基于核心勝任力的護理學虛擬實驗軟件平臺設計與開發

羊 洋, 陳明霞， 李新香， 許 勤

(南京醫科大學 護理學院， 南京 211166)

0 引 言

隨著互聯網技術的迅猛發展，教育信息化推動著全球范圍內教育教學的深刻變革，給醫學模擬教學帶來了新方法——虛擬仿真實驗教學[1]。它依托虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫和網絡通信等技術，構建高度仿真的虛擬實驗環境和實驗對象。學生在虛擬環境中開展實驗，達到教學大綱所要求的教學效果[2]。護理學是實踐性很強的學科，培養學生獲得護士職業勝任力是護理教育的最終目標[3]。實驗教學是培養本科護理人才核心勝任力的重要環節。但是，隨著招生規模不斷擴大，校內的實驗師資、實驗場所、用物、時間相對不足，難以滿足快速增長的實驗教學需求。另一方面，患者安全，法律法規和社會倫理等因素對實習護生的臨床護理能力提出了更高的要求，也增加了實驗教學的壓力。

引入虛擬仿真技術可以緩解護理實驗教學壓力，推進實驗教學改革，適應教育信息化發展。研究發現，虛擬仿真實驗教學有助于提高學生的臨床操作能力、培養臨床思維能力、加強創造力的培養[4-7]。基于勝任力本位教育理念，設計、開發了V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺，為學生提供了有“醫療環境”而無“醫療風險”的實驗條件，創造了“時時可學，處處可學”的學習平臺，并在線開放以促進教育資源共享。

1 V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺的設計

1.1 設計思想

以“加強基礎訓練，注重人文關懷，強化實踐能力，突出創新意識”的人才培養理念為指導，以提升學生學習和發展為宗旨，圍繞護理核心勝任力框架推進信息技術與實驗教學的深度融合。本著“易實不虛，虛實互補”的總原則，采取“設計-開發-應用-調研-優化-再應用”的循序漸進的建設步驟，并在設計-開發-應用過程中不斷優化。設計過程中，樹立使實驗教學體系既相對獨立，又與理論教學體系相互促進的思想；注重建構主義理論的指導[8]，以學生為主體，遵循自主學習-虛擬操作-自主測評的學習過程；內容上注重以真實情境、案例引導設計，將情感態度與價值觀的培養融入到知識、技能和臨床思維訓練中；形式上以生動、多樣的多媒體形式提供豐富的學習資源，提高學生的學習興趣，滿足學生個性化的學習需求；技術上注重以先進的虛擬現實技術構建虛擬實驗環境，創造身臨其境的體驗感。

1.2 系統結構

V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺是網絡化的虛擬仿真平臺，平臺采用CS+BS架構，服務器采用Windows Server 2012，數據庫采用Windows SQL Server 2012。服務端承擔資源數據存儲、用戶認證、學習行為記錄等功能，客戶端調用具體資源、虛擬仿真項目展示、虛擬操作練習。服務端部署在學校國家級虛擬仿真平臺服務器上，與我校的E-Learning課程中心實現對接，通過ActiveX 控件實現與數字化校園或教學門戶系統的統一賬號認證，進行統一維護管理?？蛻舳丝刹渴鸬饺我獾膶W生機，學生根據自己的學習需求，進行自主訓練。網絡結構拓撲圖如圖1所示。V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺實現了教學時間、空間上的延伸，使用范圍也從校內擴展到校外，實現了護生-護士整個職業生涯的核心勝任力的持續培養。

圖1 網絡結構拓撲圖

V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺依托于課程中心，與學校的評教系統、答疑系統、MOOC平臺等信息化平臺充分融合，形成了具有多向信息交流能力的新型教學空間。平臺系統架構如圖2所示。

圖2 V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺系統架構圖

V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺采用結構化、模塊化的設計方法，設計了自主學習、虛擬操作、考核測評3個功能模塊，平臺內容結構如圖3所示。

圖3 V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺內容結構圖

平臺開發采用.net與Unity3D綜合完成，虛擬操作模塊中的3D模型與動畫是通過3D Max完成，三維交互開發是通過Unity 3D游戲引擎開發完成，數據存儲于學校虛擬系統專用服務器上。Unity是一個能夠輕松創建三維視頻游戲、建筑可視化、實時三維動畫等有互動內容的多平臺綜合型游戲開發工具，是一個全面整合的專業游戲引擎，是利用交互的圖型化開發環境為首要方式的軟件[9，11]。Unity降低了開發的難度、提高了開發效率，是頗受歡迎的游戲開發引擎，被廣泛應用于虛擬平臺的開發中。

2 V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺的應用

V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺的教學資源豐富，覆蓋基礎護理學、內科護理學、外科護理學、婦產科護理學、兒科護理學以及急危重癥護理學。形成以基本型實驗為基礎、綜合設計型實驗為主體、創新型實驗為提高的三層次的實踐教學課程體系。

2.1 自主學習

自主學習模塊提供形式多樣、內容豐富的學習資源，包括基礎技能操作視頻、護理技能微課視頻、護理實踐教學課件、模擬情境教學案例庫、PBL教學案例庫、臨床見習大綱和日志，以及基礎技能操作考核評分標準。這些資源全面滿足了學生在課前預習、課堂學習、課后復習、考前復習、臨床見習各階段的自學需要。基礎技能操作視頻由教學團隊指導、優秀學生操作、專業攝制人員拍攝制作。護理技能微課視頻由專業老師精心設計、拍攝制作，以生動、簡潔的方式介紹?？谱o理操作的相關知識、操作流程以及重要環節。學生可以反復觀看操作視頻和微課視頻，加強對完整流程的理解和記憶，減少在操作細節上的錯誤。護理實踐教學課件介紹操作流程、適應證、禁忌證和注意事項等，對虛擬操作具有指導作用。操作考核評分標準是正式考試使用的，便于學生理解和掌握操作重點，提高考試成績。情境模擬教學案例庫和PBL教學案例庫均為本學院教學團隊自編，并應用于實踐教學。學生可以在課外開放實驗室中深入思考各項案例，在練習護理技能的同時，訓練臨床護理思維，鞏固、深化課堂學習內容。自主學習模塊提供的所有學習資料均依據教學大綱要求，并及時更新以貼近臨床實際。

2.2 虛擬操作

虛擬操作模塊中，設計了單項護理技能、綜合護理技能和臨床護理思維訓練三個子模塊，每個子模塊包含多個虛擬操作軟件，供不同年級的護理專業學生使用，實現漸進式學習。所有虛擬軟件采用3D Max構建全3D虛擬環境、人物和用物模型，逼真再現臨床實際工作情境。學生在虛擬現實環境中，通過鼠標的點擊、拖拽進行各項護理操作的虛擬練習。操作流程兼顧教材和臨床實際，以文字、語音和圖片的形式提示操作步驟和重要知識點，學生邊練邊學，知識點得以不斷強化鞏固。虛擬操作過程中，當學生出錯時，會有提示指導。初學的學生按照操作提示，逐步完成，操作錯誤不得進入下一步。熟練掌握的學生則可以跳步驟練習，實現個性化學習。

軟件界面布局合理，整體風格統一，導航清晰簡捷。色彩搭配協調，視覺效果好，符合視覺心理。文字、圖片、音、視頻、動畫等切合教學主題，制作精細，具有仿真性和趣味性，吸引力強，激發學習興趣。目前正在建設單項護理技能子模塊，包括侵入性的基礎護理操作、實驗室和臨床難以反復練習、見習的專科護理操作以及高風險高消耗的護理實驗項目。

2.3 考核測評

考核測評模塊包括了基礎護理學、內科護理學、外科護理學、婦產科護理學、兒科護理學、社區護理學以及急危重癥護理學的內容。針對各項護理操作的重要知識點、關鍵環節和注意事項等，從教學團隊自主設計的題庫中篩選合適的題目，以圖文的形式呈現。學生進行自測自評，即時獲得測評結果以便于學生了解學習效果，及時調整后續學習計劃。

3 V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺的應用效果

(1) 虛實結合，創新護理實驗教學模式。 V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺的建設是將虛擬現實技術引入護理實驗教學的一次有益探索和嘗試。它擺脫了傳統實驗教學在客觀條件方面的限制，成為了護理實驗教學的新平臺，形成了“虛擬仿真模擬練習-實景仿真模擬教學-臨床實習”的新型遞進式實驗教學模式。

(2) 與課程結合，訓練臨床護理思維能力。教學中，將V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺應用到翻轉課堂。根據真實病例設計教學案例，學生通過網絡自主學習案例，教師提供權威參考資料，并在反饋評價中進行詳細解答。教學案例充分考慮護理實踐的特點，注重護理臨床思維的訓練，規范各類操作的正規程序、強調醫護合作和醫護職責的正確分配。訓練學生綜合運用所學知識、技能去解決“病人”的實際問題，有效地培養學生的臨床思維能力。

(3) 保證患者安全，提高臨床護理實踐能力。 V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺的基本界面為統一的模塊化設計，學生只需熟悉一個虛擬操作后即可無障礙地進行全部案例自主學習。醫療情景、診療流程高度仿真、護患交流對白、病人及環境音效均為高仿真實景錄制，病房氣氛逼真，提供給學生沉浸式的病房環境，給予學生一定程度心理壓力，對學生的抗壓能力進

行很好的鍛煉。同時，保障了患者與學生的安全，節省實驗成本，彌補了學生在臨床實習中實踐機會不足，有助于培養學生熟練的技能操作，提高臨床護理實踐能力，為學生向患者提供安全、優質的護理打下堅實的基礎。

4 結 語

國家教育信息化戰略——將教育信息化定位為“改革教育理念和模式的深刻革命”，以促進教育公平，提高質量的有效手段[12-14]。虛擬仿真實驗教學成了研究熱點。應用虛擬仿真技術可以實現實驗室資源共享與利用，更大程度上提高學生的動手能力和創新實踐能力，給醫學教育的發展和改革帶來機遇和動力[15]。另一方面，虛擬仿真實驗平臺的建設是一項涉及教學、管理、技術的系統工作，是一項長期、持續性的工程，需要投入大量的人力、資源和經費。V·Care-護理學虛擬實驗軟件平臺的設計開發過程中也遇到許多問題，部分功能、實驗項目需要進一步完善、開發。后續研究中，我們以護理核心勝任力培養為主線，將V· Care-護理學虛擬實驗軟件平臺進一步建設成為多元化、開放的實驗教學平臺，推進護理學高等教育的發展和改革，推動護理人才培養水平的提高。

[1] Nelson R. Replicating real life: Simulation in nursing education and practice[J]. American Journal of Nursing Reports, 2016, 116(5):20-21.

[2] 教育部高等教育司.關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知.2013.

[3] 曹梅娟,姜安麗.護理本科人才整體勝任力標準框架模型的構建[J].中華護理雜志，2009，44(6):536-538.

[4] 邵英杰.淺析虛擬仿真技術在護理技術教學中的應用[J].衛生職業教育,2012(6)：36-37.

[5] 張 佩，姜秀文，吳廣霞.基于仿真技術的護理專業實踐教學基地的構建[J].齊魯護理雜志，2015(19):114-115.

[6] 康曉鳳,李玉玲,梁 濤，等.護理虛擬仿真實驗中心的建設思路[J].中華醫學教育雜志，2015,35(2):250-252.

[7] 李昌秀,江智霞,樓 婷，等.急危重癥虛擬實驗室的設計與開發[J].中華護理教育, 2014(10):776-779.

[8] 李明霞，范秀珍.基于建構主義理論的護理操作技能教學方法設計[J].護理學雜志，2006,21(1):24-26.

[9] 方 沁．基于Unity和3DV Max的虛擬實驗室三維建模設計與實現[D]．北京：北京郵電大學，2015．

[10] Menard M.Unity游戲開發實戰[M]．史曉明,李強,譯．北京：機械工業出版社，2012.

[11] 于瀟翔，彭月橙，黃心淵，等．基于Unity 3D的道具系統研究與開發[J]．成都理工大學學報(自然科學版)，2014,41(4):523-528．

[12] 劉利民.融合應用扎實推進基礎教育信息化快速發展[J].中國教育信息化，2013(21)：4-6.

[13] 王宇飛.虛擬現實技術及其在實驗教學中的應用[J].教學與管理，2005(1)：88-89.

[14] 劉澤良.發揮虛擬實驗室建設對實驗教學的促進作用[J].實驗技術與管理，2011,28(7)：193-194.

[15] 郁 鵬，萬桂怡．虛擬仿真技術的醫學實驗教學研究[J].實驗室研究與探索，2016,35(11):99-102．