严肃游戏在医学专业学习中应用的研究进展

摘要：虚拟现实技术的不断发展推动了严肃游戏在医学专业教育领域的应用。笔者搜集了严肃游戏在国内外医学专业教育中应用的文献，对严肃游戏在医学专业教育中的应用情况、应用优势及挑战等进行总结。总体来说，严肃游戏可以激发学生的专业学习兴趣，在临床技能训练、临床决策、专业知识学习等方面有较好的效果，但软硬件条件、开发困难等问题可能阻碍严肃游戏在医学专业教育中的应用。还需更多实证数据来支持严肃游戏在医学专业教育中的应用价值。关键词：严肃游戏；在线学习；医学生；专业学习；综述

中图分类号：G353.11；G424.1 文献标识码：A 文章编号：2095-5707(2021)01-0069-05 DOI: 10.3969/j.issn.2095-5707.2021.01.016 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Research Progress in Application of Serious Games in Medical Professional Learning LUO Xiao-lan (Shanghai University of Traditional Chinese Medicine Library, Shanghai 201203, China)

Abstract: The continuous development of virtual reality technology promotes the application of serious games in the field of medical education. This study searched the domestic and foreign journal papers on the application of serious games in medical professional education, and summarized the application situation, application advantages and challenges of serious games in medical professional education. Generally speaking, serious games can stimulate students’ interest in professional learning, and have good effects in clinical skills training, clinical decision-making and professional knowledge learning. However, problems such as software and hardware, development difficulty may hinder the application of serious games in medical education. More empirical studies are needed to support the application value of serious games in medical professional education.

Key words: serious games; online learning; medical students; professional course learning; review

严肃游戏（Serious Game）指不以娱乐为主，而

是以教学、医疗、习惯培养、信息传达、广告等为

目的，为“游戏者”提供趣味性虚拟体验的游戏[1]。

常见的有电子游戏、桌游、角色扮演、培训课程

等。虚拟现实（VR）技术的发展，使得游戏在教育

行业的应用越来越频繁，在医学专业课程教学和技能培训中也是如此。本研究通过检索式：主题＝严肃游戏 AND 医学 AND（教育 OR 学习）和 serious game AND（medical learning OR medical education）

基金项目：上海市教育科学研究项目（C17034）第一作者：罗晓兰，E-mail: miaoqu11@126.com

从中国知识资源总库（CNKI）、中国学术期刊数据库（万方数据）、中文科技期刊数据库（维普网）、Springer、Web of knowledge 等国内外学术文献数据库中搜索相关文献，对严肃游戏在医学专业教育中的应用情况进行综述，以期能为国内医学专业教育改革提供理论参考。

1 严肃游戏在医学专业学习中的应用

1.1 严肃游戏在医学专业学习中的应用及效果

1.1.1 临床技能训练 在医学专业课程中，有大量的技能训练课程，传统教学主要采用讲解、面授、课件、视频和实践操作等方式进行，教学资源、实习操作条件等都会影响教学效果，并且临床训练中

还有可能对患者造成伤害，影响医患关系。在临床技能训练类课程中应用严肃游戏，可以帮助解决以上问题。

在外科教学中，胸导管插入术是一项需要反复练习并熟练掌握的技能，有研究者建议在外科课程学习和入院轮转、实习等阶段采用基于 APP 的严肃游戏[2]。使用基于 APP 设计的严肃游戏，医学生可以自主练习，练习过程不会对患者造成伤害。Friedrich 等[3]也尝试在外科临床教学中采用严肃游

戏，他们认为，如果得到实证研究结果的支持，严肃游戏可能会被纳入外科住院医师培训课程体系中。Tsopra R 等[4]开发了名为“antibioGame®”的基

于案例的严肃游戏，模拟现实就诊情景，教授医学生如何在初诊阶段管理患者和合理使用抗生素。被试医学生认为该游戏有吸引力、实用且适合医学生学习使用，是一个很有前景的学习抗生素使用知识的工具。泰国清迈大学颅颌面研究中心开发了一款名为“Cleft Island”的游戏来教授唇腭裂治疗方案的相关知识。53 名在外科实习的清迈大学四、五年级的医学生参与了游戏测试，结果显示，该游戏可以让医学生有效掌握唇腭裂的相关知识，可作为一种有效的辅助学习资料[5]。Kitchen 等[6]认为，麻醉

是一项需要持续训练的专业技能，对于“网络一代”的青年医生，电子化手段应该在其专业训练中发挥一定作用，设计适合麻醉医生技能训练的严肃游戏，不仅吸引他们进行学习，还可节省培训时间和成本，帮助他们应对高热、过敏等紧急情况。孙冬雪等[7]利用虚拟仿真技术，以低血糖为例，设计

了一款适用于高职护理教育的严肃游戏，让学生在真实、安全的环境下为“患者”实施整体护理。对该游戏的使用情况进行调研，调研结果显示，高职护理学生认可严肃游戏在护理教学中的应用价值，严肃游戏可作为护理教育的一种有效补充。

1.1.2 临床决策能力训练 Kaczmarczyk 等研究者认为严肃游戏可以培养临床医学生的情境理解能力，并进行低风险的临床决策训练。他们设计了一个快速心律失常紧急处理的游戏，邀请三、四年级的医学生参加。结果显示，严肃游戏可以作为临床决策能力训练的辅助学习资源，提升学生的知识掌握水平和临床决策能力[8]。Lagro 等研究者也认为医学生在老年患者医疗决策方面缺乏训练，通过严肃游戏 GeriatriX 进行了一项针对五年级医学生的随机对照试验，用来训练医学生在处理老年患者医疗决策偏好、医疗方案的合理性和医疗成本等方面的能力。结果显示，使用严肃游戏的学生处理以上老年医疗决策问题的能力和认知有显著提升，研究者认为应该鼓励继续在老年医学专业课程中使用该游戏进行教学[9]。Johnsen 等研究者在家庭保健和外科病房护理 2 个场景模拟课程中使用了严肃游戏，结果显示，参与 2 个模拟课程的医学生都认为严肃游戏易于使用，对临床推理和决策有帮助，尤其是在慢性病护理和家庭护理的模拟方面，严肃游戏可以发挥较大作用[10]。

严肃游戏在临床医学教育中的价值，还需要更多实证研究来说明。而且，并非所有技能训练应用严肃游戏都能收到较好的效果。Drummond 等研究者设计了一项针对心肺复苏技能训练的随机对照实验，将在线课程（PPT 形式）和严肃游戏（真实三维情境）的学习效果进行比较，两组学生达到最低及格成绩的时间非常接近，严肃游戏的学习效果并未明显优于在线课程。研究者认为，心肺复苏中要掌握胸部按压的最佳深度，最好的方式还是模拟训练[11]。另一项针对新生儿复苏的严肃游戏应用对照

试验也显示，与不能访问该游戏的对照组相比，游戏组并没有显著优势[12]。

1.1.3 理论知识学习 医学专业课程中有大量需要背诵和熟练掌握的理论知识，传统的面授和死记硬背的方式比较枯燥，对学习效率和持续性有影响。如果采用较为轻松的游戏教学模式，既可以获得与传统学习方式同样的效果，也更容易吸引学生参与学习。

一项以“Screening on Primary Health Care”为

主题的随机对照试验结果显示，利用游戏和文本材料学习的两组医学生在专业知识水平上并无显著差异，说明严肃游戏对医学生专业知识的获取是有效果的，且被试医学生认为游戏更能吸引他们参与到专业知识学习中[13]。武静等[14]在人体解剖学课程的

自主学习章节中尝试了闯关游戏型的课堂教学模式，学生通过自学课程资源（解剖视频、课件、网络资源等）获得闯关所需知识后，在游戏闯关中完成解剖内容的学习。游戏的纳入激发了学生的学习兴趣，学生闯关时能够明确知识点间的承接关系，理论知识的掌握程度和分析问题的能力明显增强。北京中医药大学黄友良等研究者将严肃游戏纳入《中国医学史》课程的教学中，让学生通过“岐黄之途”游戏，学习在其中融入的中国医学史知识要

点，采用寓教于乐的方式，激发学生学习热情，收

到较好效果[15]。

1.2 严肃游戏在医学专业学习中的应用类型

根据《跨媒体传播百词解惑》中对严肃游戏的介绍，模拟类游戏比较适合在学习的准备阶段使用，特别适合某些技能的学习；持续时间较长的角色扮演游戏可用于医疗领域。模拟类游戏还可采用

新兴的沉浸技术、3D 技术和动作感应器，提高游戏

的真实性，获得更好的训练效果[1]。可见，严肃游

戏如何在医学专业教育中使用并取得较好效果，需要结合使用目的认真斟酌。本研究梳理了已有研究成果中的游戏设计方案，具体如下：

1.2.1 知识竞赛游戏 已有研究中，较常见的是闯关型竞赛类游戏模式，包括文字类和结合 VR 技术开发的游戏。虽然以文字竞赛题为主的游戏模式不算是严格意义上的严肃游戏，但其有依托的游戏平台和开源软件，开发过程简单，方便学生参与，也能起到调动学生学习兴趣的作用。如张莉芳等在《基础护理学》实验课教学中引入了基于在线游戏竞赛平台 Kahoot 开发的答题竞赛，对成绩排名前三的同学给予平时成绩加分。研究结果显示，有

64.47%的同学认为有游戏参与的课程有趣且有吸引

力，认同继续使用 Kahoot 平台[16]。

1.2.2 角色扮演游戏 北京中医药大学在《中国医学史》课程教学中采用“岐黄之途”游戏，从古代医家中挑选出 3 位，分别是李时珍、李东垣和皇甫谧，采用角色扮演的形式，了解医学大家的成才之

路，熟悉他们的医学思想[17]。Gerard 等研究者开发了名为 PediatricSim 的游戏，用于儿科急诊中7 种严重的儿童疾病（过敏、毛细支气管炎、癫痫、呼吸衰竭、感染性休克、室上性心动过速和糖尿病酮症酸中毒）的教学和评估，学习者在游戏中通过角色扮演来管理患者，该游戏在儿科专业教育中的价值

得到了肯定[18]。

1.2.3 专业技能培训游戏 专注专业技能培训的严肃游戏是比较有针对性的，目的是利用 VR 技术帮助医学生练习和熟练掌握某项临床必备技能，如前文中提到的抗生素使用、胸导管插入术、麻醉技能训练、患者护理等，是与 VR 技术结合的典型应用，也有可能是未来最有发展前景的游戏类型。

2 医学专业教育类严肃游戏的发展前景

2.1 医学专业教育类严肃游戏的优势

2.1.1 提升学生学习专业知识的兴趣 已有研究中大多数案例的实验结果都支持了严肃游戏在医学专业教育中的促进作用，与其他电子化手段一样，严肃游戏的引入，最大的好处是吸引医学生进行专业知识学习，并且保证了学习的持续性和效果，是比较适合“网络一代”医学生的学习方式。

2.1.2 增加临床技能训练机会 医学是一项需要反复练习和实践的科学，如果医学生临床学习资源受

限，则有可能影响其专业能力和职业发展[19]。设计

优良的严肃游戏以给医学生提供更多的学习和练习机会，也不会对患者造成伤害。并且，从已有的学习案例中不难看出，严肃游戏非常适用于技能型专业知识的学习，尤其是当游戏任务的复杂程度与学习者背景知识、能力水平相匹配的情况下，游戏对于专业知识获取和技能提升的帮助是显著的。

2.1.3 降低学习技能的时间和经济成本 严肃游戏可以提升医学专业学习资源的可获得性，使医学生不受时空限制，利用新兴技术手段，随时随地训练技能、学习专业知识或者寻求专业指导，降低熟练掌握专业技能的时间和经济成本。

2.2 医学专业教育类严肃游戏的挑战

2.2.1 学习者能力与背景知识对游戏效果的影响

虽然一系列的实证研究表明了严肃游戏对医学专业教育有帮助，但是不少研究也发现，严肃游戏在增加学习动力和学习兴趣方面表现较好，但是其学习效果与传统学习方式相比并没有体现出较大优势。比如 Dankbaar 对纳入严肃游戏的混合学习方式进行了一系列试验，结果显示，在知识获取方面，混合学习方式和课堂教学效果一样，但纳入了严肃游戏的混合学习方式更吸引学生，让学生花更多时间学习。在时间受限的医疗技能自主学习任务中，严肃游戏的作用更加显著，通过真实的案例模拟，医学生的认知技能明显提升。但是在该学习模式中，存

在知识反转效应（Expertise Reversal Effect），具体

表现为不同知识储备的医学生学习效果是不同的，需要针对医学生的不同知识背景设计任务复杂程度和游戏的其他特性，才能更大程度发挥严肃游戏在

医学专业知识学习中的优势[20]。

2.2.2 游戏开发难度大 医疗领域的严肃游戏中，以医学生或医生为使用对象且专注技能训练的并不是该领域的主流类型。如 Wattanasoontorn 等研究者于 2013 年调研了 108 个在 2004－2012 年间开发的健康类严肃游戏，根据游戏的目的、功能、病程和

健康状况等进行分类，结果显示，47.22%的游戏与

医学知识学习有关，仅 24.07%的游戏与医学专业人员培训有关[21]。这种情况不难理解，针对患者或者

以科普教育为目的的游戏更容易推广和吸引用户参与，普及面也更广一些。而医学专业教育类游戏需要针对临床或专业学习问题，精心设计场景、选项、方案和任务，不仅要达到寓教于乐的目的，还要训练医学生的专业能力，其开发难度非常大。此外，游戏开发后还需要通过随机对照试验、问卷调查、访谈等方式获取使用游戏学习和训练的医学生的反馈意见，对游戏进行反复修改。如前文提到的用于抗生素使用的 antibioGame®游戏设计者利用MEEGA ＋量表（包含 32 个用于评估可用性和可玩性的题项）评估该游戏的满意度（Satisfaction）、

[4]可用性（Usability）和可玩性（Playability） 。还需要考虑的一个问题是，严肃游戏的开发成本和开发难度决定了部分优质的游戏学习资源需要付费，这也可能会影响医学生的使用意愿。

2.2.3 软硬件条件对学习效果有影响 在 Kahoot

平台进行基础护理学课程竞赛游戏的案例中，被试学生反映手机运行慢、网速慢、游戏运行卡顿等问题，使他们对该平台不认可。已有研究也表明，大学生在学术交流讨论、自主学习场景中，在学术分享、传递、搜索等具体学术活动中使用智能终端的频率超过传统终端，但其在功能和使用操作等方面的缺陷阻碍了学生持续使用的意愿，对学习效率也有影响[22]。

3 讨论

希望严肃游戏在医学专业教育中发挥其优势，可以尝试多种组合模式，比如 IJgosse 等研究者尝试在腹腔镜技能训练中将严肃游戏和 VR 训练结合起来。结果显示，纳入严肃游戏的实验组腹腔镜手术技能要优于仅使用视频训练和VR 训练的对照组[23]。

这意味着严肃游戏不需要单独成为一种教学模式，而是可以成为现有教学模式的有效辅助和补充，多管齐下，可让各种教学模式在组合中相得益彰，增加学生的学习兴趣，提升学习效果。

虽然严肃游戏在医学专业教育中的优势已经比较明了，但是还需注意的问题是，医学生在严肃游戏中耗费的时间与其学到的知识是不是匹配，学习效率是否能够保证，游戏是否也会给学生带来负面影响。目前严肃游戏在医学教育领域的应用试验数据并不多，还不能完全证实其在专业教育中的价值，还需要后续实证研究提供数据支撑。参考文献

[1]茜斯莲娜·阿兹玛赫.跨媒体传播百词解惑[M].张楠,译.北京:人民教育出版社,2013. [2] Haubruck P, Nickel F, Ober J, et al. Evaluation of Appbased serious gaming as a training method in teaching chest tube insertion to medical students: randomized controlled trial[J]. Journal of Medical Internet Research, 2018,20(5): e195. [3] Friedrich M, Bergdolt C, Haubruck P, et al. App-based serious gaming for training of chest tube insertion: study protocol for a randomized controlled trial[J]. Trials, 2017, 18(1):56. [4] Tsopra R, Courtine M, Sedki K, et al. AntibioGame®: a serious game for teaching medical students about antibiotic use[J]. International Journal of Medical Informatics, 2020, 136:104074. [5] Palee P, Wongta N, Khwanngern K, et al. Serious game for teaching undergraduate medical students in cleft lip and palate treatment protocol[J]. International Journal of

Medical Informatics, 2020,141:104166. [6] Kitchen G B, Humphreys J. Serious games in medical education. Do they have a role in anaesthetic training[J].

Trends in Anaesthesia and Critical Care, 2014,4(2/3):63-66. [7] 孙冬雪,唐凤,顾丽华,等.应用于高职护理教育的严肃游戏设计和可用性评价——以低血糖为例[J].中国医学教育技术,2020,34(1):4550. [8] Kaczmarczyk, Joseph, Davidson, et al. Learning decision making through serious games[J]. The Clinical Teacher, 2016,13(4):277-282. [9] Lagro J, Van D P M H J, Laan A, et al. A randomized controlled trial on teaching geriatric medical decision making and cost consciousness with the serious game

GeriatriX[J]. Journal of the American Medical Directors

Association, 2014,15(12):957. [10] Johnsen H M, Fossum M, Vivekananda-schmidt P, et al.

Nursing students' perceptions of a video-based serious game's educational value: a pilot study[J]. Nurse Education

Today, 2018,62:62-68. [11] Drummond D, Delval P, Abdenouri S, et al. Serious game versus online course for pretraining medical students before a simulation-based mastery learning course on cardiopulmonary resuscitation: a randomised controlled study[J]. Eur J Anaesthesiol, 2017,34(12):836-844.

[12] Yeo C L, Ho S K Y, Tagamolila V C, et al. Use of web-based game in neonatal resuscitation - is it effective?[J]. BMC

Medical Education, 2020,20(1):1-11. [13] Tubelo R A, Portella F F, Gelain M A, et al. Serious game is an effective learning method for primary health care education of medical students: a randomized controlled trial[J]. International Journal of Medical Informatics, 2019,130:103944. [14] 武静,罗亚飞,唐中生,等.闯关游戏型教学模式在正常人体解剖学教学中的探索[J].解剖学杂志,2019,42(5):529-531. [15] 黄友良,刘仁权,翟双庆,等.严肃游戏在《中国医学史》学习中的应用[J].中华医学教育探索杂志,2014,13(9):909-911. [16] 张莉芳,沈艳清,何兰燕,等.在线课堂游戏竞赛平台 Kahoot 在护理教学中的应用[J].右江民族医学院学报,2020,42(2):245-247,251. [17] 姚洁琼,陈光,熊洋,等.岐黄之途——浅谈中医游戏及对中医人才培

养的思考[J].中国中医药现代远程教育,2014,12(2):1-3. [18] Gerard J M, Scalzo A J, Borgman M A, et al. Validity evidence for a serious game to assess performance on critical pediatric emergency medicine scenarios[J].

Simulation in Healthcare: Journal of the Society for

Simulation in Healthcare, 2018,13(3):1. [19] 葛鹏,曹蕾,陈鑫,等.强化技能训练在临床医学实习生中的应用效果[J].临床医学研究与实践,2019,4(34):135-136. [20] Dankbaar M. Serious games and blended learning; effects on performance and motivation in medical education [J].

Perspectives on Medical Education, 2017,6(1):58-60. [21] Wattanasoontorn V, Boada I, García R, et al. Serious games for health[J]. Entertainment Computing, 2013,4(4):231-247. [22] 罗晓兰.不同学习场景中医学生移动终端使用行为细分研究[J].中华医学图书情报杂志,2017,26(7):51-58. [23] Ijgosse W M, Van G H, Liursema J M. Saving robots improves laparoscopic performance: transfer of skills from a serious game to a virtual reality simulator[J]. Surgical Endoscopy, 2018,32(7):3192-3199.