淺談潛水醫師數字化教學培訓系統的設計及應用論文
淺談潛水醫師數字化教學培訓系統的設計及應用論文
【論文關鍵詞】：信息技術 潛水醫師 教學系統 數字化 在職培訓
【論文摘要】：針對部隊潛水醫師在職培訓工作實際，探討了運用信息技術提高潛水醫師崗位培訓的可行性和優勢，并設計了數字化教學培訓系統方案，同時針對應用效果提出了改進措施。
潛水醫師主要擔負潛水作業或訓練的醫學保障工作，此項工作具有人員數量少、專業性強、工作內容相對單一、工作單位分散等特點。近年來，部隊潛水醫師的教育培養模式由專業教育培養轉變為臨床醫學教育加潛水醫學專業培訓。但是，由于潛水醫師工作的實踐性較強，專業知識學習與工作實踐的緊密結合是不斷提高業務技能和水平的必由之路。因此，必須通過崗位培訓加強其實際保障能力。由于目前沒有專門的承訓機構和進修單位，培訓內容不系統，培訓周期和時間遠不能滿足實際需求。基于上述情況，迫切需要探索創新潛水醫師崗位培訓的途徑和組織方式。為此，課題組綜合運用信息技術手段，設計完善數字化教學培訓系統，為提高潛水醫師崗位培訓的效能提供了有效途徑。
1數字化教學培訓系統在潛水醫師崗位培訓中應用的優勢和可行性
1．1優勢
運用信息技術設計建立潛水醫師數字化教學培訓系統，其最大優勢在于可實現潛水醫師的在崗培訓。學生可隨時獲得所需的知識和信息，結合崗位工作實踐，反復學習，持續時間長，教學培訓內容易于更新。同時，可減少集中培訓占用時間甚至影響單位執行任務，節約了人力、財力等。
1．2可行性
運用數字化教學培訓系統進行潛水醫師在崗培訓，不同于信息技術或多媒體技術在教學過程中的簡單應用，而是借助多種信息技術手段設計一套培訓系統，實現學生在工作崗位上接受潛水醫師應具備的知識學習和技能培訓，其可行性體現為以下幾點：
1．2．1潛水醫學保障的專業性和醫學基礎知識的有界性潛水醫師的主要職責是為潛水員進行潛水活動提供醫學保障，其工作內容與潛水活動非常密切，專業性較強。潛水醫學基礎知識雖然與普通臨床醫學有交叉，但支撐潛水醫師工作的潛水醫學基礎知識具有明確的邊界，大小適中的文件能夠涵蓋其全部信息，確保數字化教學培訓系統能夠滿足學習培訓的要求。
1．2．2潛水疾病種類的確定性和致病原因的單一性預防和治療潛水疾病是潛水醫師的核心工作，也是培訓的核心內容。潛水疾病種類比較確定，主要包括減壓病、肺氣壓傷、潛水擠壓傷、氧中毒、二氧化碳中毒、氮麻醉等。而且，每種潛水疾病的致病原因非常確定且單一，病例的代表性較強。這樣，通過信息技術，全面地分析、整理潛水疾病的治療規律和建立程式化的醫學保障方案得以實現。
1．2．3潛水減壓方案選擇的規律性和數量的確定性事關潛水活動安全最重要的潛水減壓方案是由潛水醫師選擇和確定的，并負責在潛水現場根據水下停留時間變化調整減壓方案。依據高壓惰性氣體在機體內的溶解和逸出規律，根據潛水深度、水下停留時間這兩個變量，可以生成不同深度下的潛水減壓方案。這些方案具有選擇的規律性和數量的確定性，這樣就能夠建立潛水減壓方案數據庫。潛水醫師通過查閱數據庫資料進行崗位學習，并可以在實際工作中方便地選擇所需的減壓方案。
2數字化教學培訓系統設計及關鍵技術
為適應潛水醫師崗位培訓要求，應該設計制作便于學生在實際工作過程中利用的普通個人計算機，綜合運用Windows操作系統的功能，以較小的容量及簡便的操作即可進行自學。考慮到以上特點，結合部隊保密的要求，該系統采用MicrosoftVB．NET和Access數據庫進行開發，設計成單機版的應用系統，關鍵的教學資料在個人電腦中不予加載。因此，可以DVD光盤為載體進行應用分發，達到按需發放，即時回收的目的。
2．1系統層次模塊圖
該系統設計了6個模塊：潛水醫學基礎理論知識模塊、授課課件模塊、實操演示模塊、模擬病例處置模塊、減壓方案數據庫模塊和考試模塊。系統層次模塊如圖1所示。
2．2模塊功能設計
該系統涵蓋潛水醫學理論和實踐兩個方面，遵循有利于自學、理解和便于操作的原則，滿足內容全面、信息豐富的要求。
2．2．1潛水醫學基礎理論知識模塊建立相關文檔，內容涵蓋高氣壓生理學、潛水醫學、潛水裝具設備等基礎理論知識；常規潛水醫學保障規程、飽和潛水醫學保障規程、快速上浮脫險醫學保障規程等法規性標準以及潛水疾病治療、潛水事故分析處理案例等，供學生學習和查閱。
2．2．2授課課件模塊對潛水醫師必須掌握的潛水醫學保障規程、各種潛水疾病的診治與處理，以及潛水醫師在潛水作業現場的工作內容和職責等重點內容制作成課件，組織相關領域專家教授講解，便于學生重點理解掌握。這一模塊的內容通過與實操演示模塊的內容相結合，方便學生學習。
2．2．3實操演示模塊按照規范的操作程序，錄制潛水疾病治療過程、加壓艙操作、潛水現場醫學保障等方面的視頻資料，采用AdobePremiere或QuikeTime等非線性編輯系統進行編輯，制作成avi、mov、mpeg等格式的視頻文件，供潛水醫師觀摩學習，提高潛水醫師現場處置能力。
2．2．4模擬病例處置模塊為解決無法通過人體實驗設計或實際潛水活動中取得真實影像資料的問題，我們運用Flash矢量動畫技術，模擬潛水事故過程中潛水疾病的發生。主要包括：潛水員放漂時發生減壓病、潛水員下潛速度過快或在水底停留過程中突然下沉發生潛水擠壓傷、潛水員上升速度過快發生肺氣壓傷等動態過程j。同時，可用畫面對肺氣壓傷、肺型氧中毒以及呼吸道灼傷等機體內部組織病變狀況進行描述。
2．2．5減壓方案數據庫模塊選擇減壓方案是潛水醫師的核心工作內容之一，應遵循全面、準確的原則，建立減壓方案數據庫，供潛水醫師在實際工作中方便、準確地選擇減壓方案和提出氣體保障要求。表1是教學培訓系統中根據潛水活動的特點，按照三種潛水方式、潛水深度(m)、水下停留時間(min)編制減壓方案的數量情況。
這一模塊對編制完成的減壓方案按照潛水深度和水下停留時間分別排序，便于檢索和學習。同時，可以根據工作任務方便地選擇減壓方案。后續需要設計潛水深度變化和水下停留時間間隔等參數更加詳細的減壓方案，或增加大深度飽和潛水減壓方案等，減壓方案數量將會大大增加，因此我們選用Access作為該教學培訓系統的數據庫，以適應各種方案的靈活調用。
2．2．6考試模塊該模塊精選了潛水醫學基礎知識的重要考核點和實習操作關鍵環節的規范標準，并包含了部分考試題庫。學生可利用該模塊檢驗個人學習效果。利用該教學培訓系統進行集中教學時，可為教師選擇考試內容提供方便，進行學生學習成績評價。
2．3系統實現的若干關鍵技術
2．3．1VB．NET開發環境下的數據庫應用VB．NET采用ADO．NEt(ActiveXDataObjects)數據訪問技術。ADO．NET是．NETFramework的重要組成部分，提供構建數據庫功能所需的應用程序接口，對不同類型的數據庫都使用統一的方式管理和訪問數據源中的數據，它是一個類的集合，包括了連接對象(Conncetion)、命令對象(Command)、數據適配器(DataAdpter)和數據集對象(DataSet)等J。ADO．NET數據訪問依賴于兩個組成部分：DataSet和數據提供程序，如圖2所示。
為了便于用戶使用ADO．NET數據訪問技術，VB．NET內置了4套訪問數據庫的控件對象，該系統采用Access數據庫，故使用OleDb為前導名的數據對
象，通過OLEDB接口訪問數據庫。VB．NET的應用程序數據訪問過程為：先使用連接對象創建與數據庫的連接，然后使用命令對象配置SQL命令，最后由數據適配器對象將獲取的數據填充到數據集供程序使用。
2．3．2多媒體教學資料的處理教學培訓系統授課課件、實操演示和模擬病例處置三個模塊中應用視頻資料較多，為適應教學對畫面運動狀態或色彩校正的需求，在視頻資料制作過程中，進行了大量技術處理。運用PremiereProCS3進行原始視頻素材運動效果處理，包括創建運動關鍵幀、畫中畫運動效果等，實現視頻資料順序調整或鏡頭疊放以及病例整體與局部的切換顯示；在原始視頻資料彌補性修復方面，針對SD．1V水下電視系統采集的原始畫面色彩差異影響病例表征問題，根據病例水面病理反應實際，采取RGB色彩校正濾鏡制作視頻特效，運用Gamma校正濾鏡制作視頻特效，綜合運用技術手段解決視頻失真和根據需要調整視頻的目的。
在實際的系統設計過程中，使用VB．NE3"的PictureBox和Image控件可以顯示jpeg、gif、bmp、ico等文件的圖形，其Picture屬性決定控件中所顯示的圖形文件。在VB．NET中顯示視頻則首先要確定播放的視頻格式，若是WindowsMediaPlayer支持的格式，則直接使用OLE對象鏈接與嵌入控件，在對象類型中選擇“視頻剪輯”即可，若不是，則需先通過視頻編輯軟件做一定的轉換。
3數字化教學培訓系統的應用情況
潛水醫師數字化教學培訓系統設計完成后，共進行了兩次集中應用。2009年l0月，結合潛水醫師集中培訓進行了試用。在為期20天的集中培訓中，除專家講座外，采用該教學培訓系統的數據，進行了24學時的理論授課，8學時的教學操作觀摩。實習階段，減壓方案的選擇實現了減壓方案數據庫自動選擇。教師和學生普遍反映單機版教學培訓系統設計簡單，易于操作，只需在WindowsXP操作系統中滿足CPUP4，內存512MB，硬盤空間40GB即可運行，無需單獨安裝其他軟件，即可通過光盤分發的形式進行教學。同時，課題組針對系統使用情況對潛水醫師培訓班的18位學生進行了問卷調查并征求了改進意見。
調查顯示，絕大部分學生(15人)認為該教學培訓系統能夠較好地滿足專業知識學習需求，說明系統在專業知識內容的全面性方面較好。在系統各模塊學習效果方面，學生(10人)反映授課課件更有利于學習，而減壓方案數據庫(12人)則對工作實踐更具有指導意義，表明系統模塊設置的總體思路適合學生理論學習和實習操作的需求。同時提出改進建議，認為系統視頻圖像清晰度需提高，在減壓方案制定影響因素中應增加水文、氣象方面的變量。所提出的建議客觀地反映出了系統存在的不足。
針對以上反饋情況，課題組進行了部分改進，2010年3月，在海軍某研究所進行的潛水醫師培訓班中，增加了潛水作業現場水文環境和氣象條件參數，減壓方案數據庫得到了完善，教師、學生反映較好。
該系統是單機版，通過光盤即可運行，保密性雖好，但隨著網絡的普及以及加密技術的提高，我們也可通過網絡教學來實現資源共享、即時學習交流。因此，在項目的后續建設中，隨著軍隊專用網絡的建設，我們考慮將該教學培訓系統移植到網絡環境中。
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