远程教育支气管镜教学虚拟现实技术

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摘要：探索融入虚拟现实技术（VirtualReality，VR）的开放式在线课程（MassiveOpenOnlineCourse，MOOC）教学法在支气管镜教学中的应用。

关键词：虚拟现实技术；现代远程教育；支气管镜

支气管镜是呼吸系统疾病诊疗技术的一项重大发明，对呼吸系统疾病的诊治起了巨大的推动作用，成为呼吸内科医生需要掌握的一项常规技术[1]。支气管镜检查的实践操作虽然不是很复杂，但仍存在一定的风险性，操作者需要通过严格的培训学习掌握这项技术。虽然国内很多医院已相继开展支气管镜检查，但培训支气管镜医师的途径比较单一，目前主要依靠到知名“三甲”医院进修学习完成，培训的规范性和权威性参差不齐，而且很多呼吸科的年轻医生没有足够的操作机会和权威带教教师的指导[2]。临床一线教员在带教过程中、学员在学习过程中也面临诸多困难———不仅要让学员对支气管镜技术的理论知识有足够的了解，还需要进行较多的临床实践技能培训[3]。临床带教教员的工作时间紧、任务重，教学时间较少[4]。而对于大多数年轻医生而言，获得动手的机会少，操作时间短，这都成为制约学习支气管镜技术的难点[3]。因此一种能够规范学习者操作流程、使用模拟的标准化训练增加学习者动手能力的教学方法显得十分重要。针对内镜系统昂贵、学习者动手机会少、操作风险大的问题，我们提出将虚拟现实技术（VR）融入开放式在线课程（MOOC）教学体系中的教学方法。现介绍如下。

1对象与方法

1.1对象

研究对象为2019年9月—2020年1月在我院呼吸科学习支气管镜介入技术的进修和专培医生共60名，将这些学员随机分为实验组和对照组，每组30名。两组学员性别、年龄、学历等一般情况比较，差异无显著性（P>0.01），见表1。

1.2方法

1.2.1干预方法两组学员均由相同教员按相同的教学大纲教学。学习内容如下：（1）经支气管镜热消融技术；（2）经支气管镜冷冻术；（3）气管/支气管内支架植入术；（4）支气管镜肺减容术；（5）经支气管镜热成形术；（6）硬质气管/支气管镜诊疗技术等操作。对照组按传统带教模式教学：通过教员的口传身授和学员对临床操作的观察，即“理论知识学习+观摩教员操作+配合教员操作”来培养学员的临床实践素养。实验组应用VR-MOOC教学法，具体方法如下：（1）提供支气管镜操作视频，根据介入技术的分类，将教学视频分成不同模块，每个模块都上传专家操作示范，并有专业权威讲解。（2）在每个模块学习后，提供模拟训练板块，学员戴上头戴式VR镜，可身临其境地体会模拟的气道解剖结构，利用VR手柄在旁白的引导提示下完成相应的操作。（3）提供操作考核功能。在训练后，学员可以通过考核模块保存和分析自己的操作数据，生成自己的操作成绩。（4）开展定期师生线上互动，教员可远程观看学员的操作过程，并对其操作过程进行一对一视频讲评。（5）统计教学平台中学员对教学视频和训练操作平台的反馈，进一步优化教学平台的建设。

1.2.2观察指标通过对两组学员培训前和培训后的临床思维能力考查、实践操作能力考核、理论考试、自我效能评价以及学员和教员的满意度评价来评估教学效果。1.2.3评价方法评估包括5部分内容：（1）临床思维能力考查：通过模拟图像显示患者的气道解剖结构，对学生进行提问，主要是诊断及治疗方案，考核学生分析、解决临床问题的能力。最后由专家评分，评分为百分制。（2）实践操作能力考核：通过抽签方式将两组学员分为15个考核批次，每批次共考核4名学员，两组各2名。每批次考核前随机抽取考核内容，该批次学员在模拟器上进行相同内容的支气管镜操作，考核内容包括所有学习内容。最后由专家评分，评分为百分制。（3）理论考试：由授课教员根据教学大纲编写试卷，采取百分制。发卷考核，考卷全部回收，对考试成绩进行分析。（4）自我效能评价：一般自我效能感量表（GeneralSelfEfficacyScale，GSES）[5]为RalfSchwarzer等人编制，是用来测量个体应付不同环境挑战或新事物时总体自信程度的工具，用于学员的自我效能评价，共10个项目，每项4分，总分40分，得分越高表示自我效能感越强，是考核成绩的良好预测指标。（5）师生满意度：采用问卷调查的方式收集数据，采用5级评分，其中非常满意4分，满意3分，一般2分，不满意1分，非常不满意0分。进行问卷调查的过程中，我们还鼓励师生献言献策，通过师生评价反馈改进模拟训练平台的软件设计，从而优化线上师资力量，为教学法的推进增强动力。通过学员反馈、教员评价，对存在的不足进行修改和调整。

1.3统计处理方法

使用SPSS24.0软件进行数据统计分析，计数资料比较采用χ2检验，计量资料比较采用t检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1两组学员培训前后临床思维能力和考试成绩比较（见表2）

2.2两组学员培训前后自我效能评价比较（见表3）

2.3两组师生的满意度比较（见表4）

3讨论

本研究将VR技术和MOOC引入支气管镜临床教学中，构建一个包含虚拟学习社区、仿真手术室和数字教学场所的远程教育平台，使学员在学好视频课程的理论知识后，可以立即在计算机上开展模拟操作训练，将支气管镜不同种类的介入治疗技术分成不同的模块，每个模块都有视频学习、操作训练、考核评分的内容，突破传统教学时间、空间的限制。

3.1VR-MOOC教学法可以突破时空限制

大规模开放式在线课程（MOOC）又称慕课，是一种新兴的现代远程学习模式，是通过计算机、智能手机或其他数字设备访问的无限制的基于网络平台的课程[6]。最初于2006年开发，通常包括视频讲座、数字阅读、互动式作业和在线讨论等，显示出在线学习的强大优势[7]，其快速持续的发展引起了教育界的关注，在许多大学中获得广泛普及[8]。人民卫生出版社开发运营的全球首个医学慕课教育平台“人卫慕课”于2014年11月29日成功上线并投入运营，取得了很好的学习效果[9]。我们希望将MOOC理念运用到支气管镜教学中，让更多的呼吸科医生能够足不出户即能获得规范的操作示范与讲解。

3.2VR-MOOC教学法可以提高训练效率

虚拟现实技术（VR）借助计算机技术与相应的传感器设备，采用数据交换的形式，允许用户在计算机生成的人工三维多媒体感官环境中实时探索和操纵，以获得可用于临床实践的知识[10]。事实证明，通过有效使用沉浸式VR可视化患者解剖结构，可以减少操作者的手术失误[11]。国外已将虚拟教育技术用于腹腔镜[12]、结肠镜[13]和支气管镜[14]介入手术培训，并证明了其在提高训练效率方面发挥了重要作用。与传统的训练模型相比，使用模拟的标准化训练显示出了积极的训练效果。在高保真模拟器上进行自我训练的新手支气管镜医师将获得熟练的操作能力[15-16]。本研究中培训的实验组学员的各项考核评分、临床思维能力及学员自我效能评分均优于对照组（P<0.01）。VR-MOOC教学法拓宽了学习渠道，提高学习的实用性和可操作性，使学员的临床实践能力得到锻炼，达到教学相长、学以致用的目的。

3.3VR-MOOC教学法可以提高师生满意度

本研究中实验组师生满意度均优于对照组（P<0.01）。学员普遍认为采用VR-MOOC教学法后强化了学习主动性，提高了学习热情和学习效率，考核评分及对教学的满意度等方面均有不同程度的提升。教员认为VR-MOOC教学法使得教学资源利用效率最大化，通过统筹教学进度、合理分配时间和资源，使得教学效果大大提高。VR-MOOC教学法可提高学员学习主动性和教学质量，使各级别医院的临床医生均取得满意的训练效果，实现教学与临床工作相结合又互不干扰的目标，促进介入肺脏病学的发展。

4展望

现代远程教育融入VR技术已经成为医学教育领域发展的一种趋势，它为远程医学教育提供了更多可参考内容，实现了传统远程教学无法实现的更多维度的功能，让远程虚拟手术操作这样复杂的操作教学得以远程控制成为现实。这种教学方法具有无损耗、可重复性和可指定性等优点，有助于让更多学习者提高手术操作的熟练度和精细度，节约成本，降低培训费用。另外还能实现教员与学员在网上互动教学，重复提取与分析操作数据，并进行一对一辅导讲评，方便教学与考核。这大大提高学习者的认知水平和学习兴趣，从而更好地培养临床实践能力，因此VR-MOOC教学法值得在临床医学教学中推广运用。

作者：朱成杰 商艳 徐茂锦 白冲 单位：中国人民解放军