Трансформируемая образовательная платформа симуляционного экзамена и тренинга (ТОПСЭТ) Российский патент 2021 года по МПК G09B23/28 

Изобретение относится к медицинскому симуляционному оборудованию (тренажёрам, тренажёрам с расширенным функционалом - системам) и является автоматизированным комплексом по самостоятельной отработке и объективной оценке навыков и умений, в том числе медицинских, по заданным уровням с вариабельной детализацией оценки.

Известен неонатальный имитационный учебно-практический комплекс, содержащий набор взаимосвязанных между собой элементов компьютерно-медицинской информационной системы и модулей: диагностического, имитационного, хирургического, реанимационного (патент на полезную модель RU 103958). Однако данный комплекс позволяет отрабатывать отдельные манипуляции вне контекста операционного процесса, комплекс не позволяет реализовать обратную связь «действие врача - реакция пациента», не воспитывает клинического мышления обучаемых.

В качестве прототипа выбрана автоматизированная система формирования и оценки профессиональных медицинских умений и навыков (патент на изобретение RU2559929C1), содержащая медицинский симулятор организма человека, включающий имитаторы функциональных систем и органов, датчики измерения и контроля текущего состояния имитаторов и их положения в симуляторе, связанные мультиплексором с блоком управления симулятором, содержащим процессор с блоком установок значений нормы и патологии, корректором степени патологического состояния функциональных систем и органов и логическим блоком оценки правильности действий обучаемого и блоком корректировок, выполненным с возможностью внесения корректировок в оценку профессиональных умений и навыков и связанным с блоком инструктора, выполненным с возможностью формирования заданий и их корректировки в имитаторе функциональных систем и органов медицинского симулятора, и монитор компьютера обучаемого, связанный с блоком инструктора, при этом медицинский симулятор организма снабжен исполнительными механизмами формирования движения и положения имитаторов функциональных систем и органов, связанными с процессором и выполненными с возможностью формирования движения и положения имитаторов в состоянии нормы или патологии, и электронными нормирующими преобразователями сигналов, связанными с датчиками измерения.

Описанная автоматизированная система представляет собой симулятор пациента, с возможностью имитации различных состояний организма человека (как патологических, так и физиологических), а также с возможностью имитации реакции организма на имитируемые лечебные и диагностические воздействия на симулятор. Данная система предназначена, прежде всего, для отработки навыков клинического мышления и принятия решений, а не для манипуляционной техники. Система не содержит в себе ни обучающих, ни оценочных компонентов (для использования её в учебном процессе разработчики предлагают привлечение Обучающего, который и будет осуществлять обучение и оценку курсанта в соответствии с собственными представлениями об эффективной медицинской практике). Так же для функционирования системы необходим Инструктор, осуществляющий управление симулятором. Таким образом, для организации с использованием данной системы одного учебного/экзаменационного курсант/часа необходимо обеспечить два преподаватель/часа (Обучающий + Инструктор), что не позволяет использовать её для самоподготовки. Кроме того, данная система не предназначена для совместного использования с другими симуляторами, и являясь, по сути, самостоятельным симулятором не решает проблемы эффективной эксплуатации уже имеющегося в образовательных организациях симуляционного оборудования.

Задача изобретения заключается в полезном использовании различного симуляционного оборудования в неразрывной связи с методикой обучения, самообучения, оценки и самооценки, охватывая широкий спектр профессиональных навыков, усовершенствование рутинного обучения и педагогического контроля освоения так называемых «твёрдых» навыков, за счет самоподготовки, автоматизации этого процесса и высвобождения колоссального ресурса – часы работы преподавательского состава с сохранением, а в отдельных случаях с повышением качества практической подготовки обучаемых.

Технический результат:

- возможность для самостоятельного выполнения процедур обучающимися от начала и до конца;

- обучение до результата в удобное время с нужным количеством повторов;

- освобождение преподавателя от рутинных работ, позволяя больше уделять внимания работам, где он не заменим (для обучения принятию решений, навыкам общения, командному взаимодействию и совершенствованию деятельности в целом);

- использование единых требований к выполнению процедур.

Указанная задача решается трансформируемой образовательной платформой симуляционного экзамена и тренинга (ТОПСЭТ), содержащей:

• любой, из имеющихся в образовательной организации, медицинский симулятор организма человека или любой из его частей;

• медицинское оборудование (или его симуляция) и расходные материалы необходимые для выполнения манипуляции;

• блок управления;

• по меньшей мере один монитор (демонстрационную ЖК-панель);

• по меньшей мере одну интерактивную столешницу (как часть корпуса) со встроенной в рабочую поверхность светодиодной панелью для отображения раскладки рабочего места медицинского специалиста при обучении и сдаче экзамена;

• по меньшей мере две камеры для видеозаписи процесса сдачи экзамена с разных ракурсов;

• по меньшей мере один микрофон для аудиозаписи голоса экзаменуемого;

• по меньшей мере одно мобильное устройство преподавателя;

• по меньшей мере одно мобильное устройство курсанта;

• портативный маршрутизатор для объединения устройств системы в единую сеть;

• предустановленное программное обеспечение обеспечивающее идентификацию личности (курсанта, преподавателя, администратора) и реализацию обучающих и зкзаменационных функций

• программное обеспечение обеспечивающее создание и редакцию обучающих и контролирующих материалов в необходимом формате

• портала с возможностью принимать созданные и отредактированные материалы и раздавать их на подключенные к порталу комплекты (Web-портал: см., например: https://zen.yandex.ru/media/id/5b64be5b505f6500a95d481c/ webportal-vidy-otlichiia-ot-saita-5dc42cb9d5bbc300b1f52625);

• по меньшей мере один источник света для лучшей визуализации манипуляционного поля;

• по меньшей мере одни наушники для воспроизведения обучающего аудиоряда.

Целесообразно корпус выполнять на аппаратных колёсах с шахтой для по меньшей мере одного выдвижного монитора и камер, сложенной полкой для увеличения площади рабочей поверхности стола и подстольными закрывающимися ящиками для оборудования и расходных материалов.

Корпус может содержать два монитора (как аналог мультиэкрана): для демонстрации обучающих видео и воспроизведения записи экзамена курсанта.

Изобретение поясняется чережами.

На фиг. 1 показана блок-схема трансформируемой образовательной платформы симуляционного экзамена и тренинга.

На фиг. 2 показан общий вид корпуса – основного элемента системы в мобильном состоянии.

На фиг. 3 показан общий вид корпуса в рабочем состаянии.

На фиг. 4-7 показаны примеры интерактивной столешницы с медицинским симулятором организма человека и медицинским оборудованием или его симуляцией и расходными материалами.

На фиг. 8-13 показаны изображения вариантов комплекта в рабочем состоянии.

На фиг. 14-15 показаны примеры изображений на мониторе.

Для удобства эксплуатации комплект (платформа) должен быть мобильным и легко трансформируемым и представляет из себя в сложенном состоянии, стол на аппаратных колёсах 1 с шахтой 2 для выдвижного монитора (мониторов) и камер, сложенной полкой 3 для увеличения площади рабочей поверхности стола и подстольными закрывающимися ящиками 4 для оборудования и расходных материалов и встроенной в рабочую поверхность стола светодиодной панелью 5.

Размеры комплекса подобраны таким образом, чтобы его можно было перемещать по помещениям со стандартными дверными проёмами шириной от 800 мм и более. Корпус выполнен из карбона, что обеспечивает необходимую прочность при экономии веса, что также благоприятно отражается на мобильности комплекса. Рабочая поверхность стола (на которой происходит отработка большинства навыков) представляет собой интерактивную столешницу (светодиодную панель) 5 для оперативного изменения раскладок рабочей поверхности (см. фиг. 4-7), защищённую закалённым матовым стеклом. Матирование стекла производится для устранения эффекта бликования при проведении видеозаписи действий на рабочей поверхности.

В рабочем (разложенном) состоянии из шахты 2, с помощью подъёмных механизмов выдвигается демонстрационный монитор 7 (с функцией мультиэкрана – см. фиг. 14-15), с закреплённой над ним поворотной штангой с зенитной камерой 8 и фронтальной камерой 6 на гибкой опоре. На мониторе 7 пользователю отображается интерфейс программного обеспечения (ПО) комплекса и осуществляется выбор и активация необходимой опции. Зенитная и фронтальная камеры 8 и 6 осуществляют видео- и аудиозапись, с двух ракурсов, всех действий производимых на рабочей поверхности стола. Если для визуализации действий обучающегося требуется более 2-х камер, предусмотренна возможность подключения дополнительных камер.

Для управления системой используется мобильное устройство (планшет) с модулем Wi-Fi и установленной связью с блоком управления.

Аппаратная часть системы включает в себя следующий набор устройств:

- блок управления 9;

- монитор 7 (для демонстрации обучающих видео и воспроизведения записи экзамена курсанта);

- интерактивная столешница 5 для вывода раскладки стола при обучении и сдаче экзамена (в зависимости от конфигурации аппаратной части монитор может быть заменен светодиодной панелью) с медицинским симулятором организма человека 10 и медицинским оборудованием или его симуляцией и расходными материалами 11;

- мобильное устройство курсанта 12 для управления с него режимом обучения, экзаменационным режимом и самоконтролем.;

- мобильное устройство преподавателя 13;

- две IP-камеры или Web-камеры для видео и аудио записи или трансляции процесса сдачи экзамена с разных ракурсов(поз. 6 и 8);

- маршрутизатор Wi-Fi 14 для объединения устройств 12, 13 и блока управления 9 в единую сеть, а также для подключения IP-камер;

- наушники 15;

- идентификатор личности 16 (курсанта, преподавателя, администратора), например, RFID-узел.

- портал 17.

Алгоритмизация навыков и создание на этой основе оценочного чек-листа одна из самых трудоёмких задач, решаемых при создании заявленной системы.

Основная проблема – это выбор конкретного алгоритма и стандарта деятельности с однозначными критериями подтверждения корректности выполнения, удовлетворяющий требованиям большинству экспертов (преподавателей). Так, например, в обязательном порядке были учтены Алгоритмы Технологий простых медицинских услуг, которые в свою очередь детализировались сведениями из САНПИН 2.1.7.2790-10 "Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность", рекомендациями ВОЗ о безопасной инъекции и других данных, полученных медициной, основанной на доказательствах (МОД), поэтому процесс создания критериев оценки растянут во времени.

Оценка действий испытуемых в ТОПСЭТпроводится в системе штрафных баллов.

Эталонное выполнение разбивается на элементарные этапы (алгоритм действия с внешними критериями правильности выполнения). Чтобы получить представление об уровне компетентности претендента по данному навыку оценивается каждый элементарный этап навыка. Оценка этапа производится по системе зачёт/незачёт. Каждый этап в системе оценки имеет определённый вес в штрафных баллах, размер которого зависит от его значимости для итогового результата манипуляции. Так же за каждую секунду, потраченную на выполнение процедуры, начисляется соответствующее количество штрафных баллов.

Особенностью системы оценки в штрафных баллах является наличие в ней конфликта требований. С одной стороны, нужно уменьшать время, количество движений, расходных материалов, что в реальной практике способствует экономической эффективности. С другой стороны, подобный подход повышает риск совершения ошибок и невыполнения требований санитарно-эпидемиологического режима, что приводит в реальной практике к не достижению целей манипуляции и неоказанию помощи больному или даже ухудшению его состояния.

Обеспечение компетентности является лишь одним компонентом программы обеспечения качества медицинской помощи, но отнюдь не маловажным.

Объективность педагогической оценки увеличивается, если результаты измерений обрабатывать математическими методами и сопровождать характеристиками точности измерений, валидности и надежности. Такие системы успешно применяются при компьютерном тестировании, которое в основном направлено на оценку знаний и умственных умений.

В обучающих роликах все манипуляции записаны фрагментарно, с подробными комментариями каждого элемента. Виртуальный тренер на экране, чётко следует указаниям виртуального комментатора, подробно демонстрируя мельчайшие детали манипуляции. Для лучшей визуализации отдельные фрагменты манипуляции демонстрируются крупным планом в отдельном, всплывающем окне экрана.

Все уроки в ТОПСЭТе составлены по алгоритмам, имеющих единую 4-х ступенчатую структуру:

Этап манипуляции

Стадия манипуляции

Пункт манипуляции

Признак пункта манипуляции

Вес пункта в баллах формируется на основе: 1) его продолжительности в секундах в отношении к продолжительности всего сценария, 2) признака критичности, 3) штраф за выход из коридора допустимых значений, снимаемых с датчиков, с условиями, зависящими от других пунктов сценария.

Эквивалент невыполнения манипуляции (ЭНМ) = общая продолжительность сценария.

Вначале вес каждой структурной единицы равен ее продолжительности в секундах. Затем проставляется критичность единиц и рассчитываются их веса по следующему алгоритму:

1) Невыполнение каждого Этапа является критическим, поэтому Этапы, как правило, имеют признак Критический. В этом случае к весу Этапа прибавляется ЭНМ и он распределяется по пунктам Этапа один раз пропорционально продолжительности каждого пункта.

2) Следующий уровень расчета – это критический пункт. Если пункт критический, то к его весу добавляется ЭНМ, и обновленный вес пункта добавляется к весу Стадии, в которую он входит, а обновлённый вес Стадии, в свою очередь, добавляется к весу соответствующего ей Этапа.

3) Последний уровень распределения критичности – это Стадия. Если Стадия – критическая, то к ее весу добавляется ЭНМ, также ЭНМ добавляется к весу Этапа, в который она входит, а изменение веса Стадии распределяется по всем пунктам, входящим в нее, пропорционально их длительности.

Определение желаемых результатов обучения играет ключевую роль, как в отдельном уроке, так и во всём учебном плане. Важен, как перечень практических навыков, которыми нужно овладеть, так и уровень владения им. При использовании модели совершенствования навыков большое влияние оказывают четко выделенные результаты и среда обучения.

Статусы пользователей состоят из 4-х ролей

1. Статус администратора – предназначен для сотрудников обучающей структуры занимающихся менеджментом и/или администрированием процесса эксплуатации системы и позволяет:

a. администрировать курсантов (вносить в базу комплекса новых курсантов и удалять из неё имеющихся)

b. администрировать преподавателей (вносить в базу комплекса новых преподавателей и удалять из неё имеющихся)

c. выбирать способ авторизации пользователей (курсанта, преподавателя, администратора):

i. автоматический (с использованием функции распознания лиц)

ii. ручной (с использованием логина или логина/пароля)

d. выбор формата проведения экзамена:

i. с функцией распознания речи курсанта

ii. без функции распознания речи курсанта

e. извлекать результаты экзаменов

2. Статус курсанта – предназначен для курсантов и позволяет:

a) выбирать назначенные курсанту уроки

b) просматривать запись с виртуальным тренером

c) осуществлять тренировку

d) записывать экзаменационное видео

e) самостоятельно оценивать собственное экзаменационное видео по назначенным чек-листам

f) отправлять наиболее удачное выполнение на проверку преподавателю

g) знакомиться с результатами оценки преподавателем

h) сравнивать свои результаты в динамике, а также со средними, максимальными и минимальными среди всех участников

i) дополнительные возможности для тестирования умственных навыков (выбор из предложенных вариантов)

3. Статус преподавателя – предназначен для преподавателей и позволяет:

a) осуществлять проверку ранее сделанных курсантами экзаменационных видеозаписей и вносить изменения в результаты оценки по чек-листам, заполненным курсантами при проведении самооценки

b) осуществлять оценку действий курсанта в режиме он-лайн (в т.ч. дистанционно) по назначенным чек-листам

c) получать статистические данные о тренировочной и экзаменационной активности курсантов с использованием встроенной системы различных фильтров

d) получать статистические данные об исполнении/неисполнении тех или иных пунктов чек-листов курсантами

e) формирование экзаменационных ведомостей и экспорт результатов

f) управление списками курсантов

4. Статус конструктора – предназначен для экспертов и технических специалистов, привлечённых к созданию новых и актуализации старых уроков, а также совершенствованию и обслуживанию програмного обеспечения и позволяет:

a. инсталировать в ПО новые уроки

b. редактировать имеющиеся уроки

c. дистанционно назначать разным Платформам перечень доступных уроков

Описание Статуса Администратор

Вход в систему всегда осуществляется через логин и пароль. Администратору логин и пароль формируется производителем в процессе установки ПО.

Администратор, приступая к работе с платформой, должен пройти авторизацию одним из двух способов:

• автоматически с использованием системы распознания лица

• вручную

После входа в систему открывается окно выбора действий, в котором Администратору доступны следующие действия:

• переход к управлению списком курсантов

• переход к управлению списком преподавателей

• выход из Системы и возврат на форму ввода имени пользователя и пароля.

В интерфейсе управления списком курсантами администратору доступны следующие действия:

• добавление подразделений, групп, курсантов;

• регистрация лиц курсантов для автоматического входа в систему;

• редактирование введенной информации подразделений, групп и курсантов;

• одиночное и групповое удаление подразделений, групп и курсантов.

Добавление новых пользователей происходит поэтапно, сначала добавляется подразделение (факультет/специальность/организация), затем добавляется группа внутри данного подразделения и только потом можно добавлять курсанта(ов).

Т.е. пока нет ни одного подразделения и группы, функционал добавления курсанта недоступен, аналогично пока не добавлено ни одно подразделение, не доступен функционал добавления групп. Под подразделением понимается внешняя организация или структурное подразделение организации, в которой функционирует данное программное обеспечение. После добавления организации становится доступным интерфейс добавление групп курсантов. Управление подразделениями, группами и курсантами выполняется с помощью однотипных элементов управления, расположенных над соответствующими списками

Описание Статуса Курсанта

Курсант, приступая к работе с платформой, должен пройти авторизацию одним из двух способов, который для него выбрал администратор, предварительно внеся в систему его данные:

• автоматически с использованием системы распознания лица или через RFID - карту

• вручную, выбрав свои подразделение и группу и внеся в соответствующие поля свои фамилию, имя и (возможно) отчество

Запуск рабочего места курсанта может выполняться с тренажера (например, сэнсорного экрана монитора 7) или с мобильного устройства (планшета) 12 (двухпланшетная конфигурация).

После авторизации, курсанту становятся доступны четыре режима:

• «Обучающий режим» – просмотр видеоуроков с целью ознакомления с материалом, по которому проводится обучение;

• «Экзамен» – в процессе экзаменации производится видеозапись процесса выполнения медицинских навыков курсантом;

• «Самоконтроль» – позволяет курсанту самостоятельно оценить уровень освоения требуемых медицинских навыков.

• «Статистика результатов» – позволяет курсанту увидеть свои результаты относительно других участников, выполнивших аналогичные медицинские навыки.

В Обучающем режиме курсант имеет возможность выбрать урок из соответствующего раздела и активировать его. На случай если количество введенных в Систему уроков затрудняет выбор необходимого, предусмотрена функция поиска. Для ее активации необходимо нажать кнопку «Поиск».

После нажатия кнопки «Поиск» справа от нее появится поле ввода поискового запроса. По мере ввода символов будут выбираться уроки, названия которых содержат последовательность символов из строки поиска. При нахождении уроков справа от строки поиска появятся кнопки навигации по результатам поиска.

При активации урока, на интерактивной столешнице 5 визуализируется раскладка стола, соответствующая выбранному уроку. Раскладка рабочей поверхности для урока полностью соответствует раскладке рабочей поверхности стола в обучающем ролике (монитор 7) и помогает курсанту обучаться выполнять действия наиболее эргономичным способом, максимально эфективно используя рабочую поверхность стола. Так же при активации урока курсанту становятся доступными 4 видеофайла:

1. Демонстрационный фронтальный

2. Демонстрационный зенитный

3. Обучающий фронтальный

4. Обучающий зенитный

В демонстрационных роликах курсант может увидеть эталонное выполнение манипуляции без комментариев и объяснений, т.е. максимально приближенно к тому, как это выполняется в реальной практике. По сути, это демонстрация того, как должно выглядеть экзаменационное видео, которое предстоит записать курсанту.

Система навигации по уроку постоянно информирует курсанта, на каком этапе манипуляции он находится. Курсант имеет возможность поставить видеололик на паузу, вернуться назад и наоборот, переместиться вперёд. Для удобства пользователя в системе навигации по уроку предусмотрена возможность выбора нужной стадии манипуляции, что позволяет курсанту концентрироваться на наиболее интересующих его фрагментах манипуляции.

При просмотре обучающего видео в однопланшетном режиме вся система навигации отображается на экране тренажера. При просмотре обучающего видео в двухпланшетной конфигурации управление просмотром осуществляется с помощью мобильного устройства (планшета) 12 курсанта.

Помимо системы навигации по уроку, в обучающем ролике реализована система выплывающих и вызываемых подсказок, в которых приводится обоснование демонстрируемых действий, а именно:

• ссылки на нормативные и регламентирующие документы

• данные клинических исследований

• статистические данные по исходу манипуляции

• другая информация

Поскольку Обучающие ролики представлены в двух ракурсах, система сама предлагает наиболее информативный ракурс для каждой стадии, но курсант может самостоятельно выбрать ракурс.

Курсант может переключаться между этапами и подэтапами урока, нажав на наименование этапа (подэтапа) в перечне действий (чек-листе) или перематывать видеозапись, используя ползунок перемотки. При необходимости можно вызвать экран подсказки, нажав на кнопку со знаком вопроса («?»).

В режиме Экзамена курсанту доступно два режима:

• Запуск экзамена

• Комиссия (Онлайн проверка)

В режиме «Запуск экзамена» курсант производит запись видео выполнения, отработанной им в соответствии с уроком манипуляции. По ходу его выполнения идёт отсчет времени, которое сопровождается звуковыми сигналами по истечении 25% времени, 50% и 75%. По завершении времени, отведённого на манипуляцию, запись видео останавливается. При завершении выполнения до истечения этого времени курсант может воспользоваться кнопкой «Завершить». При использовании режима «Виртуального пациента», на мониторе 7 (одном из экранов монитора 7) появляется анимация с пациентом, который общается с курсантом через систему «Рапознавания речи», в рамках заданного алгоритма.

Режим «Комиссия (Онлайн проверка)» реализуется с мобильного устройства (планшета) 12, где открывается возможность для оценки по чек-листу экзаменационного выполнения в режиме он-лайн. Этот режим позволяет при запуске курсантом Экзамена, другому человеку активировать чек-лист и оценить действия экзаменующегося. Этот режим предназначен для парной подготовки двух курсантов одновременно. Один выполняет манипуляцию, второй оценивает его действия по чек-листу, затем участники меняются ролями. Также этот режим позволяет одновременно выполняя учебную манипуляцию в режиме «Экзамен», получить данные для отправки преподавателю, сохранив полученные данные в режиме «Самоконтроль».

Результаты экзамена содержат следующую информацию:

• время прохождения экзамена в секундах: затраченное/максимально разрешенное;

• набранные баллы при сдаче экзамена;

• ссылка для перехода в режим самоконтроля пройденного экзамена – «Выполнить самоконтроль»;

• ссылка для перехода к следующему экзамену – «Перейти к следующему экзамену»;

• ссылка на завершение работы и выход из учетной записи – «Завершить работу».

После сдачи экзамена, все данные о результатах будут доступны для курсанта в режиме самоконтроля и только после этого они могут быть доступны для преподавателя.

В режиме Самоконтроль курсанту доступны все записанные им в режиме Экзамена видео. Вход в режим «Самоконтроля» в однопланшетной и двухпланшетной конфигурациях можно произвести двумя способами:

• в режиме «Экзамен» нажать кнопку «Перейти к самоконтролю»;

• на главном экране рабочего места курсанта нажать кнопку «Самоконтроль».

При переходе в режим самоконтроля с главного экрана рабочего места или по ссылке «Пройти самоконтроль других испытаний» необходимо выбрать запись экзамена для самоконтроля в списке всех попыток сдачи экзаменов курсантом.

Курсанту на экране выводится список всех его попыток сдачи экзаменов с соответствующими результатами. Переход к самоконтролю выполняется нажатием на строку с наименованием экзамена.

В процессе самоконтроля доступны следующие функции:

• переключение между изображением с фронтальной и зенитной камер на экране монитора 7 (см. фиг. 14, 15);

• групповая установка или снятие отметок на ветки алгоритма в электронном листе контроля;

• сохранение результатов в базу данных

• Во время самоконтроля курсант наблюдает за своими действиями на видеозаписи с фронтальной 6 и зенитной 8 камер тренажера и отмечает в электронном листе контроля, отображаемом на экране тренажера, факт выполнения или невыполнения требуемого согласно алгоритму выполнения навыка действия.

• После сохранения результатов проверки экзамена, отобразится окно с результатами самоконтроля. Набранные при проверке баллы отобразятся в колонке «Самоконтроль», как у преподавателя в режиме проверки, так и у курсанта, при этом статус экзамена от количества баллов зависеть не будет.

Проверенный преподавателем, сданный экзамен выводит статус «Пройден» в списке всех доступных экзаменов при выборе навыка. Курсант может проводить экзамен (записывать своё видео) и оценивать его в разное время. Оценка каждого выполнения может быть поэтапной: спервая появляется результат в виде продолжительности, затем автоматическая оценка программного обеспечения, затем самооценка. И если, самооценка, соответствует установленному в ПО проходному баллу, то Система разрешает отправить данное выполнение на проверку преподавателю. Зелёным подсвечивается выполнение, оцененное на проходной балл, красным – на не проходной.

Для того, чтобы отправить видео на проверку необходимо:

1) провести самооценку

2) в результате самооценки набрать проходной балл

3) подтвердить, что все элементы самооценки были хорошо визуализированы

Описание Статуса Преподаватель

Преподаватель, приступая к работе с платформой, должен пройти авторизацию одним из двух способов, который для него выбрал администратор, предварительно внеся в систему его данные:

• автоматически с использованием системы распознания лица

• вручную (Логин и пароль).

Запуск рабочего места преподавателя выполняется исключительно с планшетного компьютера.

После входа в систему открывается окно выбора действий, в котором пользователю доступны следующие функции:

• «Режим проверки» – проведение проверки оценки выполнения навыка курсантами

• «Рейтинг ошибок» – просмотр рейтинга ошибок по проверяемым заданиям

• Экспорт результатов проверки

• переход к управлению списком курсантов, зарегистрированных в Системе по нажатию кнопки «Администрирование курсантов»

В режиме проверки преподаватель выбирает способ проверки выполнения задания курсантом. Проверка может выполняться в режиме реального времени – онлайн проверка и проверка после окончания выполнения задания – офлайн проверка.

В свою очередь онлайн проверка может выполняться двумя способами: запуск экзамена с мобильного устройства (планшета) 13 преподавателя и подключение к начатому курсантом экзамену в режиме комиссии.

В первом случае, преподаватель стартует через режим проверки «Запуск экзамена», имея перед собой список экзаменующихся. Для начала экзамена, либо преподаватель выбирает из списка экзаменующегося и он начинает выполнение, либо экзаменующийся приступает, приложив перед этим к RFID-узлу 16 свою карту, при этом сам в Систему не входит. При таком способе запуска экзамена оценка сразу попадает в раздел оценка преподавателем и в зависимости от имеющихся настроек, Система сама присваивает данной записи статус «Пройдено» или «Не пройдено».

«Запуск экзамена» выполняется за несколько шагов:

• выбор урока (если количество введенных в Систему уроков затрудняет выбор необходимого, предусмотрена функция поиска, для чего необходимо нажать кнопку «Поиск» и справа от нее появится поле, по мере ввода символов будут выбираться уроки, названия которых содержат последовательность символов из строки поиска)

• выбор курсанта (открывается окно с формами выбора подразделения, группы и списком курсантов выбранной группы)

• запуск и проведение экзамена (либо через выбор нужной фамилии из списка, либо с помощью авто-открытия строки с помощью работы RFID идентификации)

При втором способе проверки он-лайн «Комиссия (Онлайн проверка)» нужно, чтобы в системе был авторизован кто-либо из курсантов. И, при запуске курсантом режима экзамена «Запуск экзамена», преподаватель сможет провести оценку в режиме реального времени. В этом случае оценка преподавателя попадает в раздел таблицы результатов экзамена «Комиссия» и может быть сохранена или изменена курсантом в режиме «Самоконтроль».

После нажатия кнопки «Приступить к экзамену» на планшете преподавателя открывается окно управления процессом экзамена с электронным листом экспертного контроля. Во время экзамена преподаватель наблюдает за действиями курсанта и отмечает в электронном листе контроля, отображаемом на его планшете, факт выполнения или невыполнения требуемого согласно алгоритму выполнения навыка действия.

Также, преподаватель имеет возможность наблюдать за действиями курсанта, транслируемому с фронтальной 6 и зенитной 8 камер тренажера. В процессе управления экзаменом преподавателю доступны следующие функции:

• включение или отключение скрытого режима;

• переключение между изображением с фронтальной и зенитной камер;

• групповая установка или снятие отметок на ветки алгоритма в электронном листе контроля;

• остановка экзамена;

• сохранение результатов в базу данных.

Офлайн проверка экзамена подразумевает проверку результатов экзамена после его завершения по видеозаписи. Для выполнения офлайн проверки необходимо убедиться, что на тренажере не работают курсанты и выбрать сохраненную запись. Запись можно искать по названию урока (экзамена) или по фамилии курсанта, выбрав его в рубрикаторе подразделений и групп.

Во время экзамена офлайн преподаватель наблюдает за действиями курсанта по видеозаписи с фронтальной 6 и зенитной 8 камеры и отмечает в электронном листе контроля, отображаемом на его планшете 12, факт выполнения или невыполнения требуемого согласно алгоритму выполнения навыка действия. После проверки экзамена необходимо сохранить результаты в базу данных тренажера нажав кнопку «Сохранить».

Режим «Рейтинг ошибок» позволяет по каждому уроку (навыку) просмотреть статистику ошибок, перейдя в соответствующий раздел. После выбора в этой форме необходимого урока открывается таблица со статистикой ошибок по каждому пункту листа экспертного контроля. Преподаватель имеет возможность экспорта данных этой таблицы в файл формата Microsoft Excel по нажатию на кнопку «Экспорт».

По нажатию кнопки «Экспорт» на главном экране рабочего места преподавателя открывается форма со структурой курсантов в которой галочкой отмечаются курсанты, результаты которых необходимо экспортировать. По нажатию на кнопку «Экспорт» формируется файл в формате Microsoft Excel с результатами выбранных курсантов.

Администрирование записей курсантов осуществляется аналогично действиям администратора.

Описание Статуса Конструктор

Лицо, имеющее полномочия для создания контента, приступая к работе с платформой, должен пройти авторизацию. Конструкторские функции осуществляются через программное обеспечение на основном сервере и, при наличия интернет связи может осуществлять обновление и связь со всеми пользовательскими устройствами.

В окне «Конструктора» имеется полезная информация и недавно измененные объекты, «Избранные» уроки (навыки), общее количество уроков (по клику можно открыть список сценариев), пользователей, другую сводную информацию.

Каждая структурная единица (пункт чек-листа) может иметь длительность в секундах и обязательно имеет вес в баллах. Для каждой структурной единицы могут быть заданы тайм-код начала и окончания (в секундах) из связанного видео.

Урок – последовательность пунктов и подпунктов древовидной структуры, связанная с видео-роликом, не имеет циклов (поскольку, как правило, связана с видео).

Каждый урок в режиме «Конструктор» может иметь статусы: В процессе создания, Утвержден, Опубликован. Утвержденный урок нельзя редактировать. Опубликованный урок нельзя удалить. Все уроки можно увидеть в едином списке уроков.

Любой чек-лист имеет структуру (структурные единицы урока)

– Этап

– Стадия

– Пункт

– Подпункт (признак пункта манипуляции).

Структурная единица самого нижнего уровня (подпункт) может быть привязана к Оценочной Рубрике (дополнительный аналитический признак), причем только к одной.

Каждая структурная единица может быть тэгирована (по ней проставлены тэги), причем тэгов может быть больше одного. Тэги могут присваиваться автоматически и/или вручную.

Каждая структурная единица может быть обозначена пиктограммой. Должен быть доступен редактор пиктограмм и загрузка пиктограмм из файла.

Структурная единица нижнего уровня может быть интегрирована с датчиками некоторых манекенов (симуляторов организма человека 10) и прочими датчиками (для нее указывается коридор допустимых значений свойств и штрафы за выход из коридора). Для структурной единицы нижнего уровня могут быть определены Свойства. Например, свойства «Степень нажатия» или «Объем вентиляции» для интеграции с датчиками. Для каждой структурной единицы есть свойства по умолчанию «Начало», «Окончание», «Длительность» и «Вес».

Для каждого урока задаётся разметка (рисунок) рабочего светодиодного стола (панели 5) в формате 320*128 пикселей. На разметке помечается расположение для некоторых структурных единиц самого нижнего уровня. Впоследствии, Система отслеживает соответствие данного факта при оценке в особом режиме.

Каждая структурная единица может быть отмечена как критическая, что будет автоматически отражаться на весовом коэффициенте данного пункта. Также у каждого пункта иммеется информационное окошечко, куда может добавляться информация для пояснений и ссылок на нормообразующию информацию, которая может извлекаться Курсантом при нажатии на кнопку с вопросительным знаком.

Если в структурную единицу входят вложенные пункты, ее можно объявить циклической. При выполнении сценария циклические структуры могут быть выполнены любое количество раз (то есть они не считаются завершенными при выполнении последнего пункта, но счетчик переходит на начало структуры), фактический выход из цикла (завершение циклической Стадии) потребуется указать явно.

Для каждой единицы сценария можно указать расширенную формулу её веса с использованием:

- номера пункта сценария (ссылка на пункт обновляется при изменении структуры сценария),

- свойств каждого пункта, включая базовые («Начало», «Окончание», «Длительность», «Вес») и определенные для конкретного пункта (например, «Объем вентиляции» или «Степень нажатия»), - логических операторов, - арифметических действий, - чисел, введенных с клавиатуры.

Для обеспечения работы системы могут быть задействованы следующие технологии для автоматизации процессов:

1) Интеграция обучающего видео с пунктами чек-листа

2) Интеграция в едином окне пользователя эталонного видео, видео курсанта и чек-листа

3) Распознавание лиц

4) Распознавание предметов

5) Распознавание речи

6) RFID - узел

7) Ведение базы данных

8) Единый портал через интернет связь

Интеграция обучающего видео с пунктами чек-листа происходит при создании урока в режиме конструктора, впоследствии при использовании данной функции пользователь в статусе «Курсант» может начать просмотр видео с любого места выбрав, соответствующий пункт чек-листа. Также, при создании новых уроков Система выявляет схожие варианты в базе (этапов, стадий, пунктов и подпунктов) и предлагает их. Если схожими оказались этапы, стадии и пункты, система предлагает их вместе с дочерними элементами и штрафными баллами. Если схожим оказался подэлемент – только штрафной балл.

Интеграция в едином окне пользователя эталонного видео, видео курсанта и чек-листа производится автоматически с помощью специальной функции добавления записанного видео в режиме «Экзамен»

Распознавание лиц осуществляется для дополнительного удобства ведения базы данных курсантов, быстрой авторизации их в Системе, а также для обеспечения процедуры идентификация личности на экзамене и регламентации допуска. Для распознавания лиц можно, например, использовать решение VeryLook от компании NeuroTechnology.

Распознавание предметов позволит помогать автоматически оценивать необходимый набор инструментов и расходных материалов 11 и т.п. определенный алгоритмом (чек-листом) по каждому уроку.

Распознавание речи с использованием специальной программы помогает решать три задачи: 1) повысить степень реалистичности экзамена без использования дополнительных человеческих ресурсов в виде симулированных пациентов при гибридной симуляции; 2) добавить вариативность в выполнение процедур через изменение листа назначений (ФИО, возраст, пол пациента, наименование лекарственного средства, его дозировки и т.п.); автоматически оценивать в чек-листе заданные вопросы пациенту в соответствии с чек-листом.

RFID – узел 16 позволяет осуществлять более быструю идентификацию курсантов на экзамене, дополнительно обеспечивая запуск необходимого ПО, открывание дверей (доступ на расстоянии). Данная функция необходима для автоматического определения обучающегося и полного исключения человеческого фактора из результатов аттестации. При использовании данных средств преподаватель более не должен выбирать аттестуемого из списка или вводить его номер, что позволит исключить возможность ошибки. Доступ по RFID ключу на станцию может быть разработан на основе существующих СКУД, либо с нуля на основе обработки данных от RFID считывателей по интерфейсу USB или |RS232/485.

Ведение базы данных – позволяет мониторировать и отслеживать количество попыток, перечни навыков и уровень подготовленности массива обучающихся.

Единый портал 17 через интернет связь позволяет обеспечивать единый узел для создания и редактирования контента, его обновления на всех устройствах, а также обеспечение информационного сопровождения проекта.

Статистическая обработка данных

Система позволяет высчитывать технические и истинные баллы за выполнение каждого урока. Статистическая обработка результатов измерения с целью получения истинных баллов в рамках классической теории тестов включает в себя несколько этапов:

Формирование матрицы ответов. Каждый элемент измерения (пункт чек-листа, урок, оценочная рубрика) состоит не только из дихотомических заданий (сделано верно/не сделано верно), но также имеется показатель не успел дойти до этого пункта (урока, оценочной рубрики). Следовательно, все элементы матрицы могут иметь значение «0» - выполнено, «1» - не выполнено (не успел(а) выполнить), «2» - ошибка (не выполнено в процессе). Технический балл испытуемого формируется с помощью суммы произведений элемента матрицы и веса каждого пункта.

Выбраковка. Перед тем, как перейти к анализу данных по результатам всех измерений (оценок), система проводит выбраковку – удаляются строки (пункты чек-листа) и столбцы (исполнителей), состоящие полностью из 0, 1 или 2 т.е. удаляют пункты, которые не смог выполнить никто, наоборот, выполнили все или все выполнили с ошибкой. Аналогично с курсантами – для тех, кто выполнил все задания или не справился ни с одним заданием, истинный балл не может быть определен с помощью статистической обработки.

Определение плотности распределения измеренных баллов, показывающее соотношение размеров различных групп испытуемых (контингентов), получивших низкие, средние и высокие баллы. Подсчет средних значений первичных баллов и расчет дисперсии этих баллов. Среднее значение индивидуальных баллов рассчитывается как среднее арифметическое всех баллов: Дисперсия (вариация) баллов характеризует меру рассеивания индивидуальных баллов испытуемых относительно среднего значения. Дисперсия (δ) играет важную роль в оценке качества измерительного инструмента при соответствующем выборе уровня подготовки (шкалы оценивания). Нормальное распределение характеризуется тем, что крайние значения признака в нем встречаются достаточно редко, а значения, близкие к средней величине – достаточно часто.

Расчет трудности пункта чек-листа, всего урока, оценочной рубрики. Оптимальное значение меры трудности для любого задания с коэффициентом трудности - 0,5. К легким пунктам и урокам относятся те, которые имеют коэффициент трудности , а сложные ( Если экспертным путем определялся уровень сложности пункта, то пункты первого уровня сложности должны соответствовать значения трудности ; пункты второго уровня сложности - и пункты третьего уровня сложности - В случае несовпадения предполагаемого уровня сложности пунктам необходим анализ причин несовпадения.

Расчет дифференцирующей способности пунктов чек-листов, уроков, рубрики (дискриминативности). Цель создания многих оценок (измерений) состоит в обеспечении информации об индивидуальных различиях между курсантами. Пункты, уроки, рубрики должны иметь способность различать курсантов с различным уровнем подготовки. Любой навык курсанты, в зависимости от уровня их подготовки сдают по-разному. По итоговой оценке, все курсанты (конкретная выборка) ранжируются и разделяются по этому показателю на две группы: 50% слабо подготовленных и 50% высоко подготовленных

По каждому пункту чек-листа (по уроку или по рубрике) индекс дискриминативности (r_дис) рассчитывается, как отношение среднего балла слабо подготовленных к среднему баллу высоко подготовленных. Коэффициент дискриминации может принимать значения от - 1 до +1. Высокий положительный свидетельствует о том, что действительно хорошо подготовленные курсанты хорошо справляются с данным пунктом чек-листа или с уроком в целом или с рубрикой и наоборот, плохо подготовленные не выполняют данный пункт или не справляются с данным уроком или данной рубрикой. Высокое отрицательное значение свидетельствует о том, что данный пункт чек-листа, урок или рубрику хорошо выполняют слабо подготовленные курсанты и наоборот, хорошо подготовленные курсанты плохо справляются с данным пунктом, уроком, рубрикой. Нулевой или близко к нулевому (как положительный, так и отрицательный) показатель свидетельствует об отсутствии связи между успешностью курсантов и выполнением данного пункта или урока в целом. Индекс дискриминативности может быть измерен как с учетом весовых коэффициентов, так и без их учета.

Расчет корреляции между пунктами чек-листов и уроков. Для оценки связи между результатами выполнения уроков можно использовать коэффициент корреляции. Чем выше коэффициент корреляции между уроками, тем сильнее уровень подготовки по ним связан. Для измерений текущей успеваемости коэффициент корреляции между заданиями должен быть как можно ближе к 1, что означает, что сильные по другим навыкам курсанты и в этом навыке одерживают успех и наоборот.

Надежность измерения (альфа Кронбаха). Один из вариантов расчета коэффициента надежности представляется как коэффициент корреляции экспериментальных данных в соотношении с выборкой.

Валидность измерения. Под валидностью понимают характеристику качества измерительного инструмента, ориентированную на оценку адекватности поставленной цели. Т.е. валидность – это характеристика пригодности результатов для определенной цели, т.е. соответствия своему назначению. Понятие валидности объединяет различные ее виды, имеющие свой особый смысл. Некоторые виды валидности могут быть оценены статистически, другие требуют привлечения экспертов.

Оценка ошибки измерения и построение доверительного интервала. Зная надежность оценки, можно оценить стандартную ошибку измерения. Полученное значение используется для построения доверительного интервала, в пределах которого, вероятнее всего, находится истинное значение балла испытуемого. Для построения доверительного интервала первоначально выбирается уровень ошибки. Обычно в педагогике используется 5 –процентный уровень: (вероятность ошибки в 5 случаях из 100). Для построения интервала используется критерий Стьюдента.

В любом случае, точность измерений зависит от количества попыток (курсантов) и количества навыков, т.е., чем больше будет результатов измерений, тем более справедливой будет оценка уровня подготовленности. Потому для стандартизации оценки данного измерительного инструмента истинный проходной балл можно будет установить после получения большого массива данных. В конечном итоге истинно высокий уровень практического мастерства очень важен для пациентов и, следовательно, важен для специалистов, желающих быть успешными профессионалами.

Таким образом, статистический анализ результатов – важный инструмент оценки уровня подготовки курсантов. Особенностями оценки профессиональной квалификации, являются её интегративный (целостный) характер, необходимость проведения её в условиях максимально приближенных к реальным. Простое суммирование результатов оценивания знаний и умений не дает возможности судить о готовности их применять и не может привести к выводу о наличии профессиональной квалификации. Для оценки практической подготовки необходимо несколько этапов, в том числе использование стандартизированных шкал оценки. Повышение реалистичности симуляции, а также многоэтапность использования каждого навыка дифференцируют уровень достижений. С целью повышения валидности, дискриминативности, а также снижения дисперсии результатов, рационально увеличение количества выполненных навыков в режиме проверки преподавателем. Данная форма оценки курсантов с помощью чек-листов и с применением системы штрафных баллов позволяет не только провести статистический анализ, но и выявлять как организационные недочеты, так и слабые места в подготовке курсантов.

Изобретение относится к медицинскому симуляционному оборудованию и является автоматизированным комплексом по самостоятельной отработке и объективной оценке навыков и умений, в том числе медицинских, по заданным уровням с вариабельной детализацией оценки. Предложена трансформируемая образовательная платформа симуляционного экзамена и тренинга, которая содержит по меньшей мере один комплект, состоящий из по меньшей мере одного медицинского симулятора организма человека, медицинского оборудования или его симуляции и расходных материалов, необходимых для выполнения манипуляции, блока управления, по меньшей мере одного монитора, в которой, согласно предложению, комплект содержит интерактивную столешницу корпуса со встроенной в рабочую поверхность светодиодной панелью для отображения раскладки рабочего места медицинского специалиста при обучении и сдаче экзамена, по меньшей мере две камеры для видеозаписи процесса сдачи экзамена с разных ракурсов, при этом система содержит также по меньшей мере одно мобильное устройство преподавателя, по меньшей мере одно мобильное устройство курсанта и маршрутизатор для объединения устройств системы в единую сеть, а также предустановленное программное обеспечение, обеспечивающее идентификацию личности и реализацию обучающих и зкзаменационных функций, программное обеспечение, обеспечивающее создание и редакцию обучающих и контролирующих материалов в необходимом формате. Изобретение обеспечивает возможность для самостоятельного выполнения процедур обучающимися от начала и до конца, обучение до результата в удобное время с нужным количеством повторов, освобождение преподавателя от рутинных работ, позволяя больше уделять внимания работам, где он незаменим, использование единых требований к выполнению процедур. 4 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Трансформируемая образовательная платформа симуляционного экзамена и тренинга, содержащая по меньшей мере один комплект, состоящий из по меньшей мере одного медицинского симулятора организма человека, медицинского оборудования или его симуляции и расходных материалов, необходимых для выполнения манипуляции, блока управления, по меньшей мере одного монитора, отличающаяся тем, что комплект содержит интерактивную столешницу корпуса со встроенной в рабочую поверхность светодиодной панелью для отображения раскладки рабочего места медицинского специалиста при обучении и сдаче экзамена, по меньшей мере две камеры для видеозаписи процесса сдачи экзамена с разных ракурсов, блок управления содержит блоки «режим администратора», «режим преподавателя», «режим курсанта», система содержит также по меньшей мере одно мобильное устройство преподавателя, по меньшей мере одно мобильное устройство курсанта и маршрутизатор для объединения устройств системы в единую сеть, а также предустановленное программное обеспечение, обеспечивающее идентификацию личности и реализацию обучающих и зкзаменационных функций, программное обеспечение, обеспечивающее создание и редакцию обучающих и контролирующих материалов, при этом ситсема включает портал, выполненный с возможностью принимать созданные и отредактированные материалы и раздавать их на подключенные к порталу комплекты, а также блок «конструктор модулей», связанный через портал с блоком управления.

2. Трансформируемая образовательная платформа по п. 1, отличающаяся тем, что каждый комплект содержит по меньшей мере один источник света для лучшей визуализации манипуляционного поля.

3. Трансформируемая образовательная платформа по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что каждый комплект содержит по меньшей мере одни наушники для воспроизведения обучающего аудиоряда.

4. Трансформируемая образовательная платформа по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что корпус с интерактивной столешницей выполнен на аппаратных колёсах с шахтой для по меньшей мере одного выдвижного монитора и камер, сложенной полкой для увеличения площади рабочей поверхности стола и подстольными закрывающимися ящиками для оборудования и расходных материалов.

5. Трансформируемая образовательная платформа по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что комплект содержит два монитора: для демонстрации обучающих видео и воспроизведения записи экзамена курсанта.