Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo)TiHo eLib

Untersuchung zum Einsatz von Key-Feature-Fällen als virtuelle Patienten mit neurologischen Erkrankungen

In order to provide students of veterinary medicine with the necessary day one competences, e-learning offers are increasingly used in addition to traditional teaching formats such as lectures or practicals. For example, virtual patients offer the possibility of case-based, computer-assisted learning in a safe environment. A concept developed in the 1980s to test clinical decision making is the key feature approach. Key feature questions consist of only three to five critical issues that are crucial for the case resolution.

The aim of this work is to investigate the key feature format for neurological virtual patients in terms of acceptance, success rate and processing time comparatively to the already existing longer learning cases. In addition, a new concept mapping tool, the clinical reasoning tool in CASUS®, should be tested for veterinary medicine.

Based on an already existing neurological curriculum, the learning objectives on neurological examination, neuroanatomical localization, and diseases of the peripheral and central nervous systems were defined. Then 38 key feature cases were created using the CASUS® learning and authoring system. In this process, material (videos, photographs, cross-sectional images, laboratory findings) from real patients of the small animal clinic was collected and processed. For each newly created case, a formal and didactic as well as a content review by specialists took place. In eight cases, students were able to use the new clinical reasoning tool and select terms for the fields of findings, tests, differential diagnoses, and therapy from a drop-down menu, link them together, and finally compare the resulting concept maps with those of the experts. These eight cases were contrasted with another eight cases without the clinical reasoning tool that involved a similar condition and questions. The new cases were offered in two elective courses in the winter term 2019/2020 (WP 2) and summer term 2020 (WP 3) in the blended learning format. After course completion, students evaluated the cases with a validated questionnaire via LimeSurvey. A Moodle course was set up in which additional materials, such as publications, further cross-sectional images and findings, or videos on the course of the disease, were linked. In addition to the communicative channels in CASUS® (feedback function and discussion function), students could exchange information with each other or with the lecturers in Moodle forums. For the comparison to the longer patient cases, data from a previous course from the summer term 2019 (WP 1) with long cases was analyzed.

In the winter term 2019/2020, 83 students registered for the new course format with the short cases. In the follow-up course, 146 students took part, 61 of whom participated for the second time. In the courses with the long cases, 50 students participated. In WP 1, a total of 77% of casework was completed successfully (with more than 50% correct answers), while in WP 2 and WP 3 it was 73% each. The individual student success rates, based on all questions, were 60% in WP 1, and 64% in WP 2 and WP 3. While the processing time of a long case was on average 56 minutes, the participants needed on average 17 minutes to solve a key feature case. The success rate of the cases that could be processed with the clinical reasoning tool was on average 58%, while the cases to be compared were finished with an average of 60% correct answers. The time taken to complete a case using the clinical reasoning tool was 19 minutes, significantly longer than the time taken to solve the comparison cases (15 minutes). Of the 146 participants in WP 3, 65% to 89% (depending on the case) used the clinical reasoning tool. It was striking that most entries (n=902) were made for findings, whereas significantly fewer terms (n=198) were selected for treatment options.

The response rates to the three surveys were between 82% and 90%. In general, all courses were evaluated very well on the 6-point Likert scale. A good course organization, high authenticity of the cases, good learning effect and positive learning climate could be demonstrated. The knowledge gain compared to the processing time was evaluated as adequate in all courses. The relative value of agreeing answers was even higher in the key feature courses WP 2 (99%) and WP 3 (99%) than in WP 1 (94%) with the long cases.

The average school grades for the events were 2.4 (WP 1), 1.9 (WP 2) and 1.2 (WP 3) (1 being very good and 5 being very poor). The statements about the clinical reasoning tool were answered rather neutrally with mean scores between 2.8 and 4.2 on the 6-point Likert scale. The students tended to reject the statement that they were able to process the cases better with the tool (M=2.8). Technical usability, on the other hand, was rated rather positively (M=4.2).

In the free-text responses on positive and negative feedback, the flexibility of the format was praised first, followed by the authenticity of the cases and the promotion of clinical thinking. In the key feature WPs, the integration of multimedia elements and the conciseness of the cases were explicitly emphasized. Suggestions for improvement differed more clearly between the two course formats. For the short learning cases, many students wished more information and expert knowledge. The high level of difficulty was criticized, as well as the use of multiple learning platforms. Especially with regard to the clinical reasoning tool, it was mentioned that the given terminology of the drop-down menu is not transferable to veterinary contexts.

In summary, a very high level of acceptance for the new course format was demonstrated. The high percentage of students who chose the course a second time underlines this statement, as do the results from the evaluations.

In the comparison of success rates, no significantly better result could be achieved for a particular course format. Nor did the use of the clinical reasoning tool contribute to higher success in the casework. However, the time required to solve a key feature case is much shorter than that required for a long case. Thus, one can teach a greater variety of neurological conditions in a shorter time with the same level of success. The results suggest that the course with longer cases was primarily taken by students specifically interested in neurology, whereas the title of the key feature courses "Neurology in a nutshell" appealed to a broader spectrum of students. The positive evaluation of all formats suggests that the different concepts are valid and that longer cases should continue to be used. Courses with a mixture of long and short cases would be conceivable. The clinical reasoning tool could be implemented technically without any problems and could contribute to a fundamentally better structuring. However, an expansion of the Medical Subject Headings (MeSH Terms) in the drop-down menu would be necessary for a higher acceptance. The free text responses provided many valuable points that will also contribute to the further development and improvement of the courses. Basically, the new virtual patient format could be established very well and can now serve as a validated prototype for further courses, also in other veterinary subjects.

Um Studierenden der Veterinärmedizin die nötigen Ersttagskompetenzen zu vermitteln, kommen neben den klassischen Lehrformaten wie Vorlesungen oder Übungen auch zunehmend E-Learning-Angebote in der Lehre zum Einsatz. Beispielsweise bieten virtuelle Patienten die Möglichkeit des fallbasierten, computergestützten Lernens in einer sicheren Umgebung. Ein in den 1980er Jahren entwickeltes Konzept zum Prüfen der klinischen Entscheidungsfindung ist der Key-Feature-Ansatz. Dabei werden nur drei bis fünf kritische Punkte abgefragt, die zur Lösung des Falles essentiell sind und deren Missachtung schwerwiegende Folgen für die Patienten haben kann.

Ziel dieser Arbeit ist es, das Key-Feature-Format für neurologische virtuelle Patienten in Bezug auf die Akzeptanz, Erfolgsrate und Bearbeitungszeit vergleichend zu den bereits existierenden längeren Lernfällen zu untersuchen. Darüber hinaus sollte ein neues Concept-Mapping-Werkzeug, das Clinical-Reasoning-Tool in CASUS®, für die Tiermedizin erprobt werden.

Anhand eines bereits existierenden neurologischen Curriculums wurden zunächst die wichtigsten Lernziele zur neurologischen Untersuchung, neuroanatomischen Lokalisation und zu den wichtigsten Erkrankungen des peripheren und zentralen Nervensystems festgelegt. Anschließend wurden 38 Key-Feature-Fälle mit dem Lern- und Autorensystem CASUS® erstellt. Dabei wurde Material (Videos, Fotos, Schnittbilder, Laborbefunde) von echten Patienten der Klinik für Kleintiere gesammelt und aufbereitet. Zu jedem neu erstellten Fall fand sowohl ein formales und didaktisches als auch ein inhaltliches Review durch Spezialisten und Spezialistinnen statt. In 8 Fällen konnten Studierende das neue Clinical-Reasoning-Tool nutzen und Begriffe zu den Feldern Befunde, Tests, Differentialdiagnosen und Therapie aus einem Dropdown-Menü auswählen, untereinander verknüpfen und die entstandenen Concept Maps abschließend mit denen der Experten und Expertinnen vergleichen. Diesen 8 Fällen wurden weitere 8 Fälle ohne das Clinical-Reasoning-Tool gegenübergestellt, die eine ähnliche Erkrankung und gleiche Fragestellungen beinhalteten. Die neuen Fälle wurden in zwei Wahlpflichtveranstaltungen im Wintersemester 2019/2020 (WP 2) und Sommersemester 2020 (WP 3) als Blended-Learning-Veranstaltungen angeboten. Nach Kursabschluss evaluierten die Studierenden die Fälle anhand eines validierten Fragebogens via LimeSurvey. Kursbegleitend wurde ein Moodle-Kurs eingerichtet, in dem zusätzliche Materialien, wie Veröffentlichungen, weitere Schnittbilder und Befunde oder Videos zum Krankheitsverlauf, verlinkt wurden. Neben den kommunikativen Kanälen in CASUS® (Feedbackfunktion und Diskussionsfunktion) konnten die Studierenden sich hier in Foren untereinander oder mit den Dozierenden austauschen. Um den Vergleich zu längeren Patientenfällen zu ziehen, wurden die Daten aus einem Kurs vom Sommersemester 2019 (WP 1) mit langen Fällen ausgewertet.

Im Wintersemester 2019/2020 meldeten sich 83 Studierende zu dem neuen Kursformat mit den kurzen Fällen an. In der Folgeveranstaltung waren es 146, von denen 61 zum wiederholten Mal teilnahmen. In den Veranstaltungen mit den langen Fällen nahmen 50 Studierende teil. In WP 1 wurden insgesamt 77% aller Fallbearbeitungen erfolgreich, d.h. mit mehr als 50% richtigen Antworten, abgeschlossen, während es in WP 2 und WP 3 je 73% waren. Die individuellen Erfolgsraten der Studierenden, auf alle Fragen bezogen, waren in WP 1 60%, in WP 2 und WP 3 64%. Während die Bearbeitungszeit eines langen Falles im Durchschnitt 56 Minuten betrug, benötigten die Teilnehmenden im Schnitt 17 Minuten für das Lösen eines Key-Feature-Falles. Die Erfolgsrate der Fälle, die mit dem Clinical-Reasoning-Tool bearbeitet werden konnten, war im Schnitt 58%, während die zu vergleichenden Fälle ohne das Tool mit durchschnittlich 60% richtigen Antworten beendet wurden. Die Bearbeitungszeit eines Falles mit dem Clinical-Reasoning-Tool betrug 19 Minuten und war damit signifikant länger als die Zeit, die zur Lösung der Vergleichsfälle benötigt wurde (15 Minuten). Von den 146 Teilnehmenden in WP 3 nutzten 65% bis 89% (je nach Fall) das Clinical-Reasoning-Tool. Dabei war auffällig, dass die meisten Einträge (n=902) zu Befunden gemacht wurden, während deutlich weniger Begriffe (n=198) zu Therapieoptionen gewählt wurden.

Die Rücklaufquoten zu den drei Umfragen betrugen zwischen 82% und 90%. Allgemein wurden alle Veranstaltungen sehr gut auf der 6-Punkte-Likert-Skala evaluiert. Eine gute Kursorganisation, hohe Authentizität der Fälle, guter Lerneffekt und positives Lernklima konnten nachgewiesen werden. Der Wissenszuwachs im Vergleich zur Bearbeitungszeit wurde in allen Kursen als angemessen bewertet. Der relative Wert zustimmender Antworten war in den Key-Feature-Veranstaltungen WP 2 (99%) und WP 3 (99%) noch höher als in WP 1 (94%) mit den langen Fällen.

Die durchschnittlichen Schulnoten für die Veranstaltungen waren 2,4 (WP 1), 1,9 (WP 2) und 1,2 (WP 3). Die Aussagen zum Clinical-Reasoning-Tool wurden mit Mittelwerten zwischen 2,8 und 4,2 auf der 6-Punkte-Likert-Skala zusammenfassend eher neutral beantwortet. Die Studierenden lehnten die Aussage, dass sie die Fälle besser mit dem Tool bearbeiten konnten, eher ab (M=2,8). Die technische Bedienbarkeit hingegen wurde eher positiv bewertet (M=4,2).

In den Freitextantworten zu positivem und negativem Feedback wurde an erster Stelle die Flexibilität des Formats, gefolgt von der Authentizität der Fälle und der Förderung des klinischen Denkens, gelobt. In den Key-Feature-WPs wurden explizit die Integration multimedialer Elemente sowie die Prägnanz der Fälle hervorgehoben. Die Verbesserungsvorschläge unterschieden sich deutlicher zwischen den jeweiligen Kursformaten. Für die kurzen Lernfälle wünschen viele Studierende sich weiterführende Informationen und Expertenwissen. Ein zu hoher Schwierigkeitsgrad wurde ebenso bemängelt wie die Nutzung mehrerer Lernplattformen. Speziell in Bezug auf das Clinical-Reasoning-Tool wurde kritisiert, dass die vorgegebene Terminologie des Dropdown-Menüs nicht auf veterinärmedizinische Kontexte übertragbar ist.

Zusammenfassend konnte eine sehr hohe Akzeptanz für das neue Kursformat nachgewiesen werden. Der hohe Anteil Studierender, die den Kurs ein weiteres Mal belegten, spricht ebenso für dieses Resultat wie die Ergebnisse aus den Evaluationen.

Im Vergleich der Erfolgsraten konnte kein signifikant besseres Ergebnis für ein bestimmtes Kursformat erzielt werden. Auch die Nutzung des Clinical-Reasoning-Tools trug nicht zu einem höheren Erfolg in der Fallbearbeitung bei. Allerdings ist die Zeit, die zum Lösen eines Key-Feature-Falles benötigt wird, wesentlich kürzer als die für einen langen Fall. Man kann also in kürzerer Zeit eine größere Vielzahl neurologischer Krankheitsbilder bei gleichem Erfolg vermitteln. Die Ergebnisse lassen vermuten, dass die WPs mit längeren Fällen vornehmlich von speziell neurologisch interessierten Studierenden belegt wurde, während der Titel der Key-Feature-WPs "Neurologie kurz und bündig" ein breiteres Spektrum angesprochen hat. Die positive Evaluation aller Formate lässt darauf schließen, dass die verschiedenen Konzepte Gültigkeit besitzen und auch längere Fälle weiterhin zum Einsatz kommen sollten. Kurse mit einer Mischung aus langen und kurzen Fällen wären denkbar. Das Clinical-Reasoning-Tool konnte technisch problemlos implementiert werden und zu einer grundsätzlich besseren Strukturierung beitragen. Für eine höhere Akzeptanz wäre aber eine Erweiterung der Medical Subject Headings im Dropdown-Menü nötig. Die Freitextantworten lieferten viele wertvolle Punkte, die auch zur Weiterentwicklung und Verbesserung der Kurse beitragen werden. Grundsätzlich konnte das neue Format virtueller Patienten sehr gut etabliert werden und kann nun als validierter Prototyp für weitere Veranstaltungen, auch in anderen Fachbereichen, dienen.

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