研究ACGME普通外科2.0里程碑评分中的项目差异：医学知识与基于实践的学习与改进

《Journal of Surgical Education》：Investigating Program Differences in ACGME General Surgery Milestone 2.0 Ratings: Medical Knowledge and Practice-Based Learning and Improvement

认知负荷理论在手术模拟教学中的应用研究，通过随机对照试验比较了噪音环境与安静环境下61名医学生的认知负荷和知识获取效果。结果显示实验组（噪音环境）在主观认知负荷量表、心率监测和触觉响应任务（TRT）跳过率及知识测试得分（57.4% vs 67.5%）均显著高于对照组（p<0.001）。研究证实高认知负荷环境会降低手术培训的知识获取效率，提出需在模拟训练中优化环境设计和管理策略。

　　在现代医学教育中，手术室环境被视为一个极具挑战性的学习场所。手术培训不仅要求学员掌握复杂的操作技能，还必须在高压力、高干扰的环境中进行知识吸收与技能应用。然而，当前的研究尚未充分探讨手术室中的真实环境对学员认知负荷（Cognitive Load, CL）及知识获取的具体影响。本研究旨在填补这一空白，评估在不同模拟手术室环境中进行术中教学对学员认知负荷和知识掌握程度的影响。

研究团队采用了一项随机对照试验（Randomized Controlled Trial, RCT），招募了来自沙特阿拉伯King Saud bin Abdulaziz大学健康科学学院的61名医学学生。这些学员被随机分配到两组：对照组（Control Group, CG）和实验组（Experimental Group, EG）。对照组学员参与的是一个低压力的模拟手术环境，而实验组则处于一个更接近真实手术室的高压力环境中。通过结合主观和客观的测量方法，研究者能够全面评估学员在不同环境下的认知负荷变化以及知识获取的效果。

### 认知负荷的评估

认知负荷理论（Cognitive Load Theory, CLT）指出，人类在处理信息时，工作记忆的容量是有限的。因此，学习过程中的认知负荷可以分为三个主要部分：内在负荷（Intrinsic Load）、外在负荷（Extraneous Load）和生成负荷（Germane Load）。内在负荷指的是任务本身的复杂性，外在负荷由非必要的干扰因素造成，而生成负荷则涉及对信息的深层次处理和知识结构的构建。

本研究中，学员的认知负荷主要通过“修改后的多维认知负荷量表”（Modified Multidimensional Cognitive Load Scale, m-MCLS）进行主观评估，同时结合心率监测和触觉反应任务（Tactile Response Task, TRT）进行客观测量。结果显示，实验组在术中教学过程中表现出显著更高的外在负荷，尤其是由于环境噪声的影响。实验组学员在TRT中出现的跳过反应比例高达19%，而对照组仅为5.3%。这一差异表明，实验组学员在处理任务时更容易出现注意力分散，从而影响了知识的获取。

此外，心率的变化也被视为认知负荷的一个重要指标。在实验组中，心率的最大值和从基线值的增加幅度均显著高于对照组。尤其是在手术操作的后两个阶段，实验组学员的心率波动更加明显，进一步支持了环境噪声对认知负荷的负面影响。这些生理指标的变化与主观认知负荷评分一致，表明在高干扰的手术室环境中，学员的注意力和学习效率受到了较大影响。

### 知识获取的评估

为了评估学员在不同环境下对知识的掌握程度，研究团队在模拟手术结束后，让所有参与者完成了一份包含10个问题的测验。测验内容涵盖了术中教学的关键知识点，如胸腔解剖学、张力性气胸的病理生理学以及胸管置入术的操作要点。结果显示，实验组学员的测验得分显著低于对照组（57.4% vs. 67.3%，p=0.02）。这一结果表明，高干扰的手术室环境不仅增加了认知负荷，还可能对知识的获取产生负面影响。

值得注意的是，虽然实验组中有部分学员具备一定的手术经验或模拟训练背景，但这些个体在测验中的表现并未显著优于其他学员。进一步的分析表明，这些学员的个体特征在控制了组别分配后，对认知负荷和知识获取的影响变得不显著，这说明手术室环境的差异在很大程度上主导了学习效果的变化。换句话说，即便某些学员在术前有一定的知识储备或操作经验，他们在高压力环境下的表现仍然受到环境干扰的显著影响。

### 研究的意义与启示

本研究的结果具有重要的教育和临床意义。首先，它揭示了在高干扰的手术室环境中，学员的认知负荷显著增加，这可能导致学习效率的下降。其次，研究还表明，虽然某些个体特征（如手术经验、对操作环境的熟悉程度）可能在一定程度上影响学习效果，但环境因素的主导作用更为明显。因此，为了提高学员在真实手术室中的学习和操作能力，教育者和培训者需要考虑如何优化培训环境，减少不必要的干扰，同时确保学员能够充分体验真实手术室的挑战。

此外，研究还强调了认知负荷管理在手术培训中的重要性。通过引入有效的干预措施，例如调整教学节奏、提供更清晰的指导、优化操作流程以及增强学员的适应能力，可以减轻认知负荷，从而提高学习效果和操作熟练度。这不仅有助于学员在模拟环境中更好地掌握技能，也为他们在真实手术室中应对复杂情况提供了更好的准备。

### 模拟环境的合理性与改进空间

在本研究中，模拟手术室的设计尽可能地还原了真实手术室的环境，包括环境噪声、人员互动、操作中的突发状况等。这种高真实度的模拟环境有助于学员在培训过程中体验到与实际手术相似的压力和干扰，从而更好地适应未来的临床工作。然而，研究也指出，这种高干扰环境可能会对学员的学习产生负面影响，尤其是在没有充分准备的情况下。

因此，未来的手术培训设计可以考虑在保持一定真实度的同时，逐步引入干扰因素，帮助学员建立更强的抗干扰能力和心理韧性。例如，可以在培训初期提供较为安静的环境，逐步增加噪声和其他干扰因素，以模拟真实手术室的复杂性。这种渐进式的方法有助于学员在适应过程中逐步提高认知负荷的管理能力，而不是一次性暴露于高度干扰的环境中。

### 未来研究的方向

本研究的局限性在于样本量相对较小，且学员的个体差异未被充分控制。未来的研究可以扩大样本规模，涵盖更多不同背景和经验水平的学员，以进一步探讨认知负荷与知识获取之间的关系。此外，研究还可以扩展到其他类型的手术操作，以评估不同任务对认知负荷的影响是否具有普遍性。

同时，研究还可以结合更多元化的测量工具，例如脑电图（EEG）或眼动追踪技术，以更全面地了解学员在高干扰环境下的注意力变化和认知处理过程。这些技术能够提供更详细的生理和行为数据，从而帮助教育者更精准地评估培训环境对学员学习的影响。

### 教育实践的建议

基于本研究的结果，教育者在设计手术培训课程时，可以采取以下策略来优化学员的学习体验：

1. **优化培训环境**：在模拟手术室中，合理控制环境噪声和其他干扰因素，确保学员能够在一定程度上专注于学习任务，同时又能体验到真实手术室的挑战。
2. **加强术中教学的结构**：通过清晰的指导和逐步增加的任务难度，帮助学员更好地理解和掌握操作技能，同时减少外在负荷的影响。
3. **培养学员的抗干扰能力**：在培训过程中，引入更多高压力、高干扰的场景，以提高学员在真实手术室中的适应能力和心理韧性。
4. **结合主观与客观评估**：使用多种评估方法，如主观量表和生理指标，全面了解学员在不同环境下的认知负荷变化，从而制定更有效的培训策略。

总之，本研究为手术培训中的认知负荷管理提供了重要的理论依据和实践指导。通过科学地设计培训环境，教育者可以更好地支持学员在复杂和高压力的手术室中进行有效的学习和技能掌握。未来的研究和实践应继续探索如何在保持真实度的同时，优化培训过程，以提升学员的适应能力和学习效果。