虚拟急诊室:加强医护本科生团队合作跨专业教育的严肃游戏:开发与评价研究

介绍

急诊室(ER)是一种独特的临床环境，医生和护士之间有效的团队合作对于确定患者护理的优先顺序、复杂的临床决策和安全而高效的临床实践是必要的。1］．但是，这些专业人员通常在他们自己的专业领域接受培训，有单独的课程和评价办法。世界卫生组织建议进行跨专业教育[2]，它越来越被认为是一个重要的工具，可以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，以便在未来的临床实践中进行合作。

IPE具有挑战性，因为它对物理空间、教师时间、时间表的一致性和学生的参与都有要求[3.］．然而，它的价值体现在成功地加强团队合作，正如以往报告中许多成功的案例所证明的那样[4-6］．由于新冠肺炎疫情导致教学中断，有必要通过在线平台开发替代IPE教学方法，以满足未满足的需求。

在在线国际政治经济学课程中，通过高阶思维让学生具备协作解决问题的能力是一项挑战[7］．网络严肃游戏是一种创新的IPE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(而非分数和徽章等外在因素)推动学生参与游戏。8］．在文学作品中，严肃游戏的定义多种多样。Bedwell和他的同事[9在系统回顾中，我们发现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、游戏小说、人类互动、沉浸感、规则和目标。事实上，自2010年以来，人们已经注意到严肃游戏在临床教育中的日益普及[10，11］．在加强团队合作和沟通方面，亦有证据显示，以游戏为基础的外科教育培训，加上面部检测和头部追踪技术，可以加强非语言沟通和促进团队合作[12］．也有证据表明基于屏幕的单人团队训练是可行的，并且它不会影响游戏中的表现[13］．然而，关于严肃网络游戏对国际政治经济学培养大学生团队合作能力的评价研究却十分缺乏。在急诊室，与不同学科的成员合作对于提高诊断的准确性和效率以及防止护理过渡中的医疗差错尤为重要。因此，众所周知，本科教育中的IPE对于为医疗保健机构提供有效的、协作的实践eHealth-ready劳动力至关重要[14］．

今天的临床教育强调以学生为中心的教学方法。尽管有证据支持IPE的好处，但学生对IPE的态度各不相同，因为他们的背景非常不同，再加上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[15］．据了解，不同的学习风格可能会影响学生的学习成果。然而，有证据表明临床IPE中的严肃游戏如何对不同学习风格的学生有效。科尔布的学习周期确定了四种学习风格:反思者、理论家、活动家和实用主义者[16］．也有人指出，面对面的模拟活动对那些具有平衡学习风格的学生最有效，包括那些理论家;换句话说，对于那些通过抽象思维、反思和从多个角度仔细观察问题来学习的学生来说，它们是有效的[17］．另一方面，基于游戏的活动对积极分子和反思者最为有效，他们更喜欢具体经验和反思观察[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，以有效地促进学生参与IPE。

在这项研究中，我们开发了虚拟急诊室，这是一个以急诊室为背景的在线严肃游戏，具有特定的学习目标。我们通过一项试点研究评估了虚拟急诊室对团队合作增强的影响。尽管我们预期这个严肃的游戏将成为吸引学生学习医学和护理的有效教学工具，但我们也对基于科尔布学习周期的学习风格[16)，这将是严肃游戏对IPE产生影响的一个关键驱动因素。我们假设，在人因态度调查中，积极分子和实用主义者的学生在团队合作态度方面比反思者或理论家的学生得分更高(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比反思者和理论家的学生得分更高(假设2)。

我们还研究了学生先前的基本生命支持或高级心脏生活训练是否会影响主要结果和游戏表现得分。我们的研究结果可能会对以学生为中心的IPE严肃游戏教学设计和最佳实践提出建议。

方法

严肃游戏开发

设计理念

我们的虚拟急诊室游戏采用建构主义作为基本的学习理念，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］．作为玩家的学生需要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是一种基于输入-过程-输出(IPO)模型设计的严肃游戏，这是许多研究中使用的一种隐性学习模型[20.-22］．图1举例说明了IPO模型。首先，教学方案的设计要符合学习目标，并融入一定的游戏功能，方便学生根据目标进行学习。学习目标包括记录病史的能力、身体评估技能、诊断技能、警觉性、治疗技能、临床程序技能、紧急情况下的优先处理技能、专业精神、责任和关怀态度。表1描述游戏中使用的特定场景中的特定学习目标。这个场景是这样介绍给玩家的:

66岁的彼得，今早因过去24小时的间歇性胸痛被送进急诊科。他是一个长期吸烟者，以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，他在这几个月开始出现呼吸短促和运动耐受性下降。一小时前，他胸部剧烈疼痛左肩也受到辐射。服用了一片三硝酸甘油，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(没有已知的药物过敏)后，救护车在运送过程中给了阿司匹林。彼得的妻子珍妮在入院时陪同。在这个游戏中，你是负责彼得的护士或医生，他需要紧急护理。

其次，游戏通过提供学生参与游戏的反馈和增加他们玩游戏的动机，加强了他们的交流和合作努力。参与到游戏中，从游戏中获得反馈，以及最重要的是，一个汇报会议导致了学习目标的实现和具体的学习成果。

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教学内容

虚拟急诊室开始于一个虚拟病人在周一上午10点到急诊室就诊。有4到5名学生扮演医生或护士的角色，负责分诊、初步评估、监测、复苏和转移护理。虚拟急诊室允许学生通过患者的病史、体格检查(包括生命体征)、调查(如心电图、x光、CT扫描、血液检查和即时护理测试)、治疗(如处方、药物管理、静脉注射、氧疗、缝合和伤口护理)和护理过程(包括护理(如电话、与患者交谈以提供安慰、与亲属交谈)、作图、出院、并转移到不同的设置或房间(图2）.虚拟病人的病情在护理过程中恶化，并发展到需要复苏。学生队员需要根据不同的优先级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，有些问题是为护理学生设计的。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，使用Tumult Hype (Tumult Inc)构建，这是一个创建交互式web内容的工具。表现评分系统采用三种机制来提高学生的学习能力:(1)将学生对每个问题的第一反应(即他们在游戏中选择的行动和选择)存储在系统中并分配给团队。这有助于教师的表现分析和随后的汇报在课堂结束。这也让学生在游戏过程中意识不到自己的表现，让他们在游戏结束时发现自己的错误次数[23］．图3显示一个关于心电图结果的问题。(2)学生可以回到之前的问题并选择其他动作或选择，但这不会导致基于已经尝试的问题的分数发生任何变化。这让学生在回答问题前仔细思考，并加强团队成员之间面对面的人际讨论[24］．这条规则在比赛一开始就被强调了。(3)不正确的行为和选择导致扣分，促使学生合理化每一个决定，不鼓励随机回答。这种惩罚制度旨在阻止学习环境中的不良行为[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(Google LLC)上。这些数据可下载以供分析。

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程序

虚拟急诊室的学习目标是培养医护学生的团队合作意识。学生被分成跨学科小组，每组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，所有学生都简要介绍了教学目的和目标，并进行了游戏指导。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。该网站还提供了下载在线游戏的说明。学生们有30分钟的时间和队友一起玩这个游戏。在游戏过程中，老师鼓励学生分享他们的领域知识，并讨论对虚拟患者的最佳临床决策。他们在游戏中的所有决定或行为都被系统地评估了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展示了同学们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临床能力有关，以处理场景中的虚拟患者。汇报结束后，学生们被邀请填写一份测试后问卷，大约需要10分钟完成。整个会议持续了大约2个小时。

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参与者和设置

通过电子邮件和电子传单的方式，邀请某大学急诊见习课程的所有学生和急诊护理课程的所有护理本科生参加。该试点研究于2021年8月至2021年11月期间进行。62名大四学生参加了这次活动。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)

我们用人为因素态度调查(HFAS)来评估对团队行为的态度转变，该调查是由德克萨斯大学和美国国家航空航天局共同开发的[26］．HFAS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有效性进行了审查，以确保调查被主观地视为涵盖了它所测量的概念。参与者被要求在5分的李克特量表上表明他们对每个问题的同意程度(从1分表示“非常不同意”到5分表示“非常同意”)。一些问题的例子包括:“我的表现不会因为与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，”“在程序之前，所有团队成员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做出的决策质量有直接关系。”此量表用于前测和后测问卷。总分在23到115之间。

临床能力评估处理病人的情况下的情况。学生们在完成一个案例场景后会得到一个表现分数。在游戏中，正确答案会被打分，错误答案会被扣分。每个病例的可能总分为41分。

学习风格

使用了Honey和Mumford学习风格问卷的修改版本[28］．它包含13个项目，并按5分李克特量表作答(1表示“非常不同意”，2表示“不同意”，3表示“中性”，4表示“同意”，5表示“非常同意”)。经检验，具有满意的Cronbach α值，范围为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

人口统计包括性别、学习项目和临床兼职工作经验。额外的基本生命支持和高级心血管生命支持训练的信息也通过测试前问卷收集。

虚拟急诊室游戏满意度

测试后问卷中包含一个问题，以7分Likert量表评估游戏满意度，范围从“一点都不满意”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。采用描述性统计对学生的特征进行描述。定量数据输入SPSS (IBM Co .)。团队合作态度随时间的变化通过配对评估t测试(2-tailed)。我们使用线性混合效应模型(LMM)来评估学生的学习风格和先前的基本生命支持或高级心血管生命支持训练是否对团队合作态度的变化有影响。LMM已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方式、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/医院管理局香港西区联合院校覆核委员会(uw21 -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，提供了一份信息表，其中包括研究人员的资格和隶属关系以及评估目的的信息。

结果

62名学生中，男性34人(54%)，医学专业47人(76%)。在参加虚拟急诊室游戏工作坊之前，有38名学生(61%)参加过基本生命支持培训，35名学生(56%)参加过高级心血管生命支持培训。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种风格的组合。积极分子、理论家、反思者和实用主义者在Honey和Mumford问卷上的平均得分分别为3.76 (SD 0.49)、3.47 (SD 0.52)、3.24 (SD 0.62)和3.71 (SD 0.47)。

总体而言，虚拟急诊室增强了团队合作态度。前测HFAS评分为91.26 (SD 8.75)，后测评分为94.27 (SD 10.46)，提高3.02点(95% CI 1.15-4.88);P= .002)。我们采用混合效应模型进一步研究学习风格对团队合作态度增强的影响(表2显示结果)。正如我们的假设(假设1)，得分较高的学生作为积极分子(估计9.09,95% CI 5.17-13.02，P<.001)和实用主义者(估计5.69,95% CI 1.18-10.20，P= 0.01)对团队合作态度的提升显著高于理论和反思得分较高的学生，而理论和反思得分较高的学生对团队合作态度的提升无显著影响。在虚拟急诊室游戏表现得分方面，不同学习风格的学生之间没有差异。因此，假设2不被支持。

有基本生命支持经验的学生在团队合作能力增强和虚拟急诊室游戏表现上无显著差异。然而，先前接受过高级心血管生命支持训练的学生在基线和玩游戏后的团队合作态度有所下降(估计值为-4.86,95% CI为-9.13至-0.59，P= 03)。

总体而言，学生对Virtual ER感到满意，游戏满意度得分平均为5.44 (SD 0.95)分，满分为7分。在62名学生中，2名(3%)认为他们对应用程序的体验“不满意”，6名(10%)认为“一般”，25名(40%)认为“满意”，21名(34%)认为“非常满意”，8名(13%)认为“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定制的、特别的、协作的游戏Virtual ER的开发，并评估其增强医学和护理本科学生团队合作的能力。更重要的是，我们证明了虚拟急诊室对学生的团队合作有一个小但统计上显着的影响，并且对那些具有更积极或实用主义个性的学生尤其有效。这一发现支持了我们的假设。与我们之前研究面对面的跨专业临床模拟相比[5]，虚拟急诊室在加强医护学生团队合作方面与临床模拟一样有效。此外，虚拟急诊室得到医护生的广泛接受和高度的满意度。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。

利用严肃游戏来获得跨专业的学习成果并不是什么新鲜事。先前的研究使用纸牌或棋盘游戏[30.-33展示团队合作、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的结果。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，而且在汇报中学习。虚拟平台的使用也缓解了大型班级对物理空间的需求。医学生和护理学生在不同的教育阶段学习急救和紧急护理知识。当他们玩《虚拟急诊室》时，他们沉浸在急诊室的环境中，可以进行分诊、评估病人、制定鉴别诊断、要求调查和提供治疗。他们还能够识别临床恶化并启动复苏。在汇报过程中，老师们与学生们讨论了如何管理病人，并分享了在急诊室处理病人的经验。汇报为学生提供了反思、批评和纠正所学知识的机会，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与学习风格之间是否存在不匹配。我们发现，在具有积极和实用主义人格特征的学生中，虚拟急诊室对团队合作的影响要大得多。换句话说，他们更投入到游戏中，并从游戏中获得了更多的团队合作方面的好处。积极分子喜欢从经验中学习并采取直接行动，而实用主义者喜欢实验，看到他们工作的相关性，并在学习过程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，在这个场景中，一个虚拟的病人因胸痛被送进了急诊室。学生们讨论了这个病例，并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，游戏基于问题的学习结构非常符合激进主义和实用主义学习者的偏好。这也解释了本研究的积极的主要结果:游戏显著提高了团队合作。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会有较高的游戏表现得分。这一发现与其他研究一致，这些研究表明，医学生的学习经历与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，它可能不是学业成功的预测指标。早在2004年，就有人批评适应个人学习风格可以提高学习成绩。[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汇报，特别是反思、批评和纠正的机会。因此，虚拟ER的游戏元素及其设计可能没有足够的适应性来促进学生的学习。最近出现了另一种调整严肃游戏以迎合不同学生的方法，如Felder-Silverman的模型[39]，它结合了协作、游戏化和内容交互的适应性游戏元素设计[40］．虽然该研究是为与系统互动的学生个人设计的，但它将是一个有价值的方法，以进一步扩大医学和护理学生的IPE。

我们发现学习风格与团队合作能力的增强有关，但与临床能力无关。这意味着具有不同学习风格的学生可以找到自己的方式来适应学习。学生们被鼓励在课堂上讨论对虚拟病人的最佳临床决策，这种讨论可能有助于学生选择正确的答案并提高他们的表现。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，先前接受过高级心血管生命支持训练的学生在团队合作态度方面的得分在基线和使用游戏后有所下降。目前尚不清楚的是，拥有更先进临床知识的学生是否更有信心，更独立地工作，因此不重视虚拟急诊室所带来的团队合作的增强。这一发现与过去的一项研究一致，该研究表明，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外，跨专业合作实践在卫生保健系统中至关重要。国际公共卫生政策是缓解全球卫生人力危机的一项重要的创新战略，世界卫生组织已经报道了这一点[2］．团队合作和协作技能的建立离不开实践和态度的改变。因此，教育工作者应该创造性地设计创新的教学方法，以适应学生的学习风格，并让他们学习必要的“软”技能，包括团队合作、协作、沟通和领导能力，以便他们个人和专业的掌握。严肃游戏具有发展这些属性的潜力。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的态度，这款自主开发的游戏应该是进一步扩展和增强的有用基础。未来，我们希望在团队合作训练中加入学习目标。此外，Virtual ER将有可能发展成为一个在线平台，使IPE能够在区域或全球范围内交付。

研究的局限性

一些限制削弱了我们结果的普遍性。首先，这是一项没有对照组的62名学生的队列研究，显著的积极结果可能归因于游戏场景的内容，而不是一般的严肃游戏。因此，今后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增强的长期影响，因为我们的研究只关注单一干预。未来的研究需要在更长的时间内，特别是在毕业后，探索团队合作态度的变化。此外，急诊医学教育在我们的医学课程中展开，护理学生也有在卫生保健系统兼职助理的经验。因此，有些学生可能已经接触到游戏中的一些临床条件，而另一些学生则没有。在这项研究中，大多数参与者是医科学生，虚拟急诊室的效果可能在这些学生中是独特的。尽管我们研究了先前的基本生命支持或高级心血管生命支持培训是否与研究结果相关，但仍不清楚先验的临床经验是否影响了一些潜在的学习效果，也不清楚这种效果有多强。在未来更大样本量的研究中，我们希望进行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

本研究报告虚拟急诊室的发展，并评估其对IPE团队合作及心血管疾病患者临床处理能力的提升效果。我们的研究结果表明，这种严肃的游戏对团队合作的增强有积极的影响，特别是对于那些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国际政治经济学和培养21世纪生活技能的潜在工具。由于使用了虚拟平台，这款游戏也可能成为在本地和全球传播IPE的一种创新方式。