增强医护本科生团队合作能力的跨专业教育严肃游戏——虚拟急诊室:开发与评价研究

简介

急诊室(ER)是一个独特的临床环境，在这里，医生和护士之间有效的团队合作对于患者护理的优先次序、复杂的临床决策以及安全而高效的临床实践是必要的[1］．然而，这些专业人员通常在自己的专业领域接受培训，有各自的课程和评估计划。世界卫生组织建议开展跨专业教育[2]，它被越来越多的人认为是一个重要的工具，有目的地将不同学科的学生聚集在一起，学习团队合作、沟通技巧和患者安全文化，为他们未来的临床实践提供合作。

IPE之所以具有挑战性，是因为它对物理空间、教师时间、时间表的一致性和学生参与度的要求[3.］．然而，它的价值体现在成功地加强团队合作，这在以前的报告中有许多成功的案例。[4-6］．随着COVID-19大流行造成的教学中断，通过在线平台开发替代方法来满足未满足的需求是必要的。

在国际政治经济学在线课程中，通过高阶思维让具有协作解决问题能力的学生参与是一项挑战[7］．网络严肃游戏是IPE的一种创新传递机制。与游戏化不同的是，严肃游戏应该与学习目标保持一致，并通过自主性、关联性和能力等内在因素推动学生参与游戏，而不是积分和徽章等外在因素。8］．文献中对严肃游戏的定义多种多样。贝德维尔及其同事[9在系统回顾中，我们通过经验确定了严肃游戏的许多属性，包括动作语言、评估、冲突和挑战、控制、环境、游戏虚构、人际互动、沉浸感、规则和目标。的确，自2010年以来，临床教育中严肃游戏越来越受欢迎。10，11］．关于团队合作和沟通的增强，也有证据表明，基于游戏的外科教育培训，结合面部检测和头部追踪技术，可以增强非语言沟通，促进团队合作[12］．也有证据表明，基于单机屏幕的团队合作训练是可行的，而且它不会影响游戏内的表现[13］．然而，针对严肃网络游戏在大学生思想政治教育中加强团队合作方面的评价研究还比较缺乏。与来自不同学科的成员的团队合作在急诊室中特别重要，以提高诊断的准确性和效率，并防止在护理过渡中的医疗错误。因此，众所周知，本科教育中的IPE对于为卫生保健机构培养有效的、协作实践的电子卫生准备劳动力至关重要[14］．

当今的临床教育强调以学生为中心的教与学方法。尽管证据支持IPE的益处，但由于学生的背景高度多样化，加之他们不同的专业项目、不同的临床接触水平和不同的学习风格，他们对IPE的态度各不相同[15］．据了解，不同的学习风格可能会影响学生的学习结果。然而，对于临床IPE中的严肃游戏如何对不同学习风格的学生有效，目前还缺乏证据。科尔布的学习周期确定了4种学习风格:反思者、理论家、活动家和实用主义者[16］．也有人指出，面对面模拟活动是最有效的学生有一个平衡的学习风格，包括那些理论家;换句话说，它们对那些通过抽象思维、反思和从多个角度仔细观察问题的学生是有效的。17］．另一方面，基于游戏的活动对积极分子和反思者最有效，他们更喜欢具体的体验和反思的观察。18］．因此，对学习风格的认识将有助于临床教育者修改和个性化游戏化元素，以制定学生参与IPE的有效策略。

在这项研究中，我们开发了一个以急诊室为背景的在线严肃游戏Virtual ER，具有特定的学习目标。通过一项试点研究，我们评估了虚拟急诊室在团队协作增强方面的效果。虽然我们预计这个严肃的游戏将是一个有效的教学工具，以吸引学生学习医学和护理，但我们也很感兴趣的是，基于科尔布的学习周期的学习风格是否[16，将是IPE严肃游戏影响的关键驱动因素。我们假设，与反思者或理论家相比，积极分子和实用主义者的学生在团队合作态度方面的得分增加更多(假设1)。此外，我们假设积极分子和实用主义者的学生在临床能力方面的得分高于反思者和理论家(假设2)。

我们还研究了学生之前的基本生命支持或高级心脏生命训练是否影响主要结果和游戏表现分数。我们的研究结果可能会为以学生为中心的IPE严肃游戏的教学设计和最佳实践提供建议。

方法

严肃的游戏开发

设计理念

使用建构主义作为基本的学习哲学，我们的虚拟ER游戏为学生的学习提供了一个认知、社会文化和协作互动的平台[19］．学生作为玩家被要求分析游戏中的场景和情况，并与他人合作选择正确的答案，并展示临床能力。

设计框架

虚拟ER是基于输入-过程-输出(IPO)模型设计的严肃游戏，该模型是许多研究中使用的隐性学习模型[20.-22］．图1说明了IPO模式。首先，根据学习目标设计教学程序，并加入一定的游戏功能，以促进学生根据学习目标进行学习。学习目标包括历史学习能力、身体评估技能、诊断技能、警惕性、治疗技能、临床程序技能、紧急情况下的优先排序技能、专业精神、责任感和关爱态度。表1描述游戏中使用的特定场景中的特定学习目标。游戏场景介绍如下:

一名66岁的男子，彼得，由于过去24小时的间歇性胸痛今早被送进了急诊科。他长期吸烟，此前被诊断患有高血压和高脂血症。在没有任何症状的情况下，他在这几个月里开始出现呼吸短促和运动耐力下降。一小时前，他胸部剧痛左肩放射。服用一片三硝酸甘油，但效果甚微。由于持续疼痛，他今天早上去看了急诊。在排除NKDA(无已知药物过敏)后，救护车在运送过程中给予阿司匹林。彼得的妻子珍妮陪同入院。在这款游戏中，你是负责照顾需要紧急护理的Peter的护士或医生。

其次，游戏通过提供学生参与游戏的反馈，提高他们玩游戏的动机，加强了学生的交流和合作努力。参与游戏体验、游戏反馈，以及最重要的是，汇报会议都有助于实现学习目标和特定的学习结果。

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教学内容

虚拟急诊室始于一个虚拟病人在周一早上10点到急诊室就诊。有4或5名学生扮演医生或护士的化身，在分诊、初步评估、监测、复苏和转移护理方面发挥作用。虚拟急诊室允许学生通过病史、体格检查(包括生命体征)、调查(如心电图、x光、CT扫描、血液测试和护理点测试)、治疗(如处方、药物管理、建立静脉通道、氧气治疗、缝合和伤口护理)和护理过程，包括护理(如打电话、与患者交谈以提供安慰、与亲属交谈)、图表、出院、转到不同的环境或房间(图2)．虚拟病人的病情在护理过程中恶化，最终需要复苏。学生队员被要求根据不同的优先顺序为病人提供紧急护理。当我们为学生设置挑战时，有些问题是专门为医学生设计的，有些问题是为护生设计的。绩效分数被分配给团队，以准确、安全、恰当地完成决策或行为任务。表1展示学生管理虚拟病人的责任。

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游戏特点和表现评分系统

Virtual ER是一个定制的web应用程序，由Tumult Hype (Tumult Inc)开发，这是一个用于创建交互式web内容的工具。成绩评分系统使用三种机制来增强学生的学习:(1)学生对每个问题的第一反应(即他们在游戏中选择的动作和选择)被存储在系统中并分配给团队。这有助于教师的表现分析，并在课程结束时进行汇报。这也让学生在游戏过程中不知道自己的表现，让他们在游戏结束时才发现自己犯了多少错误。23］．图3显示关于心电图结果的问题。(2)学生被允许回到之前的问题并选择其他行为或选项，但这不会导致基于已经尝试过的问题分配的分数发生任何变化。这让学生在回答问题前仔细思考，并加强了团队成员之间面对面的人际讨论[24］．游戏一开始就强调了这一规则。(3)不正确的行为和选择导致扣分，促使学生对每个决定进行合理化解释，阻碍了随机回答。这种惩罚制度的设计是为了在学习环境中制止不良行为[25］．

评分系统是在Tumult Hype应用程序中使用JavaScript实现的。学生的成绩数据存储在Firebase云服务器(谷歌LLC)上。这些数据可下载分析。

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程序

虚拟急诊室的学习目标是培养医学生和护理学生的团队合作意识。学生被分配到跨学科小组，每个小组有4到5名学生。他们在笔记本电脑上同时在线访问Virtual ER。在游戏开始前，向所有学生简要介绍了教育目的和目标，并提供了游戏指导。然后寻求评估的书面知情同意。学生们被邀请完成一份10分钟的测试前问卷。下载在线游戏的说明也提供了。学生们有30分钟的时间和他们的队友一起玩游戏。在游戏过程中，老师鼓励学生们分享他们的领域知识，并讨论虚拟患者的最佳临床决策。他们在游戏中的所有决策或行为都被系统地评估为他们在病人管理方面表现出的临床能力。 At the end of the game, all the groups were invited to join the debriefing as a whole class.图4展示的是学生同伴在讨论虚拟急诊室游戏。急诊医学和护理教师在汇报过程中共同授课，不同小组的动态和经验与团队合作和处理场景中的虚拟患者的临床能力相关联。在完成任务后，学生们被邀请填写一份测试后问卷，这需要大约10分钟的时间。整个会议持续约2小时。

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参与者和设置

通过电子邮件和电子传单的方式，邀请某高校急诊见习班的所有学生和急诊护理专业的所有本科生参加。试点研究于2021年8月至2021年11月期间进行。62名毕业班学生参与了这项研究。他们具备必要的临床知识和技能，并在本研究前接受过相关的急救培训。

评估测量

对团队合作的态度(主要结果)

我们通过人因态度调查(HFAS)评估了对团队行为的态度转变，HFAS是由德克萨斯大学和国家航空航天局开发的[26］．hfa共有23个项目具有良好的内部信度(Cronbach α=.89)，并已在香港进行测试[27］．所有问题都由专家医生和护士对内容和表面效度进行审查，以确保调查在主观上被视为涵盖了所测量的概念。参与者被要求用李克特5分制(从1表示“非常不同意”到5表示“非常同意”)来表示他们对每个问题的同意程度。一些问题的例子包括:“我的工作表现不会因为与一个缺乏经验或能力较差的团队成员一起工作而受到不利影响”，“在工作之前，对所有团队成员来说，熟悉团队其他成员的任务和责任是很重要的”，以及“我发现不利情况的能力与我所做决策的质量有直接关系”。该量表用于测试前和测试后问卷。总分在23到115之间。

临床能力评估处理患者的情况。学生在完成一个案例场景后会得到一个表现分数。在游戏中，正确的答案会被扣分，错误的答案会被扣分。每个案例的可能总分为41分。

学习风格

使用了修改版的Honey和Mumford学习风格问卷[28］．问卷包含13个条目，回答采用李克特5分制(1表示“非常不同意”，2表示“不同意”，3表示“中立”，4表示“同意”，5表示“非常同意”)。对其进行了测试，发现其Cronbach α值令人满意，从α=。593到α=。786for the 4 different types of learners: reflectors, theorists, activists, and pragmatists. The higher the scores for a specific learning style, the more likely it was that the students adopted that learning style. Learning styles were assessed in the pretest questionnaire.

人口统计资料

人口统计数据包括性别、学习项目和临床兼职工作经验。通过前测问卷收集额外的基本生命支持和高级心血管生命支持训练的信息。

虚拟ER游戏满意度

在事后测试问卷中包含了一个基于7分制李克特量表去评估游戏满意度的问题，即从“完全不满意”到“非常满意”。问题是“你对游戏和教程有多满意?”

数据管理与分析

通过使用Qualtrics平台(Qualtrics)的在线问卷收集数据。描述性统计被用来描述学生的特征。定量数据输入SPSS (IBM Co .)。随着时间的推移，团队合作态度的变化进行了评估t测试(2-tailed)。我们使用线性混合效应模型(LMM)来评估学生的学习方式和之前在基础生命支持或高级心血管生命支持方面的训练是否对团队合作态度的改变有影响。LMM被用于分析参与者之间的数据，包括固定效应和随机效应[29］．这有助于数据分析的稳健性，特别是评估研究人群在学习风格、先验训练和临床经验方面的差异的影响。

伦理批准

已获得香港大学/医院管理局香港西联网联合机构检讨委员会(UW 21-302)的伦理批准。在收集数据之前，我们获得了一份签署的在线同意书。在知情同意过程中，提供了一份资料表，其中包括研究人员的资格和隶属关系以及评价目的的信息。

结果

62名学生中，34名(54%)为男性，47名(76%)学医。有38名学生(61%)参加过基本生命支持训练，35名(56%)学生在参加虚拟急诊室游戏工作坊之前参加过高级心血管生命支持训练。积极分子20人(32%)，实用主义者19人(31%)，反思者4人(7%)，理论家3人(5%)。有16名学生(26%)有2、3或4种发型的组合。在Honey和Mumford问卷中，积极分子、理论家、反思者和实用主义者的平均得分分别为3.76 (SD 0.49)、3.47 (SD 0.52)、3.24 (SD 0.62)和3.71 (SD 0.47)。

总的来说，虚拟急诊室增强了团队合作的态度。测试前HFAS得分为91.26 (SD 8.75)，测试后得分为94.27 (SD 10.46)，增加了3.02分(95% CI 1.15 ~ 4.88)。P= .002)。我们使用混合效应模型进一步研究学习风格对团队态度提升的影响(表2显示结果)。正如我们假设的(假设1)，积极分子得分较高的学生(估计9.09,95% CI 5.17-13.02，P<.001)和实用主义者(估计5.69,95%可信区间1.18-10.20，P=.01)团队合作态度增强显著高于理论性和反思性得分较高的学生，而理论性和反思性得分较高的学生团队合作态度增强无显著变化。在虚拟ER游戏成绩方面，不同学习风格的学生没有差异。因此，假设2不被支持。

具有基本生命支持经验的学生在团队合作增强和虚拟ER游戏表现上无显著差异。然而，之前接受过高级心血管生命支持训练的学生在游戏结束后与基线之间的团队合作态度有所下降(估计-4.86,95% CI -9.13至-0.59，P= 03)。

总体而言，学生对《虚拟ER》感到满意，游戏满意度平均为5.44 (SD 0.95)，满分为7分。在62名学生中，2人(3%)认为他们使用该应用程序的体验“不满意”，6人(10%)认为它“一般”，25人(40%)认为它“满意”，21人(34%)认为它“非常满意”，8人(13%)认为它“非常满意”。

讨论

主要研究结果

在临床教育中使用严肃的游戏方法是一个新兴的领域，我们的研究是第一个报道开发定制的、特别的协作游戏Virtual ER的研究之一，并评估其增强医学和护理本科生团队合作的能力。更重要的是，我们证明了虚拟急诊室增强了学生的团队合作能力，其效果虽小，但在统计上具有显著的效果，而且对那些更积极或更务实的学生尤其有效。这一发现支持了我们的假设1。与我们之前的研究相比，我们之前的研究检查了面对面的专业间临床模拟[5，虚拟急诊室在加强医学生和护理学生之间的团队合作方面与临床模拟一样有效。此外，虚拟急诊室被医学生和护理学生广泛接受，满意度较高。除了确立严肃游戏在跨专业教育中的有效性外，为学生提供一个愉快和激励的环境也是值得的。

将严肃游戏用于跨专业学习成果并不新鲜。之前的研究使用了纸牌或桌游[30.-33证明团队合作、沟通和跨专业角色的积极成果。他们的结果与我们目前的研究结果一致，即团队合作的增强是主要结果。然而，我们的研究在教学材料方面是创新的，它包括作为常规课程的一部分，让学生有机会不仅在游戏中学习，而且在报告中学习。虚拟平台的使用也缓解了大班级对物理空间的需求。医科学生和护理学生在不同的教育阶段被教授急救和紧急护理知识。当他们玩《虚拟急诊室》时，他们沉浸在一个急诊室环境中，允许他们进行分诊、评估患者、制定鉴别诊断、请求调查和提供治疗。他们也能够认识到临床恶化和启动复苏。在讲解过程中，教师与学生就病人管理及他们在急症室处理病人的经验进行讨论。汇报工作为学生提供了机会，让他们反思、批评和改正所学的知识，以进一步提高他们的临床能力[34］．

本研究的另一个创新之处在于对学生学习风格的评估，这有助于确定教学模式和学习风格之间是否存在不匹配。我们发现虚拟急诊室对团队合作的影响在具有更积极和实用主义人格特征的学生中更强。换句话说，他们在游戏中更投入，在团队合作方面从游戏中获得了更多的好处。积极分子喜欢通过经验和直接行动来学习，而实用主义者喜欢实验，看到他们工作的相关性，并在学习中采用解决问题的方法[16］．我们的游戏呈现了一个沉浸式的场景，一个虚拟病人因为胸痛被送进了急诊室。学生们讨论了这个案例，选择了最好的调查方法和治疗方法来挽救病人的生命。因此，基于问题的游戏学习结构非常符合积极主义和实用主义学习者的偏好。这也解释了这项研究的积极的主要结果:游戏显著增强了团队合作。然而，我们的结果不支持假设2，即积极分子或实用主义者的学生游戏表现得分较高。这一发现与其他研究一致，这些研究都表明，医学生的学习经历和学习成绩之间缺乏直接关系。35-37］．学习风格可能会让学生在严肃的游戏中学习;然而，它可能并不是学术成功的预测指标。早在2004年，就有人对适应个人学习风格能带来更好学习成绩的观点提出了批评。38］．在虚拟急诊室中，倾向于构建自己知识的学生可能严重依赖于报告，特别是反思、批评和纠正的机会。因此，《Virtual ER》的游戏元素及其设计可能不太适合学生的学习。最近也出现了一些针对不同学生而改编严肃游戏的方法，如Felder-Silverman的模型[39，结合了协作、游戏化和内容互动的适应性游戏元素设计[40］．尽管这项研究是为学生个人与系统的互动而设计的，但它将是未来在医学和护理专业学生中进一步扩展IPE的一个有价值的方法。

我们发现学习风格与团队合作增强相关，但与临床能力无关。这意味着，不同学习风格的学生可以找到自己的方法，以更适应的学习方法。学生们被鼓励在课堂上讨论虚拟病人的最佳临床决策，这种讨论可能帮助学生们选择正确的答案，提高他们的表现。这可能是有益的，因为作为医学和护理教育工作者，我们应该提供一个积极的学习环境，以促进个别学生发展自己的学习方法，以优化他们的学习成绩。然而，在本研究中，之前接受过高级心血管生命支持训练的学生在使用游戏后与基线之间的团队合作态度得分有所下降。尚不清楚拥有更先进临床知识的学生是否更有信心，更能独立工作，因此不重视虚拟急诊室所带来的团队合作。这一发现与过去的一项研究一致，即学生在接受基本的生命维持训练后，对自己的知识有了更大的信心[41］．然而，在21世纪，除了学术和读写技能，跨专业合作实践在医疗保健系统中是必不可少的。国际公共卫生战略是缓解全球卫生人力危机的一项重要的创新战略，世界卫生组织报告了这一战略[2］．团队合作技能的建立离不开实践和态度的改变。因此，教育工作者应该有创意地设计创新的教学方法，以配合学生的学习风格，让他们学习基本的“软”技能，包括团队合作、协作、沟通和领导能力，以达到个人和专业的精通。严肃的游戏有发展这种属性的潜力。我们的研究结果表明，我们的严肃游戏积极地提高了团队合作态度，这款自主开发的游戏应该是进一步扩展和提高的有用基础。未来，我们希望在团队合作训练上增加学习目标。此外，还可以将Virtual ER开发成一个在线平台，实现区域或全球的IPE交付。

研究的局限性

一些限制削弱了我们的结果的可泛化性。首先，这是一项62名学生的队列研究，没有一个比较组，显著的积极结果可能归因于游戏场景的内容，而不是一般意义上的严肃游戏。因此，未来应进行随机对照试验。我们也没有研究严肃游戏对团队合作的长期影响，因为我们的研究只专注于单一干预。未来的研究需要探索更长期的团队合作态度的变化，特别是毕业后。此外，急诊医学教育分散在我们的医学课程中，护理学生也有在医疗保健系统中担任助理的兼职工作经验。因此，有可能有些学生已经接触过游戏中的一些临床条件，而有些学生则没有接触过。在这项研究中，大多数参与者是医科学生，虚拟急诊室的效果在这些学生中可能是独特的。尽管我们研究了之前的基础生命支持或高级心血管生命支持训练是否与研究结果相关，但尚不清楚先天临床经验是否影响一些潜在的学习效果，也不清楚这种效果可能有多强。在未来更大样本量的研究中，我们希望通过亚组分析来了解这种关系。 Lastly, a future study could use a qualitative design to examine student satisfaction with the game to further improve it.

结论

本研究报告了虚拟急诊室的发展，并评估了其在强化公众心理健康中心的团队合作和处理心血管疾病患者的临床能力方面的效果。我们的研究结果表明，这种严肃的游戏对团队合作有积极的影响，特别是对具有积极和实用主义学习风格的学生。我们认为，严肃的网络游戏是发展公众心理教育和培养21世纪生活技能的潜在工具。由于它使用了虚拟平台，这款游戏也可能是在本地和全球传播IPE的一种创新方式。