示，该次训练成绩平均为72.32分。随机选择其中一名完成训练学生，该生该次训练为76分，其个人的训练详情如图4所示。该班级该次训练错误的严重错误率统计如图5所示，错误最多的操作为“未将局麻针退出患者体外”。该次训练Top10的错误率统计如图6所示，局麻知识点错误人数最多。班级各操作点错误详情统计如图7所示，穿刺知识点的错误原因是“穿刺进针速度过慢”。教师通过查看、分析学生个人及班级整体的线上训练数据，及时掌握每个学生及班级整体的技能操作情况，实施针对性的讲解和示教操作，进一步提升临床实践教学质量，改善教学效果。数据的反馈作为客观的、有效的反馈，对教学效果有积极作用[9]。

图3 班级在线训练完成情况统计、成绩统计

图4 学生个人的胸腔穿刺术的训练详情

图5 班级整体的严重错误率统计

图6 班级整体的Top10的错误率统计

图7 班级各操作点错误详情统计

临床实践在线训练平台记录学生线上的学习行为数据(学习时长、次数、最终成绩等)，使用大数据及相关的技术分析探究这些数据内部的关联，从而进一步预测学生的学习成长趋势，为课程安排、教学改革提供客观依据。

2 应用效果

目前，临床实践在线训练平台已经应用于广东医科大学本科2016级临床专业临床实验教学，结合有关四大穿刺的教学课程安排，开展了临床实践虚拟训练、训练数据统计及理论知识测试，研究其应用效果。

2.1 训练时长与次数的统计结果

随机选择学校2016级本科临床专业3个班级，共91名学生，进行在线学习胸腔穿刺术、腹腔穿刺术、腰椎穿刺术，骨髓穿刺术的技能操作。经过4周的学习训练，根据临床实践在线学习管理平台的数据显示，各班级有71%以上的学生在线完成训练；其中，学生平均训练时长36.3～58.3 min，各班级学生平均训练3次左右，单项操作平均用时为12～18 min。期间通过调查、访谈等方式，收集师生反馈意见，结果表明：在线训练平台在创新学习形式、激发学习兴趣、提高学习积极性、加深对理论知识的理解、培养临床思维能力等方面总体满意度或认可度较高。

2.2 理论测试成绩比较

3 讨论与总结

临床技能训练是临床实践教学的关键环节，也是医学生将理论知识转化为实践能力的重要桥梁。基于数据反馈的临床实践在线训练平台能有效解决目前存在的病例资源缺乏、师生比例低导致的技能操作训练不足等问题，也有助于进一步提高临床实践教学质量，促进高等医学教育教学的改革。

临床实践在线学习平台与线下的临床实验教学结合，不仅改变了当前的教学环境，成为传统场景训练的有效补充，而且形成了医学教育数据支持、线上、线下相结合的临床实验教学模式。该平台具有诸多优势。

第一，通过3D虚拟仿真技术模拟多种临床技能操作场景，使学生较易融入虚拟的临床氛围中进行线上的技能学习和训练操作，激发了学生的学习兴趣和主动性，可以更好地满足学生个性化的学习需求，同时，也避免因操作不当带来的医患纠纷；第二，该平台引入临床真实案例，将临床医学课程与实际案例紧密结合，使学生在联系临床实际的情况下掌握临床实践技能；第三，临床实践在线训练平台具有数据统计、数据反馈、自动纠错功能，学生按照技能操作的标准流程反复练习，根据反馈结果及时纠错，结合训练成绩和统计结果查漏补缺，改善学习训练效果；第四，该平台以数据柱状图、图表的形式，直观、鲜明地反映学生线上训练情况，教师以此为依据进行针对性的教学，优化教学流程，提高教学质量；第五，从学习者角度看，平台为学生进行线上与线下相结合的学习提供条件，一方面增加学生训练的时长和扩充训练空间，实现泛在学习，提高了学习效率。

在传统教学模式下，仅依靠教师通过实物模型或器械，进行个别指导操作训练的条件，不能完全满足多数学生的临床技能训练需求，难以取得预期的训练效果。临床实践在线训练平台以学习者为主体，通过虚拟技术模拟多种真实病例场景，使学生可以随时随地地学习各种临床技能操作，克服实际场景训练的时间与空间的限制，且在基于数据的反馈和分析的指导下，有助于弥补教师训练指导不足的缺陷，丰富临床实践教学资源。

通过分析临床实践在线训练平台后台的训练数据，从在线训练时长与次数的角度看，学生对临床技能虚拟训练操作具有更浓厚的学习兴趣；通过对学生临床技能理论知识的考试，并进行对比分析发现，在线训练平台对于考试成绩具有正向作用，在一定程度上可以提高学生的临床实践基本技能和专业技能。