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AI-Assisted Adaptive Simulation in Physiology Education (PBL)

2026년 5월 20일 업데이트: Jeevarathinam Thirumalai, Saveetha University

Effect of Adaptive AI-Supported Simulation on Physiology Learning Outcomes Among Medical Students: A Randomized Controlled Trial

This randomized controlled trial evaluated whether an AI-assisted, rule-based adaptive screen-based simulation module could improve physiology learning outcomes among undergraduate health science students compared with conventional instruction. A total of 672 students from Physiotherapy, Occupational Therapy, Nursing, and Allied Health Sciences were randomly assigned in a 1:1 ratio to either the adaptive simulation group or the conventional teaching group. The intervention used web-based clinical physiology cases with algorithm-supported case sequencing, automated formative feedback, and structured faculty-led debriefing, while the control group received standard lectures, textbook reading, tutorial sessions, and laboratory practicals. The primary outcomes were physiological knowledge and reasoning ability, and the secondary outcomes were conceptual understanding, engagement, cognitive load, and academic self-efficacy. Assessments were performed at baseline, immediately after the 12-week intervention, and again at four-week follow-up.

연구 개요

상태

상태

현재 모집 상태 또는 확장 액세스 상태를 나타냅니다.
완전한

정황

정황

연구 중인 질병, 장애, 증후군, 질환 또는 부상입니다. ClinicalTrials.gov에서 조건에는 수명, 삶의 질 및 건강 위험과 같은 기타 건강 관련 문제도 포함될 수 있습니다.

개입 / 치료

개입 / 치료

임상 연구의 초점이 되는 프로세스 또는 작업입니다. 개입에는 약물, 의료 기기, 절차, 백신 및 조사 중이거나 이미 사용 가능한 기타 제품이 포함됩니다. 개입에는 교육이나 식이요법 및 운동 수정과 같은 비침습적 접근법도 포함될 수 있습니다.

상세 설명

This study was designed as a prospective, two-arm, parallel-group randomized controlled trial with repeated-measures assessment at three time points: baseline, immediately post-intervention, and four weeks after the intervention. It was conducted at Saveetha Institute of Basic Medical Sciences, India, between August 2025 and January 2026, and received institutional ethical approval before enrollment. Participants were undergraduate health science students aged 18 to 25 years who were enrolled in a Human Physiology course and had access to an internet-enabled personal device. Students with prior formal exposure to simulation-based physiology instruction or adaptive digital learning platforms were excluded. After baseline assessment, participants were randomized in a 1:1 ratio to the intervention or control group, with allocation concealment and blinded outcome assessment.

The intervention group received physiology instruction through a screen-based adaptive simulation environment over 12 weeks. The module was intentionally designed as a bundled educational strategy integrating adaptive case sequencing, automated formative feedback, and faculty-led debriefing. The adaptive component used predefined rule-based logic to personalize learning by adjusting case difficulty and feedback pathways according to learner performance; it did not use autonomous generative artificial intelligence or clinical decision-making. Participants completed structured simulation sessions for two hours per week, including pre-briefing, individual case-based simulation, and facilitated debriefing. The control group received conventional curriculum-based physiology instruction over the same 12-week period, including didactic lectures, prescribed textbook readings, tutorial sessions, and laboratory practicals.

The study prioritized objective learning outcomes. Physiological knowledge was measured using a 40-item multiple-choice test, physiological reasoning ability using a scenario-based rubric-scored assessment, and conceptual understanding using a physiology concept inventory. Secondary outcomes included student engagement measured with the USEI, cognitive load measured with NASA-TLX, and academic self-efficacy measured with an adapted CASES scale. Outcomes were collected at baseline, post-intervention, and follow-up using the same instruments across all time points.

연구 유형

연구 유형

임상 연구의 특성을 설명합니다. 연구 유형에는 중재 연구(임상 시험이라고도 함), 관찰 연구(환자 등록 포함) 및 확장된 액세스가 포함됩니다.
중재적

등록 (실제)

등록

임상 연구의 참가자 수. "예상" 등록은 연구원이 연구에 필요한 참가자의 목표 수입니다.
672

단계

단계

미국 식품의약국(FDA)에서 개발한 정의에 따라 약물 또는 생물학적 제품을 연구하는 임상 시험 단계입니다. 이 단계는 연구의 목적, 참가자 수 및 기타 특성을 기반으로 합니다. 초기 1단계(이전에는 0단계로 나열됨), 1단계, 2단계, 3단계 및 4단계의 5단계가 있습니다. 해당 없음은 장치 또는 행동 개입의 시험을 포함하여 FDA에서 정의한 단계가 없는 시험을 설명하는 데 사용됩니다.
  • 해당 없음

연락처 및 위치

이 섹션에서는 연구를 수행하는 사람들의 연락처 정보와 이 연구가 수행되는 장소에 대한 정보를 제공합니다.

연구 장소

  • 인도
    • Tamil Nadu
      • Chennai, Tamil Nadu, 인도, 602105
        • Saveetha Institute of Basic Medical Sciences (SIBMS), Saveetha Institute of Medical and Technical Sciences (SIMATS)

참여기준

연구원은 적격성 기준이라는 특정 설명에 맞는 사람을 찾습니다. 이러한 기준의 몇 가지 예는 개인의 일반적인 건강 상태 또는 이전 치료입니다.

자격 기준

자격 기준

임상 연구에 참여하고자 하는 사람들이 충족해야 하는 주요 요구 사항 또는 그들이 가져야 할 특성. 자격 기준은 포함 기준(사람이 연구에 참여하는 데 필요함)과 제외 기준(사람이 참여하지 못하게 하는 것)으로 구성됩니다. 적격성 기준 유형에는 연구가 건강한 지원자를 받아들이는지, 연령 또는 연령 그룹 요구 사항이 있는지 또는 성별에 따라 제한되는지가 포함됩니다.

공부할 수 있는 나이

  • 성인

건강한 자원 봉사자를 받아들입니다

예

설명

Inclusion Criteria:

  • Undergraduate students enrolled in Health Science programs including Physiotherapy, Occupational Therapy, Nursing, and Allied Health Sciences
  • Registered for a Human Physiology course during the study period
  • Age between 18 and 25 years
  • Proficiency in English language
  • Access to an internet-enabled personal device capable of supporting web-based educational applications
  • Willingness to provide written informed consent for participation

Exclusion Criteria:

  • Prior formal exposure to structured simulation-based physiology instruction
  • Prior exposure to adaptive digital learning platforms related to physiology education
  • Inability to access or use internet-enabled educational applications required for the intervention
  • Declined or withdrew informed consent for participation

공부 계획

이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.

연구는 어떻게 설계됩니까?

디자인 세부사항

  • 주 목적: 기초 과학
  • 할당: 무작위
  • 중재 모델: 병렬 할당
  • 마스킹: 하나의

무기와 개입

참가자 그룹 / 팔

참가자 그룹 / 팔

시험 프로토콜에 따라 특정 중재/치료를 받거나 중재를 받지 않는 임상 시험 참가자 그룹 또는 하위 그룹입니다.
개입 / 치료

개입 / 치료

임상 연구의 초점이 되는 프로세스 또는 작업입니다. 개입에는 약물, 의료 기기, 절차, 백신 및 조사 중이거나 이미 사용 가능한 기타 제품이 포함됩니다. 개입에는 교육이나 식이요법 및 운동 수정과 같은 비침습적 접근법도 포함될 수 있습니다.
실험적: I-Assisted Adaptive Simulation Group
Participants received AI-assisted algorithm-supported adaptive screen-based physiology simulation over a 12-week period. The intervention included adaptive case sequencing, automated formative feedback, interactive clinical reasoning activities, animated physiological visualization, and structured faculty-led debriefing sessions aligned with physiology curriculum objectives.
행동: AI-Assisted Algorithm-Supported Adaptive Simulation
The intervention consisted of an AI-assisted algorithm-supported adaptive screen-based physiology simulation delivered over 12 weeks. Participants engaged in structured web-based simulation sessions involving interactive clinical case scenarios, animated physiological visualizations, adaptive case sequencing, automated formative feedback, and faculty-led debriefing. The adaptive instructional system operated through predefined rule-based educational algorithms that adjusted case difficulty, feedback pathways, and learning progression according to participant performance within faculty-defined parameters. Sessions included pre-briefing, individual simulation-based clinical reasoning activities, adaptive feedback, and reflective debriefing. The intervention was implemented in alignment with the INACSL Healthcare Simulation Standards of Best Practice and focused on improving physiological knowledge, conceptual understanding, and clinical reasoning skills.
다른 이름들:
  • Adaptive Screen-Based Simulation
  • AI-Assisted Adaptive Simulation
  • Rule-Based Adaptive Simulation
  • Adaptive Physiology Simulation Platform
활성 비교기: Conventional Instruction Group
Participants received standard curriculum-based physiology instruction over a 12-week period, including didactic lectures, prescribed textbook readings, faculty-guided tutorial sessions, and scheduled laboratory practicals covering core physiological systems.
행동: Conventional Physiology Instruction
Participants received standard curriculum-based physiology instruction over a 12-week period according to institutional teaching guidelines. Conventional instruction included didactic lectures, prescribed textbook readings, faculty-guided tutorial sessions, and scheduled laboratory practicals covering cardiovascular, respiratory, renal, neurological, endocrine, gastrointestinal, musculoskeletal, and integumentary physiology. Tutorial sessions focused on instructor-led clarification of physiological concepts, small-group discussion, and question-and-answer interactions. Laboratory practicals included supervised physiological measurements, observation of physiological demonstrations, interpretation of experimental findings, and guided analysis of physiological responses. The control condition did not include adaptive simulation, automated formative feedback, algorithm-supported instructional adaptation, or structured simulation-based clinical reasoning activities.
다른 이름들:
  • Standard Curriculum-Based Teaching
  • Conventional Teaching
  • Didactic Physiology Education
  • Traditional Physiology Instruction

연구는 무엇을 측정합니까?

주요 결과 측정

주요 결과 측정

임상 연구 프로토콜에서 개입/치료의 효과를 평가하는 데 가장 중요한 계획된 결과 측정. 대부분의 임상 연구에는 하나의 주요 결과 측정이 있지만 일부는 둘 이상입니다.
결과 측정
측정값 설명
기간
Physiological Reasoning Ability
기간: Baseline (Week 1), post-intervention (Week 13), and follow-up (Week 17)
Physiological reasoning ability was assessed using a scenario-based assessment requiring hypothesis generation, interpretation of physiological data, and application of physiological mechanisms to management decisions. Responses were scored using a standardized four-point analytic rubric assessing reasoning and clinical interpretation skills. Higher scores indicate better physiological reasoning ability.
Baseline (Week 1), post-intervention (Week 13), and follow-up (Week 17)
Physiological Knowledge
기간: Baseline (Week 1), post-intervention (Week 13), and follow-up (Week 17)
Physiological knowledge was assessed using a faculty-developed 40-item multiple-choice assessment designed to evaluate conceptual understanding and applied physiological reasoning across eight core physiological systems, including cardiovascular, respiratory, renal, neurological, endocrine, gastrointestinal, musculoskeletal, and integumentary physiology. Higher scores indicate better physiology knowledge performance.
Baseline (Week 1), post-intervention (Week 13), and follow-up (Week 17)
Conceptual Understanding
기간: Baseline (Week 1), post-intervention (Week 13), and follow-up (Week 17)
Conceptual understanding was assessed using a faculty-developed Physiology Concept Inventory designed to evaluate deep conceptual understanding, integration of physiological mechanisms across systems, and identification of common physiological misconceptions. Higher scores indicate better conceptual understanding of physiology concepts.
Baseline (Week 1), post-intervention (Week 13), and follow-up (Week 17)

2차 결과 측정

2차 결과 측정

임상 연구 프로토콜에서 개입의 효과를 평가하기 위한 1차 결과 측정만큼 중요하지는 않지만 여전히 관심이 있는 계획된 결과 측정입니다. 대부분의 임상 연구에는 하나 이상의 2차 결과 측정이 있습니다.
결과 측정
측정값 설명
기간
Student Engagement
기간: Baseline (Week 1), post-intervention (Week 13), and follow-up (Week 17)
Student engagement was assessed using the University Student Engagement Inventory (USEI), which evaluates behavioral, emotional, and cognitive dimensions of learner engagement. Higher scores indicate greater learner engagement during physiology learning activities.
Baseline (Week 1), post-intervention (Week 13), and follow-up (Week 17)
Cognitive Load
기간: Baseline (Week 1), post-intervention (Week 13), and follow-up (Week 17)
Cognitive load was assessed using the NASA Task Load Index (NASA-TLX), a multidimensional measure evaluating perceived cognitive workload and task demand during learning activities. Higher scores indicate greater perceived cognitive workload.
Baseline (Week 1), post-intervention (Week 13), and follow-up (Week 17)
Academic Self-Efficacy
기간: Baseline (Week 1), post-intervention (Week 13), and follow-up (Week 17)
Academic self-efficacy was measured using an adapted version of the College Academic Self-Efficacy Scale (CASES) to evaluate learner confidence in physiology-related academic tasks and simulation-based learning activities. Higher scores indicate greater academic self-efficacy.
Baseline (Week 1), post-intervention (Week 13), and follow-up (Week 17)

공동 작업자 및 조사자

여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.

스폰서

스폰서

연구를 시작하고 연구에 대한 권한과 통제권을 가진 조직 또는 사람.
Saveetha University

간행물 및 유용한 링크

연구에 대한 정보 입력을 담당하는 사람이 자발적으로 이러한 간행물을 제공합니다. 이것은 연구와 관련된 모든 것에 관한 것일 수 있습니다.

일반 간행물

연구 기록 날짜

이 날짜는 ClinicalTrials.gov에 대한 연구 기록 및 요약 결과 제출의 진행 상황을 추적합니다. 연구 기록 및 보고된 결과는 공개 웹사이트에 게시되기 전에 특정 품질 관리 기준을 충족하는지 확인하기 위해 국립 의학 도서관(NLM)에서 검토합니다.

연구 주요 날짜

연구 시작 (실제)

연구 시작

첫 번째 참가자가 임상 연구에 등록된 실제 날짜입니다. "예상" 연구 시작 날짜는 연구자가 연구 시작 날짜가 될 것이라고 생각하는 날짜입니다.
2025년 8월 1일

기본 완료 (실제)

기본 완료

임상 연구의 마지막 참가자가 1차 결과 측정을 위한 최종 데이터를 수집하기 위해 검사를 받거나 개입을 받은 날짜입니다. 임상 연구가 프로토콜에 따라 종료되었는지 또는 종료되었는지 여부는 이 날짜에 영향을 미치지 않습니다. 완료 날짜가 다른 1차 결과 측정이 둘 이상인 임상 연구의 경우 이 용어는 모든 1차 결과 측정에 대한 데이터 수집이 완료된 날짜를 나타냅니다. "예상" 기본 완료 날짜는 연구원이 연구의 기본 완료 날짜가 될 것이라고 생각하는 날짜입니다.
2026년 1월 31일

연구 완료 (실제)

연구 완료

임상 연구의 마지막 참가자가 1차 결과 측정, 2차 결과 측정 및 부작용(즉, 마지막 참가자의 마지막 방문)에 대한 최종 데이터를 수집하기 위해 검사를 받거나 중재/치료를 받은 날짜입니다. "예상" 연구 완료 날짜는 연구원이 연구 완료 날짜가 될 것이라고 생각하는 날짜입니다.
2026년 1월 31일

연구 등록 날짜

최초 제출

최초 제출

연구 후원자 또는 연구자가 최초로 ClinicalTrials.gov에 연구 기록을 제출한 날짜. 일반적으로 처음 제출한 날짜와 ClinicalTrials.gov에서 기록을 사용할 수 있는 날짜(첫 게시 날짜) 사이에는 며칠의 지연이 있습니다.
2026년 5월 15일

QC 기준을 충족하는 최초 제출

QC 기준을 충족하는 최초 제출

연구 스폰서 또는 연구자가 국립 의학 도서관(NLM) 품질 관리(QC) 검토 기준과 일치하는 연구 기록을 처음 제출한 날짜입니다. 의뢰자 또는 조사자는 NLM의 QC 검토 기준이 충족되기 전에 연구 기록을 한 번 이상 수정하고 제출해야 할 수 있습니다. 연구 기록이 NLM QC 검토 기준과 일치하는지 확인하는 것은 후원자 또는 조사자의 책임입니다.
2026년 5월 20일

처음 게시됨 (실제)

처음 게시됨

National Library of Medicine(NLM) 품질 관리(QC) 검토가 완료된 후 ClinicalTrials.gov에서 연구 기록을 처음 사용할 수 있는 날짜입니다. 일반적으로 연구 후원자 또는 연구자가 연구 기록을 제출한 날짜와 처음 게시된 날짜 사이에는 며칠의 지연이 있습니다.
2026년 5월 27일

연구 기록 업데이트

마지막 업데이트 게시됨 (실제)

마지막 업데이트 게시됨

ClinicalTrials.gov에서 연구 기록이 변경된 가장 최근 날짜. 연구 후원자 또는 연구자가 변경 사항을 ClinicalTrials.gov에 제출한 시점(마지막 업데이트 제출 날짜)과 마지막 업데이트 게시 날짜 사이에 지연이 있을 수 있습니다.
2026년 5월 27일

QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출

QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출

연구 후원자 또는 연구자가 국립 의학 도서관(NLM) 품질 관리(QC) 검토 기준과 일치하는 연구 기록에 대한 변경 사항을 제출한 가장 최근 날짜. 연구 기록이 NLM QC 검토 기준과 일치하는지 확인하는 것은 후원자 또는 조사자의 책임입니다.
2026년 5월 20일

마지막으로 확인됨

마지막으로 확인됨

연구 후원자 또는 조사자가 ClinicalTrials.gov에서 임상 연구에 대한 정보가 정확하고 최신 정보라고 확인한 가장 최근 날짜. 모집 상태가 모집인 연구인 경우; 아직 모집하지 않았습니다. 또는 활성, 비모집이 지난 2년 이내에 확인되지 않은 경우 연구의 모집 상태는 알 수 없음으로 표시됩니다.
2026년 5월 1일

추가 정보

이 연구와 관련된 용어

키워드

기타 연구 ID 번호

기타 연구 ID 번호

연구 후원자, 기금 제공자 또는 다른 사람이 임상 연구에 할당한 NCT 번호 이외의 식별자 또는 ID 번호. 이 번호에는 다른 시험 등록의 고유 식별자와 미국 국립보건원(National Institutes of Health) 보조금 번호가 포함될 수 있습니다.
  • 24/032/2025/SR/SIBMS

개별 참가자 데이터(IPD) 계획

개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?

아니요

IPD 계획 설명

Individual participant data (IPD) will not be publicly shared because the dataset contains institution-linked educational performance information and participant-level academic assessment data. De-identified data may be considered for academic collaboration upon reasonable request to the corresponding author, subject to institutional ethical approval and data-sharing regulations.

약물 및 장치 정보, 연구 문서

미국 FDA 규제 의약품 연구

아니

미국 FDA 규제 기기 제품 연구

아니

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