数字健康与课程模块开发的本科生医学能力:混合方法研究

简介

背景

随着在病人护理方面引进数字解决方案，例如电子健康记录方面的进展[1-3.]、人工智能(AI)辅助决策[4，5]、远程医疗[6-8]，或机器人手术[9]，医生和其他卫生保健专业人员熟悉数字健康的需求正在增加。最近的COVID - 19大流行凸显了远程护理的优势，并给卫生保健专业人员和基础设施带来了压力，以适应快速发展的全球化世界[10］．

尽管在医学上引进新技术的同时，公众希望病人得到更好和更有效的护理[11，12]，专家们一致认为，一项新技术只有在医生使用它时才能发挥作用[13］．将数字健康技术应用于临床仍然是一个漫长的过程[14]，其中一个主要障碍是缺乏卫生专业人员对新技术的知识和认识以及使用这些技术的技能[15］．

在医生和护士职业生涯的早期阶段就对他们进行数字技术的实际使用培训，以使他们为未来的挑战做好准备。[3.，13，16］．在这种情况下，数据素养被认为是卫生保健工作者的一项决定性技能[17］．学生和年轻医生的数字素养通常被称为“数字原住民”一代，文献中对他们的讨论很矛盾。尽管一些作者假设伴随数字服务成长可能会导致在专业背景下的差异化使用[18]，其他出版物强调，数字原生人刻板印象的含义将使学习者得不到支持，技术使用不当，因此这一领域的进一步研究必不可少[19］．

在医学课程中实施数字健康教育的相关性是显而易见的[16］．文献中描述了各种试点项目，其长度和重点有所不同[20.，21］．他们都表示，参加数字健康相关课程的学生满意度很高，预计对他们日后的职业生涯技能有积极影响[22］．

根据一项全欧洲范围的调查，医学生感到缺乏数字素养，并要求在他们的课程中更广泛地实施数字健康主题[23，24］．除了需要道德和技术方面的教育外，还要求对该主题进行一般介绍和该领域的基本方面的教学[23，24］．2019年，25所欧洲医科大学的院长同意在各自医学院的课程中迅速实施数字健康教育，重点是专业间教育、实用技能和创新[25］．为了扩大数字健康在卫生保健教育中的实施，仍然需要在医学教育中提供和交流数字健康的最佳实践。目前，数码健康研究项目的公共资助与医学课程中相应课程数目的增加并无关联[23］．数字能力教学举措的实施亟待改进。

目的

我们打算在一所医学院提供数字健康教学概念的证明，描述了一个为期3周的选修模块的开发、引入和评估。我们进一步旨在确定本科生在数字健康方面的医学能力及其合适的教学方法。

方法

伦理批准和同意参与

本研究已获得Charité-Universitätsmedizin Berlin伦理委员会的伦理批准(EA1/236/19)。参与这项研究是自愿的。在研究开始前，所有参与者都表示同意。

研究背景

这项混合方法研究是在德国一家大型大学医院Charité-Universitätsmedizin柏林医学院进行的，其背景是开发和部署数字健康的先锋教学模块，该模块于2020年1月实现。在研究期间，大约有7500名学生就读于医学院[26］．尽管医学信息学自1972年起在德国海德堡作为一个独立的研究项目进行教学，并在《医疗执照法》(认可sordnung für Ärzte)自1989年以来，医学信息学在德国医学课程中只被略微教授。条款数字或数字医疗在德国的《医疗执照法》中仍未提及。在本科模块化医学课程的第三年结束时，Charité的学生必须从各种为期3周的课程计划中选择一个选修模块，这些课程涵盖了通常不在必修课程范围内的不同医学领域。这些模块直接竞争学生的兴趣，包括60个教学小时(每个45分钟)。只有学生最常选择的模块才会进行。

在两年的时间里，我们开发了一个基于以下描述的专家半结构化访谈的定性结果的数字健康教学模块，并通过回顾类似的现有项目。该模块的设计可以随着时间的推移而变化，灵活地对收到的反馈和新的科学发现做出反应。在多次面对面的会议、电话和电子邮件中，我们确定了来自我们大学医院16个部门的32名讲师，以及6个学术和非学术合作伙伴组织，他们愿意参与。

与讲师的合作带来了各种各样的数字健康主题，如法律、伦理和经济学课程，以及数字药理学或人工智能和研究中的大数据。除了研讨会上的理论教学，我们的主要重点是提供数字健康技术的实践经验。在相应技术的专家和开发者的帮助下，包括智能植入物和可穿戴设备、症状检查应用程序、远程心脏学、混合现实辅助手术和视频咨询的实践单元。为了使学生能够扮演不同的卫生系统利益相关者的角色，我们鼓励他们在一次小型黑客马拉松中分组竞争。在整个模块的学习过程中，每个学生小组都针对医疗保健领域的特定问题发明并最终推出了一款新产品。有关详情及课程，请参阅各单元时间表(多媒体附件1)．

研究设计

我们选择了混合方法，包括基于半结构化访谈的溯因定性研究和基于网络问卷的横断面调查研究。定性数据包括访谈记录和问卷开放式问题的结果。问卷中以李克特五分制量表作为回答格式的项目被认为是定量数据。

数据收集

2019年10月至12月期间，总干事对数字卫生和医学教育领域的5位专家进行了半结构化访谈。在研究团队的专业外部网络上部署有目的的抽样，以选择在欧洲具有互补背景的专家。

我们根据研究问题(文本框1)，并在研究团队的试点访谈中测试和调整问题。访谈以英语或德语通过电话进行，并由采访者(DG)逐字记录和转录。美联社和LM查阅了采访记录。访谈时间中位数为31分钟(范围27-50分钟)。

此外，我们还通过相应的调查，从参与的讲师那里收集了关于该模块和进一步数字健康主题的反馈。调查项目是透过文献回顾及非正式研究会议(多媒体附件2)．我们将17个项目分为3个主题，并选择李克特式五点量表作为顺序回答格式，选项包括非常同意(1)、同意(2)、中立(3)、不同意(4)和非常不同意(5)，以及4个开放式问题。受访者还获得了对每个话题发表评论的空间。这三个主题是(1)医学院的数字健康，(2)数字健康模块的经验，以及(3)对数字健康模块组织的反馈。

研究团队内部的预测试并没有改变调查问卷。通过与相关研究同事的试点测试，问卷项目的清晰度、相关性和排列得到了改善。

调查问卷在模块的最后一天以纸质形式发放给参与的学生，并对模块的参与讲师进行了轻微修改。对于后者，我们向所有32位讲师发送了一封电子邮件邀请，并附有多个参与调查的提醒。这些基于网络的调查数据是使用REDCap(研究电子数据捕获)工具收集和管理的，托管在Charité-Universitätsmedizin柏林[27，28］．调查参与者没有得到任何奖励或补偿。

数据分析

我们对访谈记录和来自讲师和学生的开放式问卷问题的结果进行了溯因分析，以确定主要主题[26］．预定义主题包括教学形式和学习目标。主题由多个代码组成，这些代码后来被定义为子主题。代码的饱和是通过越来越多的访谈来实现的，以确保涵盖与我们的研究问题相关的大部分方面。DG、AP和LM使用MaxQDA定性数据分析软件(MaxQDA 18.3.2;VERBI GmbH)。

使用Microsoft Excel 2020(版本16.35)对问卷项目进行描述性数据分析。

结果

概述

我们基于对数字健康专家的5次访谈和一份涉及讲师和学生的问卷，构建了这项混合方法研究。日暴图(图1)将定性结果可视化，特别是内环中的4个主题，中间环中最相关的子主题在外环中指定。

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定量数据以问卷表示，学生的回复率为91%(10/11)，讲师的回复率为100%(32/32)。

定性结果

对数字健康的需求

在医疗保健系统中

受访者表示，数字健康对医疗保健系统的积极影响在沟通、记录和患者赋权等领域清晰可见。数字健康技术将已经融入医生的日常生活，而且是不可或缺的，尤其是年轻患者会明确要求使用这些技术。

在医学院的课程里

据称，未来的医疗保健系统将高度数字化。因此，有必要尽早为医科学生做好相应的准备。数字健康已经成为当今临床实践的一部分，人们担心缺乏这一领域的知识将导致个人失败。医学院的学生将不得不放弃他们最初的保留，成为数字健康的关键专家，就像他们的模拟同行一样。

学习Objectives-Skills

数字素养

受访者强调，从工程、法律、数据保护和伦理等不同角度进行数字技术培训，以及循证医学背景下的统计知识，应成为课程的一部分。通过这种方式获得的数字素养将包括对人工智能、机器人、大数据和远程医疗的意义和应用领域的理解，从而有助于个人的临床工作以及与其他专业团队的合作。患者将越来越多地使用数字服务和应用程序，但说服医生使用它们仍将是一个重大挑战。由于健康应用程序已经在实践中使用，它们的医学、法律、伦理和经济影响应该成为医学教育和培训的一部分。

数字素养将描述医生应用新的数字应用来促进健康的敏感性、信心和理解。受访者指出，通过获得数字卫生方面的实践经验，医学院毕业生应该能够使用各种数字卫生技术。与病人接触时的直觉和感官经验等人际交往技能将变得越来越重要，特别是在诊断方面。医护人员必须能够以各种新颖的方式进行交流(例如，应用程序，远程医疗)。因此，医学院校应掌握各种交流方法的专门知识，特别强调远程护理。

创新能力和创业技能

为了适应不断变化的职业环境，医生需要有自己的发明精神和终身的进步和反思的意愿。医生将负责主动塑造医学的变革。这一角色只有通过相应的创新信念才能实现。在这种情况下，设计思维等创新方法有助于表现出远见卓识。

受访者表示，未来的医学院毕业生应接受培训，在数字化和数据丰富的医疗保健系统中应用创业技能，以促进医疗保健。他们应该能够以企业家的思维和创新的行动，寻找新的方法将创新可持续地整合到临床工作流程中。

跨学科合作，开放获取

在跨学科合作中，可以自信地面对和解决问题。受访者表示，在数字医学的教学理念中也应考虑到这一点。与其他学科的合作，如计算机科学、护理、管理、用户体验设计、工业、法律、数据保护和伦理，应在早期阶段进行培训，因为相互了解角色将有助于沟通。

在我们的卫生保健系统中，包括医学院，需要更多的合作和知识共享。理想情况下，电子学习应该是公开的。

以病人为中心的方法

医生应该被给予以病人为中心而不是技术为中心的自由。出于这个目的，他们应该把重点放在人际交往上。对于医生来说，数字健康意味着能够明智地为成熟、积极主动的患者提供建议，并在适当的情况下，通过使用数字健康的直接沟通，适当地陪伴他们度过医疗保健系统。

不惧改变

受访者表示，缺乏使用数字技术的意识和经验将加剧医护人员的保留态度。演员，尤其是担任领导职务的演员，会觉得他们的专业权威或资历受到了质疑。以一种轻松的方式尝试和了解新的可能性可以减少恐惧，即使是在老一辈和高管层面，并导致成功的临床实施。

学习Objectives-Knowledge

数据读写

临床决策越来越多地基于复杂的数据。识别相关数据并从中做出正确的决定需要未来的医生具备高度的数据能力。在这方面，统计仍然是科学行动的重要基础。会议指出，负责任和合理地使用基于人工智能的系统是一项重要的医学技能，应该成为医学生的必修学习目标。

伦理、法律和社会影响

受访者认为，目前的医学形式是不道德的。数字化和现代数据科学可以通过分析患者数据来改善这一点，使临床护理更多地基于客观证据。数字健康领域的问题通常会导致伦理问题，专家和学生应利用示范情况进行讨论。法律方面，特别是关于医疗实践和医疗器械的监管，应在学习过程中由专家教授。数字化背景下的社会变革文化应该成为课程的核心组成部分。

数据保护

据受访者表示，数据保护、数据安全和隐私是医生在数字化过程中面临的最大挑战之一，例如在移动健康应用程序的情况下。应由适当的专家根据明确的指导方针透明地教授这些课程。由于大多数患者关心他们的健康数据的隐私，医学生应该学会确保他们的行为符合正确的数据保护条例。

卫生经济学

医学院的课程中缺乏基本的经济知识和卫生经济学方面的知识，如融资和资源优化，应该专门为数字卫生进行教学。

教学形式

实践经验

直接处理新技术将减少恐惧，并促进对数字技术的热情。在实践中学习这是学习技术应用的首选形式吗?因为它能创造经验，有助于培养兴趣，并确保获得更好的学习机会视野超出自己的鼻子(采访中引用)。教授数字健康的目标将是其成功的临床实施。因此，现有技术应纳入医学课程，并由有经验的讲师进行演示。应该对学生进行实际培训，包括与患者和技术直接接触，以处理与数字健康有关的意外新情况，并鼓励学生通过创建自己的内容(例如在黑客马拉松过程中)来发挥创造性和文化反思。

讲座

简短的冲动讲座将是一种有用的教学方法，特别是对于大群体。正面讲座对于深化主题或作为实践训练的补充更有效，特别是如果它们不超过10分钟。

开放的话语

关于医学生之间以及与数字健康领域的各利益攸关方(患者、医生、护士等)之间的价值观、愿景和能力的开放式讨论将导致高度反思并提高对该主题相关性的认识。因此，批评家和狂热者将同时参与其中。

其他建议的教学形式

受访者表示，由(精心挑选的)最多10名学生组成的小组授课，可以确保学生对课程内容更有热情。同伴教学将非常有效，并将个人经验带入课程。建议将独立作业的创作作为一种教学形式。电子学习将是一种合适的形式，特别是对于理论内容，并且可以以可扩展的方式使用。总体而言，数字化医学教学应纵向整合到课程中。

合作

跨学科

数字健康可以作为医学、经济学或社会学等各种学习项目的研究组成部分来教授。受访者表示，跨学科教学更具吸引力和刺激性。校际交流是有利可图的，联合课程对学生和讲师都是有益的。

跨机构和跨职能

在数字健康的教学中，来自所有参与研究项目的讲师、学生、科学家、校友和专家以及外部专家将成为合作伙伴。讲师之间也应相互协商，以确保教学内容的连续性和环环相扣。

工商界

受访者认为，将产业界和商界的不同行为体整合到医学院的数字健康教学中，将有助于学生和公司双方受益并相互学习。

定量结果

学生的评价

所有参与的学生都同意，数字健康应成为医学院必修课程的一部分(8人非常同意，2人同意)，并在职业生涯早期教授数字健康(8人非常同意，2人同意)，对于医学毕业生来说，能力比知识更重要(5人非常同意，5人同意;图2)．关于医学生是否具备数字素养，意见不一。大多数学生强烈反对或不同意数字健康在医学院得到充分体现(5人强烈反对，4人不同意，1人同意)。所有学生都认为数字健康将在未来5年内影响医生的工作(9人非常同意，1人同意)。

关于该模块的经验，所有学生都认为该模块让他们了解了以前不知道的医疗技能(6人非常同意，4人同意)，教学形式对他们的学习过程有帮助(5人非常同意，2人同意，2人中立)，跨学科的教学形式将是对该模块的增强(5人非常同意，3人同意，2人中立;图3)．所有学生都同意，该模块激励他们更多地参与数字健康(9人非常同意，1人同意)，他们为未来的临床工作做好了充分准备(3人非常同意，6人同意)。对于大多数学生来说，这个模块是他们第一次在医学院接触数字健康(8人非常同意，1人同意，1人非常不同意)。

整体而言，学员对该模块的组织方面(多媒体)．

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讲师的评估

大多数讲师表示，数字健康应成为医学院必修课程的一部分(24人非常同意，6人同意，2人不同意)，医学院学生应在职业生涯早期接受数字健康教育(25人非常同意，4人同意，1人中立，1人不同意;图4)．大多数讲师回答说，以能力为中心的教学方法比以知识为基础的教学方法更适合(17人非常同意，9人同意，3人中立，3人不同意)。关于医学生的数字素养，众说不一。大多数讲师不同意在医学院充分体现数字健康(14人非常不同意，8人不同意，5人中立，1人同意，3人非常同意)。所有讲师都同意，数字健康将在未来5年内影响医生的工作(27人非常同意，5人同意)。

关于该模块的经验，讲师一致认为该模块超过3周适合教授新学科(21位非常同意，9位同意，2位中立;图5)．大多数讲师同意，他们愿意将数字健康作为医学课程的固定部分来教授(19人非常同意，7人同意，5人中立，1人不同意)，更多的跨学科教学将增强这一模块(12人非常同意，9人同意，9人中立，1人不同意，1人非常不同意)。讲师们表示，这个模块激励他们教授更多关于数字健康的知识(16人非常同意，12人同意，3人中立，1人不同意)。关于讲师是否在该模块中取得了重要的经验，以及讲师是否首次教授数字健康，意见分歧。

整体而言，学员对模块组织的满意度较高，但个别个案的组织沟通仍有改善的空间(多媒体)．

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讨论

主要研究结果

在这项混合方法的研究中，我们为医学院的数字健康教学提供了有价值的证据。我们的研究结果表明，医学院的数字健康教学不仅包括医疗保健技术进步的知识转移。然而，同样重要的是塑造未来医生的心态，教会他们对创新持开放态度，愿意通过跨学科和以患者为中心的方法开发和分享新的见解，并能够克服在临床常规中采用数字健康技术的恐惧。我们的研究结果表明，实践经验，例如临床实施的技术，床边教学，或自己的创作，如黑客松，是基本的，只应该与简短的冲动讲座相补充。小组和同伴教学有助于学习过程。

绝大多数讲师和学生表示，数字健康在医学院没有得到充分代表，应该成为课程的一部分。在参加该模块后，讲师和学生都感到受到鼓励，更多地参与数字健康。

对数字健康的需求

我们卫生保健系统的数字化转型可以提高卫生服务的质量、可及性和可负担性[29］．通过在医疗保健提供方面实施数字技术，我们可以更有效、更个性化地应用医疗服务。在未来20年里，英国国民医疗服务体系中90%的工作都需要数字技能[30.］．随着医护人员的信息越来越多，已经有数据报告人员被警报和通知所淹没[31］．智能系统可以过滤这些和其他数字信息，使它们更好地用于病人护理，这在某些医学学科中比以往任何时候都更加迫切[32］．此外，通过在医疗保健中实施远程医疗，可以简化许多流程，从而优化病人护理[33，34］．

一些消息来源指出，缺乏卫生保健专业人员的意识和知识是卫生系统成功数字化转型的主要障碍[30.，35］．欧洲医科学生协会最近发现，学生在数字化医疗环境中行动的意愿与其在课程中获得的知识和技能之间存在显著差距[23，24，36］．医务人员和医学生可以被视为已经准备好并愿意在其临床日常工作中使用数字健康技术。然而，大多数机构仍然缺乏适当和定期的数字设备培训以及数字卫生方面的结构化课程[37，38]，而一些协会建议医学和护理专业学生在学习期间接受不超过40小时的生物医学和健康信息学教育[39］．我们的研究结果表明，对数字健康及其教学的需求正在增加，这一点得到了学生、讲师和专家的认可。因此，关于数字健康、医疗信息学或医疗技术的必修模块应纳入医学院的课程。

医学院校的数字健康

关于数字健康的选修课和项目慢慢进入了医学课程。这一过程是由个别试点项目推动的，而不是由经过验证和协调的指导方针或国家法规推动的[16，38，40-48］．适应各医学院个别课程条件的试点项目，可以成为实现在整体课程中实施数字健康的纵向跨学科方法的第一步[13，16，49-51］．

2013年，德国医学信息学、生物计量学和流行病学协会制定了国家基于能力的学习目标医学本科教育医学信息学的学习目标，与国际医疗资讯协会的建议一致[50］．这些目标与我们的研究结果一致，即医学毕业生应该具备广泛的数据素养知识;接受培训，以评估数字健康的道德、法律和社会影响(elsi)和隐私方面;并评估新技术对健康和经济的影响。在这里，可以在当地跨学科和跨专业的大学网络中提供医学以外的数字化专业知识。即使是来自政治和商业的印象也应该包括在内，以传达一幅全面的图景。最后，解决点对点的教学方法，许多医学学生作为数字原住民的动机和能力可能有很大的潜力被纳入医学课程教学。

国内和国际的交流最佳实践在这方面，例子和关系网会有所帮助。然而，与此同时，应立即努力确定国家一级医学研究中数字技能教学的标准[39］．

数字健康的本科生医学能力

面向未来的医生必须能够在临床常规中应用数字健康。我们的研究结果强调，医生应该在整个职业生涯中对创新和跨学科合作持开放态度，并包括识别创业潜力的能力。布伦纳等[38将医学毕业生所期望的数字健康能力分为4个领域:(1)数字技术、系统和政策，涵盖数码扫盲和ELSI;(2) c临床实践与应用包括将数字健康整合到临床常规的能力;（3）数据分析和知识创造，包括将基本数据分析应用于非结构化数字数据集的能力;和(4)和系统和技术实施，建议医疗专业人员参与数字健康的开发和实施。我们的研究结果和最近的一份出版物也强调了后一个方面，该出版物要求医生具备临床和数据科学专业知识的双重能力[49］．医学毕业生应该能够使用数字健康技术，解释其结果，并向患者解释这些结果。

我们研究的另一个主要发现是，教授数字健康应该是关于教授一种思维方式，允许我们的医疗保健部门的未知和快速发展的未来具有灵活性和适应性，而不是教授使用个别技术或仅针对特定情况的正确方法。这种心态包括对变化的开放态度、好奇心以及跨职能、角色、职业、机构和等级梯度的合作。它还要求人们愿意通过反思和创新积极预测和形成医疗保健的未来。最终，这种心态应该会导致对患者和医护人员需求变化以及新的elsi的强烈意识。就像我们在我们的模块中所做的那样，它可能是通过在患者治疗、医疗技术和卫生系统结构方面面对各种不同的数字健康方面而获得的。

我们的研究结果强调，讲座形式的被动知识转移已经过时，尽管它是医学院校最常用的教学方法[52］．注重学生的参与(例如，在黑客松中进行自己的创作，同伴教学)，并将知识转移与实践经验联系起来(例如，利用现有数字技术进行床边教学)是可取和有效的。应让学生有机会在课外活动或选修课程中加深他们在特定领域(如临床数据科学、设计思维)的知识和技能[49］．在研讨会或黑客松中与其他学科的交流可以成为未来卫生创新和创业的种子。它们是向未来的医生介绍发明家思维模式的有前途的方法，并提供了将医学生与更多以信息技术(IT)为重点和以数据为重点的学科的学生一起教学的可能性。与IT学院的密切合作，例如通过医学博士和计算机科学家的串联，应该是预期的。

限制

这项混合方法的研究根据医疗保健的数字化转型以及德国医学院数字健康模块的开发和部署，为本科医学能力提供了新的见解。然而，也存在一些限制。

首先，结果是基于有限数量的参与者。作为一种描述性方法，对结果进行量化或概括是不可能的，但仍可能为该领域的进一步研究和发展提供重要的推动力。其次，由于学生和讲师的选择偏差，问卷调查的结果可能只反映了数字健康倡导者的意见，不具有代表性。第三，所述的数字健康本科能力是一个额外的信息来源;因此，不能保证完整性。

结论

数字卫生能力是面向未来的医生的关键能力，因此应纳入医学院的核心课程。对于第一次课程实施和获得早期的本地经验，像我们这样的选修模块是合适的，可以为现有的教学优势提供重要的信息。最佳教学实践交流和机构合作将进一步扩大这一目标的影响力。

数字健康教育应侧重于建立和完善批判性的、以体验为基础的教育体系数字健康思维，而不是被动地传授技术细节知识。积极的教学方法，如实践单元，与专家的讨论，以及黑客松，应该用于教授广泛的学科。建议非医学学科的跨专业学习和教学，以增加视角的多样性，并为越来越多的跨专业患者护理做好准备。