Influence of video game teaching method on training effectiveness of nuclear emergency teaching
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摘要:目的 探讨电子游戏化教学法在核应急培训中的教学效果。方法 2019年11—12月，以参加核应急培训的两届学员（共33名）为研究对象。第一届19名，作为对照组；第二届14名，作为观察组。每名学员均要参加核辐射损伤与防护、核应急分队技能等理论与实践培训，以及针对核应急救援仿真教学软件使用方法的培训。对两组学员均组织现场核应急演练考核：对照组在完成理论与实践培训后，直接进行现场操作考核；观察组在完成理论与实践培训、软件使用方法的培训后，再进行现场操作考核。比较两组学员的考核成绩。结果 观察组学员的现场核应急演练考核时间明显短于对照组，考核成绩高于对照组（P < 0.05）；在接受软件培训之前，85%（28/33）的学员对核应急分队救援中每个模块应承担的具体工作不了解；在接受软件培训之后，所有学员对核应急救援的总体流程有了更加清晰的认识。在软件学习操作中得分越高的观察组学员，其现场考核成绩也越好, 两者有较强的正相关关系（r = 0.888，P < 0.05）。91%（30/33）的学员对此类游戏式教学感兴趣，有88%（29/33）的学员在以后学习中更倾向于传统授课加仿真软件游戏式教学的结合式教学方式。结论 应用游戏式的核应急救援仿真教学软件可以提高学员的学习成绩和学习兴趣，值得在教学中尝试推广。
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随着大国之间的军备竞赛与日俱增，核战争的威胁并未消除[1]。而在民用方面，2011年日本福岛市第一核电站发生特大安全事故，严重威胁周边民众的生命安全与健康。我国的核工业技术已经在多个领域得到发展与应用，但也意味着发生核辐射安全事故的风险也将长期存在[2-5]。因此，积极应对未来可能的核威胁和突发公共卫生事件，提升我国核应急医学救援的整体水平具有十分重要的现实意义[6]。
面对当前复杂的外部环境，我国必须加强核应急救援队伍和相关专业培训机构的建设[7]，使核医学救援人才梯队能够有效应对核武器打击、核辐射泄漏等突发公共事件的救援的高要求[8]。为此，我们首次采用了电子游戏化教学法，使用核应急救援仿真教学软件（核爆救治模块训练软件）培训学员，使学员对核应急救援整体流程有更加直观的印象和更深刻的理解，以达到提高整体教学效果的目的。现就该软件的使用情况与教学效果汇报如下。
1. 对象与方法
1.1 对象
以2019年11—12月来笔者教研室参加核应急培训的两届学员（共33名）为研究对象。第一届19名，第二届14名；女性1名，男性32名；年龄22 ~ 34岁，平均（29.0 ± 3.3）岁；中级职称5名，初级职称28名；硕士研究生学历3名，本科学历30名。两届学员在本科教育期间均接受了核应急救援理论的教育。本次研究中，将第一届学员作为对照组，第二届学员作为观察组。
1.2 方法
1.2.1 培训方法
整个核应急教学培训共计70个学时，每个学员均须参加。培训分为两部分：一是学员入学3周后的核辐射损伤与防护、核应急分队技能等理论与实践培训，共计64个学时。二是针对核应急救援仿真教学软件使用方法的6个学时的培训，学员上机前由教员进行1个学时的软件讲解；每一批学员同时上机学习软件的使用，使用该软件独立完成整个核应急救援的模拟培训流程，在操作过程中可随时提出问题寻求教员的解答。
1.2.2 软件介绍
本训练软件可以模拟搜救队进入核事故现场的场景，共涉及核应急救援的6个环节（见图 1）：救援准备（见图 2），现场侦查搜救（见图 3），现场急救转运（见图 4），患者沾染检测、伤员救治（见图 5），伤员洗消（见图 6），图 1~4用于模拟在核事故现场搜救队的工作流程；该软件将搜救侦检装备选择、伤员搜救与急救、污染伤口与皮肤洗消、液体复苏、手术学清创术等相关知识点融入其中并有机结合。软件训练时，要求学员采用排序、选择、模拟现场救治等不同的方式按要求完成模拟的任务，在每个任务都设置了评分要点。学员需满足评分要点的要求才可得分，若学员做错选择，则会扣除相应的分数，分数扣除过多会影响任务的完成程度或直接判定某项任务失败。例如，在伤员搜救的过程中，首先要根据手中辐射剂量仪的指示来标记沾染区域，并合理标记救援路径；在搜救伤员的过程中，要根据伤员的情况放置正确的伤标并选择合理的后送工具；对于怀疑被放射物质沾染的伤口，首先要对其进行辐射检测，若放射性污染大于3 × 103 Bq/cm2则应对其进行洗消，洗消过程中有无正确地选择洗消溶液、伤口的清创过程中有无注意无菌观念、伤口清创是否彻底、整体顺序是否正确等都会影响学员的成绩，考察了学员对核应急救援整体知识点以及细节内容的掌握。此外在操作中，要求学员根据救援流程分别扮演侦检人员、搜救人员、指挥人员、医生等，这类似于游戏的角色扮演，打破了传统演习只能扮演一个角色而无法体验其他角色的局限性。这样的操作设计有助于学员更直观地了解核应急救援的总体流程。
为确保训练的连贯性，任何训练环节被判定为失败后均要求学员在本环节进行重新操作，同时也可以选择跳过该训练环节；单个任务结束后，均会指出该环节的错误部分并显示正确答案以及正确的操作步骤，但该单个任务扣除的分数不会变更。这样的设计既可以加深学生对错误部分的印象，又不会因为无法完成单个环节而阻碍整个训练进度。完成模拟训练后，软件会根据学员得分给予优、良、中、差4个评定结果。
1.2.3 考核方法与内容
完成核应急培训后，教研室从实战化需求出发，对两组学员均组织现场核应急演练考核，只不过两组学员考核与软件培训的先后顺序不同：对照组在完成64个学时的培训后，直接进行现场操作考核，考核结束后再接受软件使用方法的6个学时的培训；观察组在完成64个学时的培训后，先接受软件使用方法的6个学时的培训，再进行现场操作考核。
现场操作考核内容：主要考核学员在模拟的后方医院中接收核辐射伤员后，完成救援准备、沾染检测与伤员伤情评估、救治与洗消等一系列操作流程的能力，由教研室的教员现场考核完成时间和质量。考核时间是指学员从接收伤员开始侦检到完成伤员救治洗消所用的全部时间。考核分数根据评分细则与学员表现进行打分，满分100分。评分方法见表 1。考核期间，每名学员均由相同的两名教员监考，根据同样的评分细则进行打分，以保证考核成绩客观准确。
表 1 核应急考核评分方法内容 评定标准 分值 扣分标准 侦检阶段20分 人员准备 5 人员就位不准确扣1分；人员防护不到位每处扣0.2分 伤员侦检 15 侦检人员对现场环境侦检不规范扣1分；侦检结果未汇报扣1分；计量单位报告错误扣1分；测量距离为1 ~ 5 cm，触碰污染表面每次扣0.2分；设置3个污点，每漏检1个污点扣0.5分；体表污染检测仪移动速度为5 ~ 10 cm/s，速度过慢或过快每10 s扣1分 现场处置60分 伤员评估 10 快速评估伤员不规范扣1分；未第一时间对伤员进行呼吸道防护扣1分；未进行生命体征检测扣1分；检伤时遗漏部位每处扣2分 伤员救治 30 伤情处置顺序错误扣2分；未暴露伤部扣2分；造成伤口污染加重每处扣2分；其他扣分按战伤自救互救技术“三角巾帽式包扎法”“小腿骨折卷式夹板固定法”评分标准 伤员转运 15 搬运伤员上担架每次不成功扣2分；爱伤观念不强每次扣2分；担架固定带未固定伤员每根扣1分；固定不牢每处扣1分；伤员从担架跌落扣5分；搬运伤员或担架上救护车时头部朝向错误扣2分 医疗文书 5 医疗文书填写不规范或存在遗漏信息，每处扣0.1分 洗消去污20分 去污前准备 5 未有序合理安排污染人员进入洗消通道扣1分；污染人员在洗消帐篷前，没有通过净脚垫扣1分；污染人员脱去防护服和衣物后，没有按规定放入带有放射性标志的专用袋扣1分；未进行污染检测、检测顺序不正确、遗漏身体部位不得分 体表去污 15 全身、局部去污顺序和方法不正确每项扣0.5分；特殊部位（头面部和手部）去污方法及洗消液使用不正确每项扣2分；经多次去污后未达到去污标准的部位未及时采取正确处置措施扣0.5分 两组学员在培训、考核结束后都开展相同的问卷调查，调查内容主要关于学员对核应急救援仿真教学软件游戏式教学模式的体验、满意情况和建议等。
1.2.4 统计学分析
采用SPSS 22.0软件对数据进行统计学处理。操作时间与考核成绩等计量资料以均数±标准差（x ± s）表示，两组间差异，方差齐性的, 采用独立样本的t检验, 方差不齐的，采用t’检验；计数资料用百分比或者率表示，两组等级资料间的差异比较采用有序分类变量的秩和检验；计数资料的相关性分析采用Spearman相关分析。P < 0.05为差异有统计学意义。
2. 结果
2.1 学员基本情况
对照组学员19名，平均年龄（29.4 ± 3.7）岁；中级职称3人，初级职称16人；研究生学历2人，本科学历17人。观察组学员14名，平均年龄（28.5 ± 3.1）岁；中级职称2人，初级职称12人；研究生学历1人，本科学历13人。两组人员年龄、职称构成、学历构成比较，差异均无统计学意义（t年龄 = 0.738，χ职称2 = 0.140，χ学历2 = 0.112，P > 0.05）。
2.2 两组学员操作完成时间对比
现场核应急演练考核过程中，观察组学员考核完成时间为（28.2 ± 1.8）min，明显短于对照组学员的（37.3 ± 2.2）min，差异有统计学意义（t = 12.65，P < 0.05）。观察组学员考核成绩为（82.7 ± 3.9）分，高于对照组学员（70.7 ± 6.10）分，差异亦有统计学意义（t = 6.44，P < 0.05）；其中，对照组的最高分为76.7分，最低分65.9分；观察组的最高分85.8分，最低分78.9分。
进一步分析现场考核两组学员3个阶段的平均成绩，发现观察组学员3个阶段成绩均优于对照组，差异有统计学意义（t’ = 2.45、2.44、3.54，P < 0.05）。见表 2。
表 2 两组学员现场核应急演练各阶段成绩对比（x ± s，分） 阶段 对照组成绩 观察组成绩 t’值 P值 伤员侦检阶段 11.5 ± 3.6 14.1 ± 1.9 2.45 0.020 现场处置阶段 45.8 ± 8.8 51.9 ± 5.5 2.44 0.030 洗消去污阶段 13.4 ± 3.4 16.7 ± 2.1 3.54 0.003 2.3 问卷调查与成绩相关性分析
培训和考核结束后，对两组人员进行问卷调查。共发放问卷33份，有效收回33份。结果见表 3。在接受软件培训之前，85%（28/33）的学员对核应急分队救援中每个模块应承担的具体工作不了解；在接受软件培训之后，100%（33/33）的学员对核应急救援的总体流程有了更加清晰的认识。经有序分类两组变量的秩和检验，培训前后学员对核应急分队救援中每个模块应承担的具体工作的熟悉程度差异有统计学意义（χ2 = 48.632，P＜0.05）。
表 3 学员对核应急分队应承担工作的了解情况[人数（占比/%）] 时间 完全了解 了解 一般 不太了解 完全不了解 软件培训前 0（0） 1（3.0） 4（12.1） 5（15.2） 23（69.7） 软件培训后 6（18.2） 20（60.6） 7（21.2） 0（0） 0（0） 软件训练完成后，软件会根据学员在软件上的操作情况给予优、良、中、差4个评定结果。评定结果显示：观察组得优2人（占14.29%），良6人（占57.14%），中3人（占21.43%），差1人（占7.14%）；对照组得优3人（占15.79%），良11人（占57.89%），中4人（占21.05%），差1人（占5.26%）。两组人员软件操作成绩接近。
对观察组学员软件学习操作得分与现场考核成绩间的关系进行Spearman等级相关分析，结果显示：在软件学习操作中得分越高的观察组学员，其现场考核成绩也越好，两者有较强的正相关关系（r = 0.888，P < 0.05）。见表 4。
表 4 观察组学员软件评分与现场考核成绩（x ± s，分） 软件评分 人数 现场考核成绩 优 2 84.95 ± 0.85 良 8 83.74 ± 2.1 中 3 79.7 ± 0.45 差 1 78.9 ± 0.0 最后的调查显示：有91%（30/33）的学员对此类游戏式教学感兴趣，有88%（29/33）的学员在以后学习中更倾向于接受传统授课加仿真软件游戏式教学的结合式教育。
3. 讨论
学习是由学生自身内部动机牵引下的积极主动的探索和建构过程，因此激发学生自主学习的动机是非常重要的[9]。20世纪80年代初，有研究者对电视游戏在教学应用中的效果展开研究，发现游戏为学生带来的学习体验感更容易为其培养浓厚的学习兴趣，从而达到深度学习的效果[10]。还有教师认为，将学习内容融入更接近真实环境的学习情境中，而不单纯用传统的方式简单地提出大量问题，更有利于激发学生主动学习的积极性[11]。当前各类电子游戏的盛行让教师看到了游戏在青少年教学中的应用潜力，有更多的研究者开始探索游戏式教学的合适方法与应用价值。核应急救援的相关教学，常常由于缺少训练场地、逼真的核事件氛围营造等硬件措施，不能提供给学员直观的教学印象而使学习效果大打折扣。
基于以上考虑，我们使用了核应急救援仿真教学软件，该软件在设计的时候，引入了挑战、自主等理念，以培养学生探索和独立思考的能力；该软件根据救援任务的基本流程，将救援任务涉及的知识点分散到每个类似游戏关卡的救援行动中。受训者必须结合准备装备器械、侦查搜救、现场急救、沾染检测、后方救治和洗消等相关知识，通过自主操作完成任务。与传统的教学模式相比，该软件可以为受训者提供实时数据反馈，学员在整个学习过程中可以不断总结，发现并反思自己的不足，做到查漏补缺，并随时可以通过反复训练巩固自己的知识与技能。
本次研究发现：接受了核应急救援仿真教学软件授课后的学员现场核应急演练考核的3个阶段成绩、总成绩均高于未接受软件培训的学员, 并且能更快地完成操作（P < 0.05）；此外，软件评分越好的学员在现场考核中得分也越高。可知该软件可以有效地巩固学生的核应急救援相关知识，并提高操作技能的熟练程度。分析问卷调查结果得知，在经过软件培训后，学员对核应急救援的整体流程会有一个更加清晰的认识。
随着核能产业的高速发展，核能为我们的工作和生活带来机遇的同时也带来了安全的挑战，核应急救援拥有了举足轻重的地位。现场的核应急处置能力是核事故医学应急救援的重要环节[12-13]。目前由于授课条件不足，无法让学员直观地感受到整个核应急救援的流程，不能熟练掌握每个环节的具体内容；传统的理论授课内容抽象、教条死板，与实际应用有脱节，也导致学员学习积极性不高。本次调查显示，有91%的学员对此类游戏式教学感兴趣，说明游戏式、电子化式的模拟操作值得在教学中推广使用。
学员还可以通过软件操作的反复训练来熟悉核应急救援每个环节的具体内容，为今后核突发应急事件的处置和应对打下扎实的基础。当前该软件只能在电脑上使用，我们考虑将该软件移植入手机，使同学们可以在课后通过手机反复练习，以熟练掌握核应急救援各个环节的要点。同时，还可以将该软件设计成APP，再结合网络微课的形式对软件的操作与流程进行线上讲解，使全国对核应急救援有教学需求的师生都能随时随地接受培训。
作者声明 本文无实际或潜在的利益冲突 -
表 1 核应急考核评分方法
内容 评定标准 分值 扣分标准 侦检阶段20分 人员准备 5 人员就位不准确扣1分；人员防护不到位每处扣0.2分 伤员侦检 15 侦检人员对现场环境侦检不规范扣1分；侦检结果未汇报扣1分；计量单位报告错误扣1分；测量距离为1 ~ 5 cm，触碰污染表面每次扣0.2分；设置3个污点，每漏检1个污点扣0.5分；体表污染检测仪移动速度为5 ~ 10 cm/s，速度过慢或过快每10 s扣1分 现场处置60分 伤员评估 10 快速评估伤员不规范扣1分；未第一时间对伤员进行呼吸道防护扣1分；未进行生命体征检测扣1分；检伤时遗漏部位每处扣2分 伤员救治 30 伤情处置顺序错误扣2分；未暴露伤部扣2分；造成伤口污染加重每处扣2分；其他扣分按战伤自救互救技术“三角巾帽式包扎法”“小腿骨折卷式夹板固定法”评分标准 伤员转运 15 搬运伤员上担架每次不成功扣2分；爱伤观念不强每次扣2分；担架固定带未固定伤员每根扣1分；固定不牢每处扣1分；伤员从担架跌落扣5分；搬运伤员或担架上救护车时头部朝向错误扣2分 医疗文书 5 医疗文书填写不规范或存在遗漏信息，每处扣0.1分 洗消去污20分 去污前准备 5 未有序合理安排污染人员进入洗消通道扣1分；污染人员在洗消帐篷前，没有通过净脚垫扣1分；污染人员脱去防护服和衣物后，没有按规定放入带有放射性标志的专用袋扣1分；未进行污染检测、检测顺序不正确、遗漏身体部位不得分 体表去污 15 全身、局部去污顺序和方法不正确每项扣0.5分；特殊部位（头面部和手部）去污方法及洗消液使用不正确每项扣2分；经多次去污后未达到去污标准的部位未及时采取正确处置措施扣0.5分 
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表 2 两组学员现场核应急演练各阶段成绩对比
（x ± s，分） 阶段 对照组成绩 观察组成绩 t’值 P值 伤员侦检阶段 11.5 ± 3.6 14.1 ± 1.9 2.45 0.020 现场处置阶段 45.8 ± 8.8 51.9 ± 5.5 2.44 0.030 洗消去污阶段 13.4 ± 3.4 16.7 ± 2.1 3.54 0.003
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表 3 学员对核应急分队应承担工作的了解情况
[人数（占比/%）] 时间 完全了解 了解 一般 不太了解 完全不了解 软件培训前 0（0） 1（3.0） 4（12.1） 5（15.2） 23（69.7） 软件培训后 6（18.2） 20（60.6） 7（21.2） 0（0） 0（0）
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表 4 观察组学员软件评分与现场考核成绩
（x ± s，分） 软件评分 人数 现场考核成绩 优 2 84.95 ± 0.85 良 8 83.74 ± 2.1 中 3 79.7 ± 0.45 差 1 78.9 ± 0.0
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