浅谈潜水医师数字化教学培训系统的设计及应用

作者：黄杜英　付国举　王颖颖

　　【论文关键词】：信息技术　潜水医师　教学系统　数字化　在职培训
　　【论文摘要】：针对部队潜水医师在职培训工作实际，探讨了运用信息技术提高潜水医师岗位培训的可行性和优势，并设计了数字化教学培训系统方案，同时针对应用效果提出了改进措施。
　　潜水医师主要担负潜水作业或训练的医学保障工作，此项工作具有人员数量少、专业性强、工作内容相对单一、工作单位分散等特点。近年来，部队潜水医师的教育培养模式由专业教育培养转变为临床医学教育加潜水医学专业培训。但是，由于潜水医师工作的实践性较强，专业知识学习与工作实践的紧密结合是不断提高业务技能和水平的必由之路。因此，必须通过岗位培训加强其实际保障能力。由于目前没有专门的承训机构和进修单位，培训内容不系统，培训周期和时间远不能满足实际需求。基于上述情况，迫切需要探索创新潜水医师岗位培训的途径和组织方式。为此，课题组综合运用信息技术手段，设计完善数字化教学培训系统，为提高潜水医师岗位培训的效能提供了有效途径。
　　1数字化教学培训系统在潜水医师岗位培训中应用的优势和可行性
　　1．1优势
　　运用信息技术设计建立潜水医师数字化教学培训系统，其最大优势在于可实现潜水医师的在岗培训。学生可随时获得所需的知识和信息，结合岗位工作实践，反复学习，持续时间长，教学培训内容易于更新。同时，可减少集中培训占用时间甚至影响单位执行任务，节约了人力、财力等。
　　1．2可行性
　　运用数字化教学培训系统进行潜水医师在岗培训，不同于信息技术或多媒体技术在教学过程中的简单应用，而是借助多种信息技术手段设计一套培训系统，实现学生在工作岗位上接受潜水医师应具备的知识学习和技能培训，其可行性体现为以下几点：
　　1．2．1潜水医学保障的专业性和医学基础知识的有界性潜水医师的主要职责是为潜水员进行潜水活动提供医学保障，其工作内容与潜水活动非常密切，专业性较强。潜水医学基础知识虽然与普通临床医学有交叉，但支撑潜水医师工作的潜水医学基础知识具有明确的边界，大小适中的文件能够涵盖其全部信息，确保数字化教学培训系统能够满足学习培训的要求。
　　1．2．2潜水疾病种类的确定性和致病原因的单一性预防和治疗潜水疾病是潜水医师的核心工作，也是培训的核心内容。潜水疾病种类比较确定，主要包括减压病、肺气压伤、潜水挤压伤、氧中毒、二氧化碳中毒、氮麻醉等。而且，每种潜水疾病的致病原因非常确定且单一，病例的代表性较强。这样，通过信息技术，全面地分析、整理潜水疾病的治疗规律和建立程式化的医学保障方案得以实现。
　　1．2．3潜水减压方案选择的规律性和数量的确定性事关潜水活动安全最重要的潜水减压方案是由潜水医师选择和确定的，并负责在潜水现场根据水下停留时间变化调整减压方案。依据高压惰性气体在机体内的溶解和逸出规律，根据潜水深度、水下停留时间这两个变量，可以生成不同深度下的潜水减压方案。这些方案具有选择的规律性和数量的确定性，这样就能够建立潜水减压方案数据库。潜水医师通过查阅数据库资料进行岗位学习，并可以在实际工作中方便地选择所需的减压方案。
　　2数字化教学培训系统设计及关键技术
　　为适应潜水医师岗位培训要求，应该设计制作便于学生在实际工作过程中利用的普通个人计算机，综合运用windows操作系统的功能，以较小的容量及简便的操作即可进行自学。考虑到以上特点，结合部队保密的要求，该系统采用microsoftvb．net和access数据库进行开发，设计成单机版的应用系统，关键的教学资料在个人电脑中不予加载。因此，可以dvd光盘为载体进行应用分发，达到按需发放，即时回收的目的。
　　2．1系统层次模块图
　　该系统设计了6个模块：潜水医学基础理论知识模块、授课课件模块、实操演示模块、模拟病例处置模块、减压方案数据库模块和考试模块。系统层次模块如图1所示。


　　2．2模块功能设计
　　该系统涵盖潜水医学理论和实践两个方面，遵循有利于自学、理解和便于操作的原则，满足内容全面、信息丰富的要求。
　　2．2．1潜水医学基础理论知识模块建立相关文档，内容涵盖高气压生理学、潜水医学、潜水装具设备等基础理论知识；常规潜水医学保障规程、饱和潜水医学保障规程、快速上浮脱险医学保障规程等法规性标准以及潜水疾病治疗、潜水事故分析处理案例等，供学生学习和查阅。
　　2．2．2授课课件模块对潜水医师必须掌握的潜水医学保障规程、各种潜水疾病的诊治与处理，以及潜水医师在潜水作业现场的工作内容和职责等重点内容制作成课件，组织相关领域专家教授讲解，便于学生重点理解掌握。这一模块的内容通过与实操演示模块的内容相结合，方便学生学习。
　　2．2．3实操演示模块按照规范的操作程序，录制潜水疾病治疗过程、加压舱操作、潜水现场医学保障等方面的视频资料，采用adobepremiere或quiketime等非线性编辑系统进行编辑，制作成avi、mov、mpeg等格式的视频文件，供潜水医师观摩学习，提高潜水医师现场处置能力。
　　2．2．4模拟病例处置模块为解决无法通过人体实验设计或实际潜水活动中取得真实影像资料的问题，我们运用flash矢量动画技术，模拟潜水事故过程中潜水疾病的发生。主要包括：潜水员放漂时发生减压病、潜水员下潜速度过快或在水底停留过程中突然下沉发生潜水挤压伤、潜水员上升速度过快发生肺气压伤等动态过程j。同时，可用画面对肺气压伤、肺型氧中毒以及呼吸道灼伤等机体内部组织病变状况进行描述。
　　2．2．5减压方案数据库模块选择减压方案是潜水医师的核心工作内容之一，应遵循全面、准确的原则，建立减压方案数据库，供潜水医师在实际工作中方便、准确地选择减压方案和提出气体保障要求。表1是教学培训系统中根据潜水活动的特点，按照三种潜水方式、潜水深度(m)、水下停留时间(min)编制减压方案的数量情况。

　　这一模块对编制完成的减压方案按照潜水深度和水下停留时间分别排序，便于检索和学习。同时，可以根据工作任务方便地选择减压方案。后续需要设计潜水深度变化和水下停留时间间隔等参数更加详细的减压方案，或增加大深度饱和潜水减压方案等，减压方案数量将会大大增加，因此我们选用access作为该教学培训系统的数据库，以适应各种方案的灵活调用。
　　2．2．6考试模块该模块精选了潜水医学基础知识的重要考核点和实习操作关键环节的规范标准，并包含了部分考试题库。学生可利用该模块检验个人学习效果。利用该教学培训系统进行集中教学时，可为教师选择考试内容提供方便，进行学生学习成绩评价。

　　2．3系统实现的若干关键技术
　　2．3．1vb．net开发环境下的数据库应用vb．net采用ado．net(activexdataobjects)数据访问技术。ado．net是．netframework的重要组成部分，提供构建数据库功能所需的应用程序接口，对不同类型的数据库都使用统一的方式管理和访问数据源中的数据，它是一个类的集合，包括了连接对象(conncetion)、命令对象(command)、数据适配器(dataadpter)和数据集对象(dataset)等j。ado．net数据访问依赖于两个组成部分：dataset和数据提供程序，如图2所示。
　　为了便于用户使用ado．net数据访问技术，vb．net内置了4套访问数据库的控件对象，该系统采用access数据库，故使用oledb为前导名的数据对

象，通过oledb接口访问数据库。vb．net的应用程序数据访问过程为：先使用连接对象创建与数据库的连接，然后使用命令对象配置sql命令，最后由数据适配器对象将获取的数据填充到数据集供程序使用。
　　2．3．2多媒体教学资料的处理教学培训系统授课课件、实操演示和模拟病例处置三个模块中应用视频资料较多，为适应教学对画面运动状态或色彩校正的需求，在视频资料制作过程中，进行了大量技术处理。运用premiereprocs3进行原始视频素材运动效果处理，包括创建运动关键帧、画中画运动效果等，实现视频资料顺序调整或镜头叠放以及病例整体与局部的切换显示；在原始视频资料弥补性修复方面，针对sd．1v水下电视系统采集的原始画面色彩差异影响病例表征问题，根据病例水面病理反应实际，采取rgb色彩校正滤镜制作视频特效，运用gamma校正滤镜制作视频特效，综合运用技术手段解决视频失真和根据需要调整视频的目的。
　　在实际的系统设计过程中，使用vb．ne3"的picturebox和image控件可以显示jpeg、gif、bmp、ico等文件的图形，其picture属性决定控件中所显示的图形文件。在vb．net中显示视频则首先要确定播放的视频格式，若是windowsmediaplayer支持的格式，则直接使用ole对象链接与嵌入控件，在对象类型中选择“视频剪辑”即可，若不是，则需先通过视频编辑软件做一定的转换。
　　3数字化教学培训系统的应用情况
　　潜水医师数字化教学培训系统设计完成后，共进行了两次集中应用。2009年l0月，结合潜水医师集中培训进行了试用。在为期20天的集中培训中，除专家讲座外，采用该教学培训系统的数据，进行了24学时的理论授课，8学时的教学操作观摩。实习阶段，减压方案的选择实现了减压方案数据库自动选择。教师和学生普遍反映单机版教学培训系统设计简单，易于操作，只需在windowsxp操作系统中满足cpup4，内存512mb，硬盘空间40gb即可运行，无需单独安装其他软件，即可通过光盘分发的形式进行教学。同时，课题组针对系统使用情况对潜水医师培训班的18位学生进行了问卷调查并征求了改进意见。
　　调查显示，绝大部分学生(15人)认为该教学培训系统能够较好地满足专业知识学习需求，说明系统在专业知识内容的全面性方面较好。在系统各模块学习效果方面，学生(10人)反映授课课件更有利于学习，而减压方案数据库(12人)则对工作实践更具有指导意义，表明系统模块设置的总体思路适合学生理论学习和实习操作的需求。同时提出改进建议，认为系统视频图像清晰度需提高，在减压方案制定影响因素中应增加水文、气象方面的变量。所提出的建议客观地反映出了系统存在的不足。
　　针对以上反馈情况，课题组进行了部分改进，2010年3月，在海军某研究所进行的潜水医师培训班中，增加了潜水作业现场水文环境和气象条件参数，减压方案数据库得到了完善，教师、学生反映较好。
　　该系统是单机版，通过光盘即可运行，保密性虽好，但随着网络的普及以及加密技术的提高，我们也可通过网络教学来实现资源共享、即时学习交流。因此，在项目的后续建设中，随着军队专用网络的建设，我们考虑将该教学培训系统移植到网络环境中。