“情景化模拟医院”教学系统在移动终端上的设计与实现

李丹 周鑫昱 李郦 周东晖 胡巍娜 邹孟青 李昕怡 刘莹

2021 年中国互联网络信息中心第48 次《中国互联网络发展状况统计报告》[1]指出,截至2021 年6 月,我国网民规模为10.11 亿,互联网普及率达71.6%，游戏已成为人们一项重要的娱乐休闲方式。近几年来移动化学习在终端设备上的设计与应用逐渐成为发展焦点，一些高校尝试借助移动技术将游戏元素融入课堂教学中，给学生营造一种轻松娱乐的学习氛围[2]，提升学生的学习兴趣和主动性。在“互联网+教育”时代背景下为了向有学习需求的医学生和医务工作者提供专业化和个性化的医学辅助学习途径[3-5]，文章以“情景化模拟医院实习与测试”为教学内容，游戏化为创新的突破点，移动端学习为实现目标，将游戏和医学有机结合，建立以学生为中心的新型学习模式，致力于服务医学生与医务工作者，为他们提供一种全新的具有趣味性、专业性、可重复性、主题突出、自适应学习等特点的学习方式来解决传统教学枯燥，学生注意力难以集中等问题，从而弥补现有学习方式的不足。

1 “情景化模拟医院”教学系统背景

“互联网+”政策指出随着科技的不断发展，将新兴技术融入教学，创造资源最大共享化、最有利于培养自主学习、思考型人才的教学模式日益成为全球关注热点，对于广大学生自主学习能力的培养、教学模式的改革，无疑是我国实现教育体制改革这一宏伟目标的重中之重[6-8]。

在中国知网以关键词“移动学习”进行搜索，可查询到13 559 条相关的研究主题，纵观2007—2021 年移动学习研究数量总体呈上升趋势。但医学类的移动学习研究较为薄弱，仅能查询到273 条项目，说明在医学领域的移动学习研究还很薄弱，有巨大的研发空间。根据艾瑞咨询的调研报告显示：2017 年中国移动互联网市场规整体规模超过三千亿，其增长主要由于移动购物和移动游戏市场的稳定增长，并且移动互联网市场仍保持快速增长，商业环境逐渐成熟。

传统的医学院校通常按照标准的教学大纲和统一的教科书授课并进行统一考核，由于教学方式上主要采用教师一人主讲的方式互动性有所欠缺，学习的被动性比较大，常常视野不够开阔思维不够活跃，现在前沿信息越来越多，诊疗指南更新日益加速，课堂上提供的信息量局限，信息更新不够及时，不能满足学生们日益增长的学习需求[9-10]。移动化学习“5A”（anytime，anywhere，anyone，any device，anything）被认为是未来理想的学习模型。

2 情景化模拟、游戏化学习的特征

情景化模拟游戏化医学学习是指通过玩游戏提高学习兴趣，以兴趣作为最好的教师，解决传统教学枯燥，学生注意力难以集中等问题。通过高度的情景模拟，给学习者带来诊治患者的真实感，以完整的诊疗过程和治愈患者的喜悦，给学习者以巨大的成就感，弥补现有学习方式的不足[11-13]。

“情景化模拟医院”教学系统具有以下特征：（1）趣味性：通过高度的情景模拟，紧张刺激的游戏过程，给学习者诊治患者真实感受，以完整的诊疗过程和治愈患者后的奖励，给学习者巨大的成就感，提升学习兴趣，弥补现有学习方式的不足。（2）专业性：来自专业老师倾心提供教学的医学内容：丰富翔实的内容，典型的病例特征，系统的诊疗经过，海量珍贵的临床图片资料,使游戏内容极富专业性与实践性。（3）竞争性：参与挑战赛，学习者之间形成良性竞争，相互促进，共同学习。（4）任务探索性：游戏化的学习任务，让学习者在不知不觉中，全身心地投入探索任务情景中，提高学习者发现问题和解决问题的能力。（5）移动化学习：基于移动端的手机学习软件，以互联网为媒介，促进课堂教学与互联网相结合，可以将知识与技能更快、更广地传播出去。学生利用电脑手机可以随时随地进行学习,以互联网为媒介促进课堂教学与互联网相结合，扩大知识传播覆盖面。任何学生可在任何时间、任何地点对自己不懂知识点进行针对性的学习[14-16]。（6）功能交互性：在移动终端的交互中，学习者可以按照自己的方式和兴趣选择不同的模块或入口，自主控制进程和节奏，攻克难关，完成挑战，在失败和成功的过程中增强解决问题的能力。（7）反馈性评价：通过在移动端实现的反馈评价机制，可以了解学习者在游戏化学习过程中的学习目标和完成情况，给出指导性评价[17-18]。

3 “情景化模拟医院”系统教学概述

“情景化模拟医院”系统设置内科、外科、妇科、儿科以及药房等不同的模块，学习者可根据需要选择进入，每个科室中将会设有多个病房，由学习者扮演医生的角色，每个病房中会出现1 例患者，并自述主诉，在工具栏中选择检查项目，每项检查后程序均将显示检查结果，若用户对检查结果有所不解，可选择查询，程序将做系统性针对性的讲解。在完成诊断后，学习者将根据诊断结果选择相应的处置措施，程序将反馈处置患者的反应，若选择正确患者将会好转；反之，患者情况无缓解甚至加速恶化。在诊治完成后或患者死亡后，系统将通过用户的耗时、治疗效果以及诊断检查的项目数综合进行评分，并提交分析报告。若处置错误，系统将提供详尽的正确解答过程，并自动统计易出错环节，使学习者能够不断地在学习中进行自我反思总结以得到提升。该教学系统基于不同学习人群的特征提供不同的教学模式：（1）“形象记忆”：对于课业繁重的在校本科医学生，根据其追求新颖、个性化的特点，深刻贯彻“游戏化学习”这一理念，加入“记忆口诀”等，或是采用动画的形式，让学生更形象的记忆，以给学习者轻松的体验为主，同时也注重专业知识的把握。（2）“高效备考”：对于紧张的执业医师备考毕业生，根据其追求效率、简便的特点，满足考生的心电图理论、实操备考需求，同时，也会为其推出最适合高效备考的融入资讯速达、论坛等功能，让其在烦闷备考的同时，了解最新动态，交流备考经验。（3）“放松化学习”：对于临床医务工作者，根据其追求高品质、渴望放松同时非正式学习占比大的特点，疑难杂症汇总、常见误诊病例、世界先进医疗卫生科技案例是我们为其量身定制的个性化放松学习的主要内容，将以模拟游戏、闯关的形式为这类人群争取最大的休闲化、潜移默化地学习。

4 “情景化模拟医院”系统在移动端等设计和实现

4.1 教学操作设计

图1 “情景化模拟医院”系统功能结构图

由医院专家教授提供典型病例资料包括病史、查体、实验室检查、影像学检查、视频、音频等资料。依据《临床医学本科临床课程理论教学大纲》要求分为：循环系统，呼吸系统，消化系统等部分内容，在windows 7 操作系统下，应用Adobe Flash CS6 软件设计框架结构，图片处理采用photoshop cc 软件，使用Actionscript 3.0 语言实现功能运行，通过Adobe AIR 实现跨平台移动端发布。

4.2 教学内容设计

根据游戏化移动学习的特点，系统功能结构图见图2，设置建议反馈，系统管理，操作和疑难提示，模块选择和排行榜等板块，通过以上操作要求为游戏者设计相应的操作流程以及相应的知识测试，通过累计分数，体力，奖励等方式增加游戏趣味性和专业性，同时还可获取好友排名，与好友进行游戏竞技，或小组组队进行游戏提高团队合作力。

图2 “情景化模拟医院”系统流程图

4.3 系统教学流程

通过选择病例，问诊查体，进一步检查，进行确诊以及治疗和治疗方式的选择完成模拟医院的整体流程，见图2。

4.4 适用人群

4.4.1 面向在校医学生

据相关调查显示目前医学生学习相关专业知识时的主要学习方法仍然是课本文字和解剖图谱，抽象的文字叙述和二维平面图谱成为阻碍医学生多样化、高效化、立体化学习的主要绊脚石，该情急模拟系统为医学生建立了生理、病理、药理、临床诊断等多种医学模型，使医学生能够在立体空间内更加快速牢固掌握相关知识，为以后进入临床打下坚实的基础。

4.4.2 面向医院内医生

该教学系统除了可以帮助医学生巩固专业相关知识外，另一大亮点是可应用于医院内的广大医生们身上。系统中有相关临床医生经典手术的宝贵视频资料，可以供刚进入临床的住院医师进行全方位的学习，通过情景化模拟模型可以淋漓尽致地展现疾病发展的进程，这对向没有医学常识的患者及其家属解释病情和阐述疾病风险是非常有帮助的，患者通过情景模拟立体模型带来的视觉冲击力更容易懂得手术的相关风险，在这样一个医患关系紧张的大环境下十分有助于医患沟通正常高效地进行。

4.5 教学成果衡量及应用效果

游戏化学习具有两种特性：一是学习性，即让学习者通过玩游戏获得知识，游戏是作为传播知识的一种媒介。二是游戏性，用于激发学习者强烈的学习动机。在游戏过程中，使用者会因为任务完成出色而得到奖励，任务完成失败而得到相应惩罚从而提高本系统的可玩性。仅靠奖惩机制不能很好地提高学习者的内在动机，因此需研究健全反馈评价机制：即不会因为使用者任务成功而给予太多奖励，任务失败而给予太多惩罚，当学习者完成任务时，无论成功与否，系统都将提供有关反馈信息，给予他们帮助。这里的反馈信息，不是指对行为结果的简单对错判断，也不是评分或者称赞性的词语，而是对每一步操作的正确性及其积极或消极的影响。这样的信息才是即时的、富有指导意义的，从而能够让玩家不断地学习到知识并提升学习的兴趣。题库内容完全来自临床真实病例，在这里，可以问诊、查体、开化验单、看检查结果，然后给出诊断并进行治疗，就算治疗失败，也会有教师给出讲解，将这部分知识点回归书本，最终使玩家达到学习新知识的目的。

2015 年12 月，项目组成功获得中国医科大学“十二五”第五批医学教育科学研究立项课题——基于移动学习的翻转课堂在心电图技能培训中的研究与应用，课题研究的主要方向是基于移动端的翻转课堂，其中游戏化学习为重要研究内容。同年开始的基础技能实训室开放活动至今，在总结学生学习特点和难点基础上由相关教师负责开发制作，项目组学生组织参与完善开发出的“模拟医院”系统。2016—2022 年本项目先后获得“创青春”辽宁省大学生创业大赛校内选拔赛获得一等奖、第七届“互联网+医学”主题创业孵化大赛一等奖、“创青春”全国大学生创业大赛辽宁省赛铜奖、中普杯”辽宁省第四届大学生创业大赛二等奖，获取得了评委教师的一致好评。目前此“模拟医院系统”已经在中国医科大学医学教育研究中心的指导下，对部分课程进行了试点，经调查反馈，得到了学生们的好评。

5 讨论

“互联网+教育”以思维方式培养为导向，真正开拓学生的创新思维，是以学生为核心的现代教育的必然发展趋势，目前在医学领域根据学习者需求而设计的游戏化教学开发存在大量的空白，“情景化模拟医院”教学系统依托第三方平台（ISO 平台、安卓平台）以游戏化为创新突破点，将游戏和医学有机结合，是现代化医学教学领域进行一种全新的尝试，建立了以学生为中心的新型学习模式，通过玩游戏提高学习兴趣，并以兴趣作为最好的教师，解决传统教学枯燥，学生注意力难以集中等问题，通过高度的情景模拟，给学习者带来诊治患者的真实感，以完整的诊疗过程和治愈患者的喜悦，给学习者以巨大的成就感，弥补现有学习方式的不足。今后笔者将对不同阶段的医学生与医务工作者进行知识需求方面的调查，依据结果，将用户需求与情景模拟相结合，进一步调整完善系统内容以满足不同人群的需求。