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.