医学教育つれづれ

医学教育に関する論文のPOINTを書き出した備忘録的なブログです。

ヘルスケアシミュレーション教育における重要なデザインの選択:転移をもたらすデザインに関する4C/IDの観点

Critical design choices in healthcare simulation education: a 4C/ID perspective on design that leads to transfer
Jimmy Frerejean, Jeroen J. G. van Merriënboer, Claire Condron, Ulrich Strauch & Walter Eppich 
Advances in Simulation volume 8, Article number: 5 (2023) 

advancesinsimulation.biomedcentral.com

 

背景
医療シミュレーション教育では、シミュレーション中に習得した知識、スキル、態度を職場における新たな状況に適用すること、すなわち学習の転移を促進することを目的としていることが多い。学習したことを転移させることは難しいが、既存の理論やモデルから指針を得ることができる。

転移を成功させるためには、いくつかの重要なステップに注意を払う必要があります。(a) コンテンツ,学習者,コンテキストの徹底的な分析, (b) 確かな教育理論に基づいた一貫したブループリントのデザイン, (c) 質の高い教育・学習活動と教材の開発, (d) 組織内の多くのレベルでの実施, (e) 上記すべての批判的評価(すなわち,ADDIEアプローチ)である.

指導理論は、効果的な指導を設計するための有用なガイドラインを提供する。例えば,Four-Component Instructional Design model (4C/ID)やインストラクションの第一原理が挙げられる.

学習の転移
4C/IDによると、2つの主要なプロセスが学習の転移を促進する。強く単純化すると,バリエーションと反復というラベルを付けることができる.バリエーションとは、実践の多様性のことである。また、スキーマの構築は、補助的な教材を学習し、新しい情報を既存の知識と関連付けること(=精緻化)により促進されます。そして、学習者は、訓練中に構築された豊かで統合されたスキーマを、新しい課題や状況でのパフォーマンスを向上させるために適用することで、学習を転移させる。

繰り返し練習することで、記憶の中にIF-THENルールが形成され、特定の状況と特定の行動が結びつけられる(ルール形成)。これらのルールは、練習の回数が多ければ多いほど、将来、より早く、より簡単に活性化される(=強化)。ここで、学習の転移は、訓練中に開発された認知規則が、新しい課題での同じ局面の正確さと速度を向上させるときに現れる。リカレントアスペクトを何度も練習すればするほど、そのルールはより強く、より洗練されたものになる。

figure 1

(a) 学習者が新しい状況で不慣れなタスクの側面を実行できるようにするためのスキーマ構築の推進(バリエーションが必要),および, (b) 学習者が新しいタスクの慣れた側面を楽に実行できるようにするためのスキーマ自動化の促進(繰り返しが必要)

推奨事項
本論文では、転移を促進するシミュレーションを設計するための5つの一般的な提言を行う。(1) 全体的なタスク練習の重視、(2) 認知タスク分析の検討、(3) より包括的なプログラムへのシミュレーションの組込み、(4) シミュレーション形式の戦略的組み合わせと調整、および (5) 認知負荷の最適化である。これらの5つの推奨事項の適用について、シミュレーション活動を中心とした教育プログラムの青写真を示しながら説明する。

(1) 全体的なタスク練習の重視

学習者は異なる側面を互いに現実的に関連づけながら練習する必要がある現実的なタスクが学習の中心となる。このアプローチでは、学習者が知識、スキル、態度を統合し、必要な構成スキルを実際の臨床タスクのように調整する複合的な学習を促進します。つまり、学習者は臨床推論などの非再現性の側面と臨床検査などの再現性の側面を同じタスクの中で、時には同時に練習する(身体検査を行いながら介護者とコミュニケーションを取るなど)のである。

シミュレーション活動において本物の専門的タスクに焦点を当てることで、教育者は学習者が知識、スキル、態度を別々に取り組む際に生じるコンパートメント化を回避することができる。タスクの一部を訓練し、他の部分を無視することは、タスク全体がその部分の総和を超えることを意味するため、問題を引き起こす。研究により、新しい状況への学習の転移を促進するためには、部分的なタスクのトレーニングよりも全体的なタスクのトレーニングの方が効果的であることが実証されている。

学習者はまず全体タスクに直面することで、なぜ特定の構成スキルを単独で訓練しなければならないのかを学ぶことができるのです。教育プログラムは、複雑さが増すにつれて、全体的なタスク練習と部分的なタスク練習を交互に行うことによって、必要な調整と統合に取り組むと、学習の転移を促進する。パートタスクのトレーニングはホールタスクのトレーニングを補完するものです。設計者は、このパートタスクとホールタスクのトレーニングの統合を考慮し、パートタスクの練習を孤立したイベントとして提示することは避けるべきである。

(2) 認知タスク分析の検討

教育関係者は、シミュレーションプログラムを開発する際にニーズアセスメントを頻繁に行い、実際のパフォーマンスと望ましいパフォーマンスとの間のギャップを明らかにする。そして,そのギャップを埋めるための学習成果リストを作成し,各成果に到達するための指導方法を選択する。

ニーズアセスメントは、必要不可欠な学習成果を明らかにする一方で、ターゲットとなる成果のみに焦点を当て、タスク全体の他の側面を無視する(すなわち、区分けや断片化の危険性)パートタスクアプローチを奨励する可能性がある。より信頼性の高いアプローチは、認知的タスク分析(CTA)である。CTAには多くの種類があるが、一般的なアプローチでは、プロのタスク実行者、主題専門家、専門教師に対して、文書研究、観察、詳細なインタビューを行い、プロのタスクをその構成スキルに分解する。この分解により、複雑なスキルを行うために必要な構成スキルを可視化したスキル階層ができあがる。さらに、知識抽出の手法により、非再帰型スキルの遂行に必要な認知戦略(タスクを遂行するための体系的アプローチ)やドメイン知識、反復型スキルの遂行に必要な認知的IF-THENルールが明らかにされます。

 

CTAとそれに付随するスキル階層は、現実のタスクと同様に、構成スキルの論理的な組み合わせの調整を必要とする学習タスクの設計を可能にします。また、設計者は、各構成スキルについて、望ましい終了行動を記述し、分類することができます。ノンリカレント型スキルは、毎回異なるため、推論や意思決定のための認知スキーマが必要であり、バリエーションが要求される。タスク間で類似しており、トレーニング終了までに認知ルールが形成されるような反復型スキルは、反復を必要とするため、リカレントとラベル付けされます。トレーニング終了までに自動化されなければならない重要な反復能力は、「to-be-automated recurrent」というラベルが貼られている。この分類プロセスにより、設計者は、それぞれの側面に必要なバリエーションと反復練習を備えた全課題練習を設計することができる。

 

(3) より包括的なプログラムへのシミュレーションの組込み

徹底したニーズ分析とCTAは、内容、構造、およびメディアの使用に関する主要な情報を提供する。つまり、よく設計されたプログラムは、しばしばシミュレーションと職場環境の両方における全タスク練習を含んでいる。教育者は、たとえシミュレーション後に質の高いディブリーフィングを行ったとしても、深い学習や学習の転移という点で、単発のシミュレーションセッションの効果を過大評価しがちである。設計者はシミュレーションを完全なトレーニングプログラムとしてではなく、洗練された料理を作るために他の材料と混ぜ合わせるべき材料のグループとしてとらえるべきである。

4C/IDによれば、完全なトレーニングプログラムは4つの要素を含んでいます。プログラムのバックボーンは、全体の学習タスク(構成要素1)で構成されています。多くの学習タスクは、紙ベースのケーススタディからロールプレイ、模擬患者との診察、シミュレーションマネキンを使った没入型トレーニングまで、シミュレーションだけでなく、実際のプロフェッショナルなタスクもありえます。サポート情報(構成要素2)は、非再現性の側面から学習者を支援する。この情報は、講義、ワークショップ、デモンストレーション、観察、読み物、ポッドキャスト、eラーニングモジュール、ARまたはVRコンテンツで提供することができる。手技情報(構成要素3)は、学習タスク中にジャストインタイムで提示され、再帰的な局面を支援する。最後に、自動化されるべき技能については、ボックストレーナーなどのパートタスクシミュレーター(構成要素4)を用いて繰り返し練習することで、正確かつ迅速なパフォーマンスを達成することができる。

これら4つの要素により、スキーマの構築と自動化を同時に刺激し、転移の可能性を高めることができる。シミュレーション教育という言葉は、シミュレーション教育という言葉は、シミュレーションを基盤とした教育というよりも、シミュレーションを強化した教育という方が適切であると言えます。さらに,シミュレーションと観察,デブリーフィングへの参加,同僚や上司のサポートによるガイド付き練習など,職場での作業を組み合わせることで,より転移が起こりやすくなる

(4) シミュレーション形式の戦略的組み合わせと調整

特定のシミュレーション活動は、タスク全体の練習に効果的であり、他の活動は非反復的な局面の作業に効果的であり、さらに他の活動は反復的な局面や自動化しなければならない局面に効果的である場合がある。したがって、設計者は、学習者がコンピテンシーを最適に開発、練習、向上できるようにシミュレーション活動を組み合わせる必要がある。このような複雑な設計上の決定には、重要な検討事項のバランスをとることが必要です。

効果:タスクの遂行に必要なコンピテンシーを獲得するための最良の方法は何か?

効率性:開発時間、予算、人材などのリソースの観点から、このアクティビティにはどのようなコストがかかるか?

魅力:学習者や教師はこの活動を楽しめるか?

適切な質問は、「現在の状況(時間、予算、スタッフの有無など)において、教育目標を達成するためにどのシミュレーション形式が最も適切か」ということである。特定のシミュレーション形式についての決定は、特定の状況における有効性、効率性、訴求力のバランスを意図的にとる必要があります。

例えば、設計者が外科手術の技術を教える方法を探していて、プログラムにバーチャルリアリティシミュレーションを追加することを検討したとする。有効性という点では、このVRシミュレータは、全課題の練習の機会を追加するか?学習者は非再現性の側面(例:臨床推論、コミュニケーション)と再現性の側面(例:切開を行う)を組み合わせることができるのか?などある側面やターゲットグループにとっては有効性が高くても、他の側面にとっては低いかもしれません。

効率に関しては、主な疑問は、これをプログラムに追加するための十分なリソースがあるかということです。利用可能な予算、スタッフ、施設、学生グループのサイズ、組織的・技術的サポートが費用便益分析に含まれます。

魅力という点では、「学習者やスタッフがこのシミュレーションで学ぶことを楽しめるか」ということが主な疑問となる。魅力的な教育方法は、より頻繁に使用され、モチベーションを高め、教育方法の冗長性による疲労を抑えることができるかもしれません。

全体およびパートタイムトレーニングの効果、効率、魅力を体系的に考慮することで、設計者はプログラムにおけるシミュレーション形式の様々な組み合わせの長所と短所を比較することができる。この「鉄の三角形」の1つの側面を高めると,他の2つのうち1つが犠牲になることが多い.この三角形は,予備知識のレベルの違いや学生数の変化など,状況のわずかな変化が,まったく異なる設計上の判断につながることを表している.

(5) 認知負荷の最適化

4C/IDモデルは,認知負荷理論(CLT)にしっかりと基づ いており,認知的過負荷に注意し,学習活動が学習を阻害 するのではなく,学習に貢献するようにすることを推奨してい る.学習活動の認知的要件は、ワーキングメモリの容量を超えないようにする必要があります。CLTは、認知的負荷を最適化するためにSBEに適用され、学習転移を増加させるためのガイドラインが存在する。我々は、4C/ID設計の原則を支えるSBEの設計のための3つの重要な意味を抽出する。

第1に、タスク自体によってもたらされる本質的な負荷を管理する必要がある。認知的過負荷を避けるためには、複雑さを低く設定し、 学習者がより低い複雑さのタスクをマスターしたら徐々に高 めるべきである。過負荷を避けるためには,タイムプレッシャーを加えたり,より多くの全体的なタスク練習を取り入れたりして,課題を増やすことができる.

第2に,タスクとは無関係で学習に有害な余分な負荷は最小限に抑える必要がある.複雑さが増す場合、モデル例、模倣タスク、ワークシート、コーチングなどを提供することで、学習者をサポートし、ガイドする。

第3に,学習者にタスクのバリエーションについて考えさせたり(例:デブリーフィング),異なる戦略を比較させたり,認知フィードバックを提供するなど,スキーマ構築や自動化に貢献する活動を導入し,解放した認知資源を用いて現実的な負荷を誘発することである.

我々は、さまざまなタイプの認知的負荷を測定する際の課題に注意する必要がある。研究者は、評価尺度、二重課題法、あるいは脳波や瞳孔測定などの生理学的な測定法を使用している。教育者は、認知的負荷を客観的に監視することはできないが、情報に基づいた推論を行うことはできる。失敗や複雑さへの不満、不安、闘争、注意力散漫、フラストレーション、退屈や意欲の減退は、プログラムの設計者に、再設計の方向性を与えることができる。

 

結論
我々は、学習の転移を促進するために、シミュレーションプログラムにおける重要な設計上の決定を行うための5つの提言を行う。第一に,スキルの統合と協調を促すために全体的なタスク練習を重視することで,区分けや断片化の問題を回避することができる.第二に、ニーズアセスメントに加えて認知タスク分析を行うことで、複雑なスキル全体とそれが行われる状況をより深く理解することができ、より良い設計上の判断が可能になる。第三に、シミュレーションは複雑なスキルを身につけるために不可欠ではあるが十分ではない。教育者は、シミュレーションを、包括的な学習プログラムにおいて他の要素と組み合わせなければならない重要な要素としてとらえるべきである。第四に、シミュレーションの形式を論理的に組み合わせるには、次の3点を考慮する必要がある。異なる学習成果を得るための有効性の評価、必要なリソースに関する効率性、それぞれの状況におけるスタッフと学習者へのアピール。5つ目は、認知的過負荷や過小負荷を避けるために、認知的負荷を管理することによって、最適なレベルの課題を達成することができる。これらの5つの推奨事項を正しく適用することで、学習の転移に必要なバリエーションと反復を提供する学習プログラムを作成することができます。


転移には優れたインストラクショナルデザイン以上のものも含まれる。研究によると、第一に,学習者の動機,関与,準備,能力,教師の能力 や教授法など,個人の特性が転移の可能性に影響を与える.第二に,環境は好ましいものから妨げとなるものまで様々 である.

この論文は、シミュレーション教育者がシミュレーション教育へのアプローチにおける現在のギャップを認識し、より良い情報に基づいた設計を選択するための具体的な指針を提供することを期待している。臨床推論と同様に、教育デザインスキルの向上には時間と練習が必要である。新しい研究成果や技術革新は私たちの分野を発展させ、最新の情報を得るためには専門性を高めるための多大な投資が必要です。そのため、デザイナーをサポートするために、教員育成の取り組みや実践共同体、その他の学習機会にも目を向けなければなりません。大学、病院、診療所、シミュレーションセンター、その他の研究機関が国内および国際レベルで協力することで、シミュレーション教育の専門家育成が促進される。医療現場で採用されているエビデンスに基づくアプローチは、医療従事者教育全般、特に医療シミュレーションに応用できるはずである。