Модель компьютерного обучения врачей

GORBUNOVA L. QUALIMETRIC MONITORING OF STUDENTS’ EDUCATIONAL ACHIEVEMENTS

The article discusses the structure, toolkit and conditions of functioning of qualimetric monitoring of students’ educational achievements and the means of monitoring used for revealing different competence.

Keywords: educational quality, qualimetric monitoring, means of pedagogical measurement, test, rating estimation, competence.

Т.В. НОВИКОВА, доцент О.В. ВОРОБЕЙЧИКОВА, доцент Сибирский государственный медицинский университет

Модель компьютерного обучения врачей

Предлагается концептуальная модель компьютерной системы обучения врачей методом решения ситуационных задач. Помимо обычной функции - задать условия задачи и получить ответ., в проекте предусмотрены действия, направленные на развитие у учащегося навыков профессионального комментария клинической картины. Проект нацелен на реализацию интуитивного потенциала врачебного мышления учащихся.

Ключевые слова: ситуационные задачи в медицине, фрейм, клиническое мышление, интуиция, компьютерная обучающая система.

Подготовка врачей на клинических кафедрах включает в себя лекции с демонстрацией больных и практические занятия, на которых учащиеся курируют пациентов и составляют учебные истории болезни. Обучение студентов тем эффективнее, чем с большим числом различных клинических случаев они знакомятся. В этом плане целесообразно применение методов моделирования клинических ситуаций. Один из таких методов - решение ситуационных задач [1, 2]. Нами предлагается модель компьютерной поддержки решения учебных клинических задач, ориентированная на воспитание клинического мышления.

Модель клинической ситуации

В качестве структурной основы для описания клинической ситуации выбран фрейм. В теории интеллектуальных систем фрейм определяется как форма представления знаний о целостном концептуальном объекте [3]. Конкретные свойства данного объекта и факты, относящиеся к нему, описываются в слотах - структурных элементах

фрейма. Каждый слот имеет имя и атрибуты: значение, тип значения, значение по умолчанию, присоединённая процедура [4]. Атрибуты размещаются в ячейках слота. Значением слота может быть число, текст на естественном языке, ссылка на другой слот или фрейм и др. Значение типа «ссылка на фрейм » означает, что описание объекта строится в виде фреймовой системы, имеющей иерархическую структуру. Значение по умолчанию определяется как стандартное, стереотипное или предполагаемое, ожидаемое значение слота. В ячейку «присоединённая процедура» записывается ссылка на присоединённую процедуру -программу выполнения действий. Используются два типа присоединённых процедур: «демоны » и «слуги » [4]. Процедура-демон включается в работу автоматически при внесении или изменении значения слота. Её задача - проверить допустимость нового значения и запустить процесс по изменению значений слотов, связанных с данным слотом. Процедуры-слуги активизируются по запросу. Такая процедура использу-

ется для получения дополнительной информации при заполнении фрейма. Ячейка «значение слота» может быть пустой. В этом случае для него указывается значение по умолчанию или ссылка на присоединённую процедуру. Так обеспечивается подсказка для ввода значения слота. В результате создаётся ситуация, когда какие-то компоненты не определены, но на их месте оставлены пустые места, на которые выведены связи, требуемые для доопределения фрейма. Таким образом, если задача субъекта состоит в том, чтобы заполнить фрейм, то значения по умолчанию и сведения, полученные от присоединённых процедур, становятся направляющими элементами познания. Они стимулируют субъекта к «схватыванию содержаний » (К. Юнг) в структурах как явного, осознаваемого и рационально выражаемого знания, так и неявного (латентного) знания.

Фрейм клинической ситуации по своему содержанию соответствует истории болезни (ИБ). Поэтому он обозначается «История болезни» и конструируется как система, элементами которой являются слоты и вложенные фреймы, отображающие поименованные фрагменты ИБ.

На первом уровне фрейм ситуации в целом подразделяется на пять вложенных (базовых) фреймов. Первый из них соответствует фактографической части ИБ и состоит из фреймов-разделов: «Формальные данные», «Анамнез данного заболевания», «Анамнез жизни», «Объективное обследование », «Данные исследования заболевшего участка», «Лабораторные и инструментальные исследования». Эта часть содержит описания симптомов, полученных при обследовании больного, заполняется экспертом и определяет условия задачи. Учащийся должен сделать диагностическое заключение, выбрать стратегию и наметить план лечения, назвать возможные осложнения. Второй фрейм предназначен для составления учащимся профессионального комментария клинической картины и включает разделы: «Диагноз и его обосно-

вание», «Дифференциальный диагноз», «Этиология и патогенез данного заболевания». Третий фрейм охватывает разделы ИБ, посвященные лечению: «Лечение данного заболевания, общие принципы», «Лечение данного больного », «Дневник ». Здесь учащийся записывает свои соображения относительно тактики и методов лечения, предполагаемых реакций организма на вмешательства и возможных осложнений. Четвёртый фрейм - дневник куратора. В учебной ИБ данный раздел отсутствует и вводится в компьютерную систему для ведения протокола решения задачи. Пятый фрейм соответствует разделу «Эпикриз» ИБ. Значения слотов фактографической части заданы до решения задачи. Остальные четыре фрейма первого уровня содержат слоты с пустыми ячейками-значениями. Задача учащегося - заполнить фрейм. Подсказки он может получать из компьютерной базы знаний через значения по умолчанию и присоединённые поисковые программы, а также от преподавателя - с помощью диалоговых присоединённых процедур.

На втором уровне каждый из пяти вложенных фреймов ситуации подразделяется на слоты и другие вложенные фреймы. Например, фрейм-раздел «Анамнез жизни» базового фрейма «Фактографическая часть ИБ» содержит слоты: «Семейный анамнез», «Профессиональный анамнез», «Социальный анамнез» и «Аллергический анамнез». Тип значений - «текст на профессионально-ограниченном естественном языке». Фрейм «Лабораторные и инструментальные исследования» содержит слоты «Общий анализ крови» и «Общий анализ мочи» со значениями типа «таблица». Фрейм «Объективное обследование», наряду со слотами «Общее состояние больного», «Температура», «Телосложение» и др., включает в себя вложенные фреймы: «Дыхательная система», «Сердечно-сосудистая система», «Пищеварительная система». Значения слотов первого базового фрейма заносятся преподавателем. Одна-

ко при ознакомлении с условиями задачи учащийся может получить дополнительную информацию о симптомах из присоединённых процедур. Остальные четыре базовых фрейма ситуации создаются как фреймы-прототипы с наименованиями: «Комментарий к клинической картине», «Лечение», «Дневниккуратора» и «Эпикриз». Каждый фрейм-прототип представляет собой структуру, в которой заданы состав элементов (слотов, вложенных фреймов) и связей (ссылок, значений по умолчанию). Слоты фрейма-прототипа подразделяются на два вида: слоты с пустыми ячейками-значениями и слоты со значениями типа «ссылка». Для пустых слотов с помощью значений по умолчанию и ссылок на присоединённые процедуры задаются правила заполнения и подсказки. Правила соответствуют стандартам на формирование и обоснование диагнозов, ведение больных и составление медицинских документов. В «подсказки» вводится информация, стимулирующая клиническое мышление. Слоты со значениями типа «ссылка» адресуют учащегося к другому слоту или вложенному фрейму. Фреймы-прототипы конструируются разработчиком совместно с экспертами (врачами и преподавателями). В процессе решения задачи учащийся на основе фреймов-прототипов создаёт свои фреймы-экземпляры. Фреймы-прототипы при этом используются как шаблоны для записи результатов размышления над клинической картиной и ответов на поставленные вопросы.

Клиническое мышление

Клиническое мышление определяется как способность врача «интуитивно, как бы внутренним взглядом охватить всю клиническую картину как нечто целое и связать её с аналогичными прежними наблюдениями. ... Опытному врачу клиническое мышление позволяет диагностировать некоторые болезни уже просто по внешнему, особенно характерному виду больного, без ознакомления с анамнезом и дальнейшего обследо-

вания» [5, с. 19]. Смыслообразующими в данном определении являются понятия: интуиция, целостное восприятие информационного образа, связывание по аналогии, классифицирование (распознавание, диагностика) при неполной информации. Это означает, что значительное место в клиническом мышлении занимают моменты интуитивного «озарения», когда ситуация воспринимается субъектом как целое и без предварительных размышлений оценивается как понятая, постигнутая и ясная [6]. Связывание по аналогии и классифицирование - результат сопоставления клинической картины конкретного больного с некоей абстрактной клинической картиной. Это либо виденный ранее единичный клинический случай, либо обобщённая клиническая картина из справочника. Распознавание болезни при неполной информации происходит, когда врач уверен в диагнозе, хотя проведены не все обследования, предусмотренные классическими схемами и нормативными документами. Узнавание по аналогии и классифицирование являются умственными действиями, в которых мысленно воспроизводятся и сопоставляются наглядно-образные представления об организме. Добавим к этим действиям ещё один вид - воображение структуры реально существующих биологических связей внутри организма, проявлением которой является наблюдаемое состояние больного. Суждение врача здесь строится на основе знаний о системных механизмах жизнедеятельности [7].

В целом работа учащегося по решению диагностической задачи разворачивается во времени как логически упорядоченный процесс анализа симптомов, выяснения их семиологии (принадлежности к определённым синдромам), выявления основного синдрома, изучения его семиологии(принадлежности к определённым болезням), построение и обоснование диагноза. На этапах планирования лечения выполняются информационно-аналитические операции по прогнозированию эффектов лечебных вмешательств, осложнений и исхода забо-

левания. Эти операции также упорядочены, например, в соответствии с рекомендациями доказательной медицины [8]. Цепь логических рассуждений учащегося может прерваться актом интуитивного обобщения. В этот момент он осознаёт догадку, возникшую в семантическом пространстве его внутренней речи [6], мысленно её проговаривает и формулирует в виде гипотезы. Последующие его действия направлены на то, чтобы подтвердить или отвергнуть гипотезу.

Считается, что «каждый человек обладает, хотя и в различной степени, форме и качестве, интуитивным потенциалом, который при наличии определённых социальнокультурных условий можно развить» [6, с. 68]. В учебном процессе такие условия можно имитировать с помощью компьютерной системы, которая в моменты, когда учащийся затрудняется прийти к определённому заключению, моделирует для него стимулирующее воздействие, подобное, например, ориентировочной схеме технологии поэтапного формирования умственных действий [9]. Трудность в том, чтобы построить модель стимулов, адекватную цели - способствовать реализации интуитивного потенциала учащихся в той части врачебного мышления, где, в отличие от протяженного во времени анализа ситуации, образ больного воспринимается и достраивается одномоментно до узнаваемой клинической картины, пригодной для идентификации и принятия решения. Понятиями «рациональное (дискурсивное)» и «интуитивное» мышление в психологии и философии обозначаются механизмы естественного человеческого интеллекта.

Для дальнейших рассуждений мы перейдём к терминам «алгоритм» и «эвристика», более характерным для «искусственного интеллекта».

Активизация эвристики учащегося

В контексте организации процесса продуктивного творческого мышления эврис-

тика понимается как совокупность присущих человеку механизмов, с помощью которых порождаются процедуры, направленные на решение творческих задач [10]. В качестве примеров приводятся механизмы установления ситуативных отношений в проблемной ситуации, отсечения неперспективных ветвей в дереве вариантов, формирования опровержений с помощью контрпримеров. Эти механизмы универсальны по своему характеру и не зависят от конкретной решаемой проблемы. Используются эти механизмы и в профессиональном мышлении врача.

Эвристика лежит в основе специального метода - эвристического обучения, который исторически восходит к Сократу и состоит в задании обучающимся серии наводящих вопросов и примеров. Цель предлагаемого исследования - разработать и реализовать на основе компьютерных технологий метод обучения принятию медицинских решений, когда «субъект имеет дело с принципиально неполной системой условий и вынужден дополнять её с помощью метода проб и ошибок» [9, с. 255] либо приходить к пониманию ситуации путём инсайта [9, с. 139]. Идея метода состоит в том, чтобы в моменты принятия решений ограничить случайный поиск, сообщая учащемуся факты-индукторы, которые, как в «мозговой атаке », инициируют в его сознании «правильно» ориентированный поток свободных ассоциаций.

Решение задачи в целом программируется как процесс прохождения в фактографической части фрейма ситуации с точками разрыва, в которых учащийся на основе неполной информации должен ответить на вопросы и зафиксировать свои суждения в соответствующих слотах разделов «Комментарий к клинической картине», «Лечение», «Дневник куратора» и «Эпикриз». В случае затруднений он может запросить подсказку. Точки разрыва определяются экспертом. Главное требование: эксперт должен быть уверен в том, что на основе информации, предоставленной уча-

щемуся в точке разрыва, правильный ответ найти можно.

Набор подсказок формируется заранее. Формальной основой здесь могут служить критерии правильности результатов индуктивного и дедуктивного вывода, а также понятия, развиваемые в эвристических методах активизации и стимуляции творческой деятельности (разного вида аналогии, образы, прецеденты, инверсии, противоречия, превращение привычного в непривычное и наоборот и др.). Примерный перечень типов подсказок: критическое высказывание, стимулирующее или подавляющее развитие интуитивного предположения учащегося; описание аналогичного клинического случая; пример ошибочного суждения в подобной ситуации; набор различных точек зрения по одному и тому же вопросу; описание факта, подтверждающего или опровергающего правильное решение; подбор теоретических сведений, противоречащих ответу учащегося или согласующихся с ним. Для преодоления инерции мышления учащегося желательно так формулировать подсказки, чтобы они не были жёстко привязаны к условиям задачи, а, наоборот, указывали на отдалённо схожие примеры и структурные аналогии, стимулирующие воображение. Все виды подсказок специфичны для конкретной задачи и помещаются в информационный массив, прикреплённый к фрейму ситуации.

Модель компьютерной обучающей системы в данной статье представлена на концептуальном уровне. Реальное воплощение модели актуально и имеет предпосылки. Во-первых, она представляет систему, которая ставит субъекта в модельную ситуацию, близкую к реальным условиям профессиональной деятельности. Это особенно важно для медицинской школы, где существует противоречие между классической схемой формирования диагностического мышления и порядком умственных действий, которому следует врач в

реальной клинической ситуации [11]. Медицинское образование и медицинская литература придерживаются последовательности, в которой сначала объявляется диагноз (название болезни), а затем описываются симптомы, осложнения, лечение и другие характеристики болезни. В реальности врач всегда действует наоборот. С первого взгляда на пациента и его жалоб врач начинает выявлять имеющиеся симптомы болезни, еще не установив ее диагноз. Указанное противоречие преодолевается в системе-тренажёре, которая с помощью модели больного имитирует развитие ситуации в соответствии с действиями учащегося. Во-вторых, известны примеры систем активизации творчества в областях, где для принятия решений требуются эвристика и интуиция [6]. Одной из таких разработок является «управляемая система генерации идей», в которой субъект в определённые моменты времени подвергается интеллектуальному воздействию управляющими сигналами - заранее подготовленными высказываниями. Другой пример - теория и алгоритм решения изобретательских задач. Теория сужает «поисковое поле» путём планомерной организации мыслительных действий на основе знания законов развития исследуемых явлений и опыта решения задач другими исследователями. Алгоритм содержит средства активизации интуитивного потенциала, воображения и преодоления психологической инерции. Известен метод генерирования идей, именуемый «синек-тика» [12]. Исходное положение синек-тики: человек не в состоянии осознать весь объём знаний, запечатлённых в нём в результате взаимодействия с окружающим миром. Синектика - попытка перейти через «барьер» между осознаваемым и неосознаваемым знанием. Синектике специально обучаются. Следовательно, можно научить эксперта составлять стимулирующие подсказки для обучающей системы. С точки зрения технической реализации привлекательны сообщения о компьютер-

ных технологиях смыслового поиска и классификации текстов [13]. Информационные потребности пользователя выражаются в них в виде примеров интересных ему текстов. Поиск информации осуществляется по заданным образцам. Таким образом, проведение аналогий с алгоритмически проработанными методами организации эвристической деятельности с учетом разработок в области компьютерного смыслового анализа текстов позволяет судить о возможности практической реализации предлагаемого проекта.

Литература

1. Хирургия в тестах и задачах: практикум:

пособие / Л.И. Колб и др. Мн.: Высш. школа, 2006. 320 с.

2. Морозов М.А. Ситуационные задачи по

травматологии. СПб.: Питер Ком, 1999. 192 с.

3. Корнеев В.В., Гарев А.Ф., Васютин С.В.,

Райх В.В. Базы данных. Интеллектуальная обработка информации. М.: Нолидж, 2001. 496 с.

4. Федорук В.Г. Искусственный интеллект в

САПР: Конспект лекций. URL: http:// rk6.bmstu.ru/ electronic_book/ iisapr/ ai_ lect.html (дата обращения: 02.11.2009).

5. Хэгглин Р. Дифференциальная диагности-

ка внутренних болезней. М., 1997. 794 с.

6. Гришунин С.И. Возможна ли современная

наука без интуиции: Модели творческой интуиции в контексте науки, философии и прогнозирования. М.: Издательство ЛКИ, 2008. 160 с.

7. См.: Новикова Т.В. Системное мышление в

медицине // Системные исследования. Методологические проблемы. Ежегодник 2006-2007. Вып. 33. М.: КомКнига, 2007. С. 340-359.

8. См.: Власов В.В. Введение в доказательную

медицину. М.: Медиа Сфера, 2001. 392 с.

9. Психология. Словарь / Под общ. ред. А.В.

Петровского и М.Г. Ярошевского. М.: Политиздат, 1990. 494 с.

10. См.: Большая советская энциклопедия. 3-е изд. М.: Советская энциклопедия, 1969— 1978. URL: www.slovari.yandex.ru

11. См.: Наумов Л. Как учить профессионалов. URL: http://www.inauka.ru/data/ 1паито^ art1.html

12. См.: Тарасенко Ф.П. Прикладной системный анализ. (Наука и искусство решения проблем): Учебник. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. 186 с.

13. См.: Крейнес М.Г. Обеспечение активности содержания многоязычия текстовых документов: технология «ключи от текста». URL: http://emag.iis.ru/arc/infosoc/ emag.nsf/BPA/

NOVIKOVA T, VOROBEYCHIKOVA O. MODEL OF MEDICAL STUDENTS COMPUTER TRAINING

The conceptual model of computer system of medical students training is offered. The method based on decision of situational problems is used. The project is focused on the development in students skills of professional comment of a clinical picture. Uniqueness of the proj ect consists in creating system which promotes realization of intuitive potential of future doctors. In this case the image of the patient is perceived and simultaneously completed up to a recognized clinical picture, suitable for identification and decision-making.

Keywords: situational problems in medicine, frame, clinical thinking, intuition, computer training system.

g