=Paper=
{{Paper
|id=Vol-2045/Bilisim_paper_42
|storemode=property
|title= Simulasyon Tabanli Egitim Senaryolarının Zorluk Seviyelerinin Hesaplanmasi (Calculation of Difficulty Levels of Simulation Based Training Scenarios)
|pdfUrl=https://ceur-ws.org/Vol-2045/05_Bilisim_2017_paper_42.pdf
|volume=Vol-2045
|authors=Damla Topalli,Nergiz Ercil Cagiltay
}}
== Simulasyon Tabanli Egitim Senaryolarının Zorluk Seviyelerinin Hesaplanmasi (Calculation of Difficulty Levels of Simulation Based Training Scenarios)==
https://ceur-ws.org/Vol-2045/05_Bilisim_2017_paper_42.pdf
Simülasyon Tabanlı Eğitim Senaryolarının Zorluk
Seviyelerinin Hesaplanması
Damla Topallı Nergiz Ercil Çağıltay
Atılım Üniversitesi, Bilgisayar Müh. Bölümü Atılım Üniversitesi, Yazılım Müh. Bölümü
İncek, Ankara İncek, Ankara
damla.topalli@atilim.edu.tr nergiz.cagiltay@atilim.edu.tr
it is very important to understand the difficulty levels of
ÖZET
Günümüzde cerrahi eğitim programları ciddi sorunlarla a certain content. Accordingly, in this study, a model is
karşı karşıyadır. Simülasyon ortamları, bu programlar proposed to calculate the difficulty ratings of computer-
için alternatif deneme-yanılma ile öğrenme şeklinde based surgical simulation training scenarios. We believe
eğitim teknolojileri sağlar. Daha önceki çalışmalar, that scenario difficulty scale measurement will be very
bilgisayar tabanlı simülasyon ortamlarının, mevcut helpful to provide an objective measure for the difficulty
eğitim sonuçlarını iyileştirmek ve bu eğitim levels of scenarios which is an important information to
programlarının maliyetlerini ve sürelerini düşürmek için better order them in the curriculum of the training
potansiyel teknolojiler olduğunu bildirmektedir. Bununla programs.
birlikte, geleneksel eğitim programları ile bu
Keywords
teknolojileri daha iyi bütünleştirebilmek için uygun bir
Surgical education, surgical simulation, scenario
müfredat oluşturmak amacıyla yoğun çaba
difficulty level, curriculum integration
sarfedilmektedir. Ayrıca müfredat tasarımcılarına daha
iyi entegrasyon için rehberlik edecek yöntemler son
GİRİŞ
derece kısıtlıdır. Bu amaçla belirli bir içeriğin zorluk
Cerrahi eğitim programları için karmaşık eğitim
seviyelerini anlamak çok önemlidir. Bu çalışmada,
ortamları oluşturmak, mevcut eğitim programlarını daha
bilgisayara dayalı simülasyon tabanlı cerrahi eğitim
iyi desteklemek için kritik öneme sahiptir. Simülasyona
senaryoların zorluk derecelerinin hesaplanabilmesi
dayalı eğitim senaryoları, cerrahlar için beceri tabanlı
amacıyla bir model önerilmektedir. Çalışma sonucuna
eğitim sağlanması amacıyla kullanılan önemli
dayalı olarak geliştirilen senaryo zorluk derecesi ölçümü
teknolojilerden birisidir. Bu platformlarda, stajyerler
sayesinde, simülasyon senaryolarının öğretim programı
hastaları riske sokmaya gerek kalmadan, klinik bazı
içerisinde zorluk derecelerine göre sıralanabilmesi ve bu
yeteneklerini etkileşimli olarak geliştirebilmektedirler
şekilde öğretim programına entegrasyonunun sağlanması
[1][2]. Bu platformlarda, stajyerlerin beceri
konusunda ciddi bir katkı sağladığına inanıyoruz.
geliştirmelerini izlemek ve değerlendirmek, eğitim
içeriğini, stajyerlerin performanslarına göre daha iyi
Anahtar Kelimeler
adapte etmek ve onlara daha iyi rehberlik etmek için
Cerrahi eğitim, cerrahi simülasyon; senaryo zorluk
kritik bir konudur. Bu nedenle, öğrenme materyalinin
seviyesi; Müfredat entegrasyonu
tasarımı ve içeriğinin, öğrenmeyi daha kolaylaştırmak
için nasıl sıralanması gerektiği, bu ortamlar için daha iyi
ABSTRACT bir değerlendirme ve uyarlamalı öğrenme stratejisi
Today, there are serious problems with the surgical geliştirmek için son derece kritik bir konudur. Bilişsel
training programs. Simulation environments provide yük teorisi (Cognitive Load Theory), öğrenenlerin
training technologies in alternative trial-and-error types zihinsel çabalarının öğrenme materyalinin tasarımından
of experiments for these programs. Previous studies have nasıl etkilendiğini açıklar [3-5]. İnsanların bilişsel
reported that computer-based simulation environments kaynakları sınırlı olduğu için, karmaşık bir görevin
are potential technologies to improve existing training yerine getirilmesi sürecinde, bilişsel gereksinimler
outcomes and expected to lower the cost and duration of önemli bir rol oynar [6]. Bu nedenle, bir görevin zorluk
such training programs. However, efforts are required to seviyesini anlamak, öğrenme materyalinin içeriğini daha
create an appropriate curriculum for better integration iyi sıralamak ve değerlendirme stratejilerini daha iyi
into traditional curricula. There is also extremely limited hazırlamak, kişilerin bilişsel süreçlere adaptasyonuna
studies to guide curriculum designers for better aşamalı olarak geçebilmelerine katkı sağlamak gibi
integration of simulation technologies. For this purpose, nedenlerden dolayı kritik bir önem taşır. Bununla
birlikte, beceri tabanlı bilgisayar simülasyonu görevleri
için, görevlerin zorluk seviyesini tanımlayan standart bir
yaklaşım yoktur. Dolayısıyla, bu çalışmada, cerrahi
eğitim amaçları için tasarlanmış ve geliştirilmiş olan
simülasyona dayalı senaryoların zorluk düzeylerinin
daha iyi anlaşılması hedeflenmiştir.
YÖNTEM
Simülasyona dayalı senaryoların zorluk seviyelerini daha
iyi anlamak için "Wire Haptic" ismi verilen bir cerrahi
simülasyon oyunu iki seviyede geliştirilmiştir. Şekil 1. ‘Wire Haptic’ Senaryosu-1
Bilgisayarına dayalı simülasyon teknolojileri ile
geliştirilen birinci senaryo (daha kolay) ve ikinci senaryo
(daha zorlu) bir şekilde geliştirilmiştir. Görev süresi, Senaryo-2’de tanımlanan görevleri zorlaştıran temel
görev doğruluğu ve hata (çevreyle çarpışma sayısı) unsur, eğrisel tasarımdır. Dolayısıyla eğrisel tasarımın
verileri bilgisayar sistemi tarafından otomatik olarak zorluğu nedeniyle katılımcıların 2. Senaryoyu
kaydedilmiştir. Senaryoların zorluk seviyeleri daha sonra gerçekleştirirken daha dikkatli olması gerekmektedir.
bir formül uygulayarak hesaplanmıştır. Bu çalışmada
kullanılan formül, Cagiltay ve ark.'nın [7] tarafından
önerilen hata tespit zorluk seviyesi ölçüsüne
dayanmaktadır. Formül-1'e göre, bir senaryonun zorluk
seviyesi, her görevi tamamlama süresi ile hata sayılarıyla
doğru orantılıdır.
Dj C j
Formül-1 DF j
Sj Şekil 2. ‘Wire Haptic’ Senaryosu-2
DFj: j. görevin zorluk derecesi
Katılımcılardan, her senaryoyu dominant elleri ile ve
Dj: Bir görevi gerçekleştirmek için tüm katılımcılar dominant olmayan elleri ile iki kez tekrarlı olarak
tarafından harcanan süre gerçekleştirmeleri istenmiştir. Örneğin birinci katılımcı
önce dominant eli ile daha sonra dominant olmayan eli
Cj: Bir görevi gerçekleştirirken yapılan hata sayısı ile çalışırken, ikinci katılımcı önce dominant olmayan eli
Sj: j. görevi başarı ile gerçekleştirme oranı ile başlayarak çalışmıştır. Şekil 3’den de görüldüğü gibi
senaryolardaki etkileşim, gerçek ortamlardakine yakın
Başka bir deyişle, bu durum, bir görevin tamamlanması hissiyatların sağlanması amacıyla bir dokunsal cihaz
daha uzun sürerse, bu görevin zorluk seviyesinin de daha aracılığı ile gerçekleştirilmiştir.
yüksek olduğu anlamına gelir. Öte yandan, zorluk
seviyesi, görevin başarısı ile ters orantılıdır; yani, bir
görevin başarı değeri daha yüksekse, o görevin zorluk
seviyesinin düşük olduğu anlamına gelir.
Eğitim Senaryoları
İlk senaryoda, katılımcı halkayı telin üzerine
dokunmadan hareket ettirmelidir. Simülasyondaki halka
dokunsal cihaz tarafından kontrol edilir. Katılımcı
hedeflenen noktaya belirli bir sürede ulaştığında, görevi Şekil 3. Dokunsal Cihazlar
başarılı bir şekilde tamamlanmış olur. Toplam beş hedef
nokta yerleştirilmiştir ve her hedef nokta için ayrı bir Minimal invaziv cerrahideki uzmanlık ve beceri
görev analizi yapılmaktadır. Bir çarpışma durumunda seviyeleri, alana özgü herhangi bir bilgi sahibi olanlar
(halka telin üzerine dokunduğunda), katılımcı devam için 'başlangıç' olarak kategorize edilmiştir [8]. Bu
etmek için 3 saniye beklemelidir. Her görev için tanıma dayanarak, bu çalışma, cerrahi süreçlere
harcanan süre, hata sayısı (çarpışma) ve doğruluk bilgisi başlangıç seviyesinde olarak kabul edilebilecek olan
sistem tarafından otomatik olarak kaydedilmiştir. bilgisayar, yazılım ve elektrik mühendisliği
Senaryo-1 (daha kolay) ve Senaryo-2'nin (daha zorlu) bölümlerindeki öğrenciler ile gerçekleştirilmiştir.
olacak şekilde hazırlanmıştır. Şekil 1 ve 2'de görüldüğü Çalışma 10 katılımcı ile gerçekleştirilmiştir. Katılımcılar
gibi her iki senaryonun tasarımında zorluk seviyelerinde hakkında ayrıntılı bilgi Tablo 1'de verilmektedir.
belirgin bir fark vardır.
bu değerler değişebilir ve katılımcıların beceri seviyesi
Tablo 1. Katılımcılar farklılıkları dikkate alınarak değerlendirilmesi gerekir.
Bölüm
Bilgisayar Müh. 4 TARTIŞMA VE SONUÇ
Yazılım Müh. 4 Bu çalışmanın deneysel sonuçları, önerilen formülün
senaryoların zorluk seviyelerini belirlemek amacıyla
Elektrik Müh. 2 kullanılabileceğini göstermektedir. Bu çalışma, beceri
TOPLAM 10 temelli cerrahi eğitim simülasyonları için zorluk
düzeylerinin objektif bir değerlendirme sonucuna göre
hesaplanabilmesi açısından önemli bir katkı olarak
BULGULAR değerlendirilebilir.
Senaryoların zorluk seviyesini anlamak için, deneysel
çalışmadan elde edilen veriler Formül-1’e uygulanarak Teşekkür
hem dominant hem de dominant olmayan el için birer Bu çalışma Endoskopik Cerrahi Eğitim projesi (ECE:
performans değeri hesaplanmıştır. Sonuçlar Tablo 2'de Tubitak 1001, Proje No: 112K287) kapsamında kurulan
verilmiştir. Atılım Üniversitesi SIMLAB laboratuvarında
gerçekleştirilmiştir. Yazarlar, bu araştırmayı
Tablo 2. Senaryo Zorluk Seviyeleri
gerçekleştirmek için verdiği destekten dolayı TÜBİTAK
Senaryo 1001 programına teşekkür ederler.
1 2
Dominant El 7.85 124.05
Dominant Olmayan El 10.76 175.91 KAYNAKÇA
[1] Maran NJ and Glavin RJ. Low‐to high‐fidelity
Tablo 2'de görüldüğü gibi, dominant el kullanılarak simulation–a continuum of medical education? Medical
gerçekleştirildiğinde, Senaryo-1'in zorluk seviyesi (7.85), education. 2003; 37: 22-8.
Senaryo-2'nin zorluk seviyesinden (124.05) daha [2] Munshi F, Lababidi H and Alyousef S. Low-versus
düşüktür. Benzer şekilde, dominant olmayan el için, high-fidelity simulations in teaching and assessing
Senaryo-1'in zorluk seviyesi (10.76) yine Senaryo-2'nin clinical skills. Journal of Taibah University Medical
zorluk seviyesinden (175.91) daha düşüktür. Sciences. 2015; 10: 12-5.
Senaryo-2'yi dominant el ile (124.05) ve dominant [3] Mayer, R.E., Moreno, R.: Nine ways to reduce
olmayan el (175.91) ile gerçekleştirirken belirgin bir cognitive load in multimedia learning. Educational
zorluk derecesi farkı gözlemlenmektedir. Bu sonuçlar, psychologist 38(1), 43-52 (2003)
dominant olmayan el koşulu altında (10.76 ve 175.91), [4] Sweller, J.: Cognitive load during problem solving:
senaryoların her iki versiyonunun dominant olan el E_ects on learning. Cognitive science 12(2), 257-285
koşuluna göre (7.85 ve 124.05) daha zor olarak (1988)
algılandığını göstermektedir. Bu, görev zorluğu
seviyesinin görevin gerçekleştirildiği koşulları da göz [5] Sweller, J.: Cognitive load theory, learning di_culty,
önünde bulundurması gerektiği anlamına gelmektedir. and instructional design. Learning and instruction 4(4),
Bu sonuçlara dayanarak, bu senaryolar Tablo 3'te verilen 295-312 (1994)
zorluk seviyelerine göre öğretim programına dahil [6] Bunch, R.L., Lloyd, R.E.: The cognitive load of
edilebilir. geographic information. The Professional Geographer
58(2), 209-220 (2006)
Tablo 3. Senaryo Zorluk Seviyelerine Göre Sıralama [7] Cagiltay, N. E., Tokdemir, G., Kilic, O., & Topalli,
Senaryo El Koşulu Zorluk D. (2013). Performing and analyzing non-formal
Seviyesi inspections of entity relationship diagram (ERD). Journal
1 Dominant 7.85 of Systems and Software, 86(8), 2184-2195.
1 Dominant olmayan 10.76 [8] Silvennoinen, M., Mecklin, J. P., Saariluoma, P., &
2 Dominant 124.05 Antikainen, T. (2009). Expertise and skill in minimally
2 Dominant olmayan 175.91 invasive surgery. Scandinavian Journal of Surgery,
98(4), 209-213.
Bu nedenle, bu senaryolar, yeni başlayanlar için Tablo
3'te verilen sıraya göre müfredata yerleştirilmelidir.
Bununla birlikte, diğer beceri düzeylerindeki kişiler için
ÖZGEÇMİŞLER Teknolojileri Eğitimi Bölümü’nde doktora çalışmasını
tamamladı. Türkiye'de çeşitli özel sektör ve devlet
Damla Topallı kurumlarında yazılım mühendisi ve grup yöneticisi
olarak çalıştıktan sonra, 1998-2002 yılları arasında
Bilgisayar Mühendisliği bölümünde A.B.D. Indiana Üniversitesi
Lisans ve Yüksek Lisans eğitimini Digital Library Program
sırasıyla Başkent ve Atılım biriminde çalıştı. Kendisi halen
Üniversitesi’nde tamamlamıştır. Ekim Atılım Üniversitesi Yazılım
2010 yılından beri Atılım Üniversitesi Mühendisliği Bölümü’nde
Bilgisayar Mühendisliği Bölümü öğretim üyesi olarak
Araştırma Görevlisi olarak görev çalışmalarına devam etmektedir.
yapmaktadır. Halen Atılım İş Zekâsı ve Veri Ambarı
Üniversitesi Yazılım Mühendisliği Bölümü'nde doktora Sistemleri, Veritabanı Sistemleri,
çalışmalarını sürdürmektedir. Yazılım mühendisliği, veri Scratch ile Programlamayı
madenciliği ve tıp bilişimi alanlarında araştırmalar Öğreniyorum, C Dersi: Programlamaya Giriş gibi birçok
yapmaktadır. Türkçe ders kitabı hazırlamış olan Çağıltay, öğretim
Doç. Dr. Nergiz Ercil Çağıltay teknolojileri ve tıp bilişimi alanlarında araştırmalar
yapmakta ve projeler yürütmektedir. Çağıltay ayrıca
ODTÜ Matematik Bölümü’nden 1988 yılında mezun 1971 yılından beri faaliyet göstermekte olan Türkiye
olduktan sonra aynı üniversitenin Bilgisayar Bilişim Derneği (TBD) Ankara Şubesi Yönetim Kurulu
Mühendisliği Bölümü’nden Yüksek Lisans çalışmasını üyeliği görevini sürdürmektedir. Nergiz Çağıltay ile ilgili
tamamlayarak, Yüksek Bilgisayar Mühendisi derecesini detaylı bilgiye www.atilim.edu.tr/~nergiz.cagiltay
aldı. Daha sonra, ODTÜ Bilgisayar ve Öğretim adresinden ulaşılabilir.