虛擬仿真技術（VR）在高職護理實訓教學中的應用研究

譚維玉 蘭園淞 覃恒 莫啟章 覃華釗 譚軍

【摘要】本文探討虛擬仿真技術（VR）在高職護理實訓教學中的應用效果，以心肺復蘇術（CPR）教學為例，對3個專業732名學生實施教學，考核結果是3個專業的及格率100%，良好率42.86%～83.33%，優秀率5.43%～45.5%，平均分范圍為（79.42±3.83）分～（84.11±6.61）分;調查得到的結果是52.73%的學生喜歡該教學模式、62.57%的學生認為它有利于提高學習興趣、62.16%的學生認為它有利于提高思維能力、59.97%的學生認為它有利于提高記憶、58.33%的學生認為它有利于提高知識應用能力、55.46%的學生認為它有利于提高操作能力;認為VR技術有助于提高學生的學習興趣，提高學生的綜合能力。

【關鍵詞】護理實訓 心肺復蘇術 虛擬仿真技術

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2022）03-0126-05

護理學是實踐性很強的學科，培養學生以實踐能力為主的多種能力是護理教育的重要目標。實訓教學是一個至關重要環節，是培養學生實踐能力、思維能力的主要途徑。單一的傳統護理實訓課堂教學有其優點，但也存在一些弊端，由于其弊端制約著教學質量的提高，需要對其進行改革。虛擬仿真技術（Virtual Reality，VR，以下簡稱VR或VR技術）是采用現代高科技手段生成逼真的視、聽、觸覺一體化的虛擬環境，操作者戴上頭盔，借助手柄，產生如同在真實環境中給患者進行護理操作的感受和體驗。本課題以心肺復蘇術（CPR，以下簡稱CPR）實訓教學為例，探討高職護理實訓課采用VR技術進行實訓教學的應用效果。

一、心肺復蘇術（CPR）實訓內容及評分標準

我國每年登記在冊心臟猝死發病人數為54萬，搶救成功率僅為1%。可見，心臟驟停嚴重威脅人們的生命。研究表明，心臟驟停，未實施CPR，患者每分鐘存活率下降7%～10%。CPR是搶救生命關鍵措施，是每個醫學、護理學生必須掌握的操作之一，也是公民需要掌握的技能之一。因此，CPR是實訓課教學的重要項目之一，需要通過實訓考核衡量學生的掌握程度。CPR考核內容及評分標準是根據美國心臟協會發布的成人技能評估表改編，其中，考核內容由12個項目組成，分別為評估環境（2分）、判斷意識（3分）、判斷脈搏（3分）、判斷呼吸（3分）、呼救（2分）、擺放復蘇體位（2分）、心臟按壓（25分）、清理呼吸道及開放氣道（10分）、人工呼吸（25分）、評估效果（15分）、整理衣物及側頭（5分）、按時完成（5分）。

二、虛擬仿真技術（VR）系統評價方式概述

VR技術系統評價與常規的訓練系統評價相比，VR系統對學生的操作技能能進行實時評分、終末評分。比如，A同學和B同學雖然進行同一練習，但當他們練習完一次CPR后，他們的步驟、提示率、準確率、解剖知識、操作時間的評價是完全不一樣的。如果A同學操作步驟準確（評估環境→判斷意識→判斷脈搏→判斷呼吸→呼救→擺放復蘇體位→心臟按壓→清理呼吸道及開放氣道→人工呼吸→評估效果→整理衣物及側頭）、提示少（不需要系統提示，就能操作并順利進入下一個步驟，如評估環境后就判斷意識，輕拍雙肩等）、準確率高（如按壓的部位、頻率準確）、解剖知識（如氣道開放到位）、時間短（能在3.5分鐘內完成），綜合能力好，那么系統打分高，可達90多分。如果B同學操作步驟生疏、需要系統提示（如每一步都依靠系統提示才知道下一個步驟是什么，甚至系統提醒一次后，還在思考該做什么。如按壓手柄圓盤，到達患者身邊，等系統提示“請評估環境”，才知道要評估環境;評估環境后，等系統提示“請判斷意識”后，才判斷意識，或需要思考后判斷意識）、準確率低（如按壓的部位、頻率不準確，需要思考，反復嘗試才做對）、解剖知識（如氣道開放不到位）、時間長（超過3.5分鐘才完成），綜合能力差，那么系統就打分低，如60分。同時，它還能啟發學生思考。學生一旦操作錯誤系統將無法進行下去，如在CPR練習中，如果胸外心臟按壓不對，那么就做不下去，學生需要思考清楚才能接著做。系統顯示的分值隨著時間的延長慢慢下降，甚至降到0分，迫使學生及搭檔快速地對現狀進行評估和思考，反復嘗試直到正確，然后快速執行下一步操作。這樣反復摸索，加深學生操作印象，增強熟練度。學生在思考過程中也開拓了思路。這些設計有助于培養學生自主學習能力、思維能力、信息檢索能力、合作能力、評估和干預能力、應激處理能力、知識應用能力、操作能力等。除此之外，系統還會對學生平時練習進行追蹤評價，為學生的總實訓操作成績評價提供數據參考，使學生了解自己在操作中存在的不足之處，鞭策自己加強練習、提高操作技能。

三、運用虛擬仿真技術（VR）開展混合教學實驗過程

本項目選取18級助產1—2班、護理（2+3）1—3班、護理9—15班3個專業732名學生實施VR技術混合教學，具體分為四個階段。

階段一，課前教師培訓階段。VR公司工程師對VR系統進行檢測，對任課教師、VR技術管理員進行培訓。

階段二，課前準備階段。該階段主要使學生熟悉心肺復蘇術的操作流程。以班級為單位，每個班分為2組，每次1組，每2個學生共用一個工位。上課前，學生按預約時間到VR實訓室進行預習，VR技術管理員對學生進行基本技術指導，如頭盔、手柄的使用，打開電腦系統的“混合現實門戶”畫邊界等。步驟如下：

1.學生登錄VR教學系統練習模塊，以心肺復蘇為例，選擇心肺復蘇術進入模擬真實環境界面。出現心肺復蘇場景“有一位先生在公園散步突然倒地”，學生摁大圓盤，出現藍色拋物線對著患者，按扳機，便到患者身邊，然后根據系統指示進行仿真操作練習。

2.學生根據提示操作。學生在操作中系統及時打分，學生及時了解自己操作的準確性。學生若操作錯誤，則不能進入下一步操作。比如，檢查頸動脈，如果手觸摸患者頸部的位置不對，那么手柄不會震動，操作無法進行下去。該步驟鍛煉學生觀察和思考能力、自主學習能力、信息檢索能力、合作能力。

3.操作評價。學生操作結束后，系統會對學生的操作過程進行綜合評價，如步驟、提示率、操作時間、準確率、解剖知識等。學生從中了解自己哪方面存在缺陷，使學生帶著問題進入課堂學習。

階段三，實訓課堂教學實施階段。經過預習之后，學生已經比較熟悉操作方法，因此在課上主要以學生練習為主，教師只需在旁邊指導，并抽查了解學生的操作情況和進行點評。具體方法如下：

1.學生操作演示。抽查一個學生操作（學生自愿報名或隨機抽查），學生根據CPR的操作流程進行演示。以心肺復蘇步驟為例，即評估現場環境——判斷意識——檢查頸動脈搏動及自主呼吸——呼救——將患者置于復蘇體位——胸外心臟按壓30次——清理呼吸道及開放氣道——人工呼吸2次——完成5個循環CPR——判斷復蘇效果——復蘇后整理——結束操作。演示結束，老師提問，觀看的學生或演示者搶答，老師點評。對關鍵的某個動作，必要時老師示范。如示范按壓姿勢，讓學生觀看雙膝打開的距離，使學生準確掌握按壓姿勢，對錯誤的姿勢進行糾正，對個別學生進行輔導。在這個過程中，教師根據學生個人的操作情況，讓學生交流和討論，并鼓勵學生分析、思考。最后學生發表個人意見，教師點評。

2.小組練習。每2～3人為1組，進行小組練習。在規定時間內，每人練習完一次。之后，學生彼此指出不足之處，吸收彼此的優點。教師巡視，對學生進行個性化指導。

3.再次抽查學生。每個學生練習完一次后，老師抽查2個學生進行操作（學生自愿報名或老師隨機抽查），要求在3.5分鐘內完成，超時停止操作。教師提問，學生搶答，老師點評。

階段四，課后提升階段。學生預約VR實訓室練習，并到實訓室進行練習。

四、運用虛擬仿真技術（VR）開展混合教學實驗結果

（一）結果檢測手段

為了更好地了解運用VR技術開展教學的實踐情況，筆者對教學結果進行檢測，以便進行更客觀的評價。課題組成員共同研究，編制“VR技術混合教學評價問卷”，并參照《廣西55項臨床護理技術操作標準》制定評分標準、考核時間。進行實訓期末考核，并按照“多階段形成性評價+終結性評價”進行評分：平時分40%（課前+課中+課后線上線下打分評價）+期末考核60%。之后進行問卷調查。采用SPSS20.0統計軟件對數據進行分析，計數資料用百分率（%）表示;學生成績用均數±標準差（x±s）進行統計描述，組間比較用方差分析;成績等級分布比較用秩和檢驗，以P<0.05為統計學有差異。

（二）檢測結果

1.實訓成績。表1為3個專業學生心肺復蘇的實訓成績。

從表1可知，在CPR考核中，護理、護理（2+3）和助產3個專業12個班的學生732人，成績均≥60分，及格率高達100%，達到人人過關的教學目標，良好為42.86%～83.33%，優秀達5.43%～45.5%。平均最低79.42±3.83分，最高84.11±6.61分。其中，及格（60—75分）220人，良好（76—85分）380人，優秀（86分及以上）132人，除了護理專業平均分（79.42±3.83分）低于80分，其余兩個專業的平均分均高于80分。護理（2+3）和助產專業平均分與護理專業平均分比較，X2=4.899，P<0.01，差異具有統計學意義。整體來說，學生成績分布在良好及其以上較多。可見，VR技術混合教學效果好。

2.學生反饋。表2為學生對VR教學的反饋情況。

從表2可知，439名（59.89%）學生認為VR技術混合教學值得推廣。386名（52.73%）學生喜歡VR技術教學、458名（62.57%）學生認為有利于提高學習興趣，由此可見，學生對該教學手段和教學模式的接受程度達到一半以上。在提高技能方面，VR技術能提供虛擬環境，學生戴上頭盔，就能看到一個虛擬的環境：一位先生在公園散步突然倒下。借助手柄，按壓圓盤，出現藍色拋物線;按扳機，便到患者身旁，開始搶救，直觀操作。（1）439名（59.97%）學生認為它有利于記憶。在操作VR技術模塊的過程中，學生如果做不對，那么就無法繼續。例如，開放氣道時，要求用仰面舉頦法開放氣道，使患者耳垂與下頜骨連線垂直于地面，如果耳垂與下頜骨連線不垂直于地面，那么就無法繼續，這就需要學生思考并糾正。（2）455名（62.16%）學生認為它有利于提高思維能力。學生先在線上VR技術系統中練習CPR操作，掌握了CPR操作步驟，然后結合線下實訓室進行學習、練習，在高仿真模型人上練習。比如，進行人工呼吸時，要求采用仰面舉頦法開放氣道，左手小魚際肌壓住患者前額，左手拇指及食指捏緊患者鼻孔，口包嚴患者口周。吹氣1次后左手拇指及食指松開患者鼻孔，吹氣時將頭偏向一側換氣并觀察患者胸廓起伏。同法吹氣第2次，吹氣過程中須保持氣道開放。學生真正體驗了實際操作過程。（3）406名（55.46%）學生認為它有利于提高操作能力。學生線下練習時，借助高仿真CPR模型人及系統軟件，可以判斷操作的準確率。（4）402名（54.92%）學生認為有利于提高評估和干預能力。在線下教學時，教師有充足的時間引導學生跟患者溝通的方法，更好地培養和提高學生的評估能力與干預能力。（5）346名（47.27%）生認為有利于提高溝通能力。可見，VR技術混合教學在一定程度上能提高學生綜合能力的。大力發展虛擬仿真技術是實訓教學的一個主要發展方向，VR技術虛擬臨床情景，打破時間和空間限制，方便學生進行學習和訓練。它將虛擬與現實進行無縫對接，有效地提高教學質量。上學期，學院開始把VR技術應用于高職護理實訓教學中，這種技術操作直觀、安全、便于記憶，能較好地拓寬學生視野，增加臨床經驗，有利于培養學生臨床思維能力，提高教學質量。

結論是，439名（59.89%）學生認為VR技術混合教學值得推廣，386名（52.73%）學生喜歡VR技術教學，458名（62.57%）學生認為有利于提高學習興趣，439名（59.97%）學生認為有利于記憶，455名（62.16%）學生認為有利于提高思維能力，406名（55.46%）學生認為有利于提高操作能力，402名（54.92%）學生認為有利于提高評估和干預能力，346名（47.27%）生認為有利于提高溝通能力。

五、教學反思

改變教學模式，推廣應用VR技術混合教學模式是一種比較好的辦法。例如CPR，學生預約VR實訓室預習CPR操作。VR系統提供虛擬仿真環境，彌補傳統實訓室的不足。學生戴上頭盔，打開系統，就能在虛擬情境中給患者進行心肺復蘇急救技術CPR操作，感受、體驗搶救心臟驟停患者的過程，激發學生學習CPR的興趣。練習版有提示，學生可以根據系統提示進行操作，但系統只提示大點，如心臟按壓，只提示心臟按壓，未提示怎么按壓，需要學生思考。如果按壓不對，那么操作無法繼續，只能停留在心臟按壓這個步驟。這就要求學生必須記住基本的理論與技術才能進行實訓。又比如，清理呼吸道及開放氣道，學生需要反復思考、嘗試才做對，這樣能更好地加深學生的印象，較快掌握CPR操作流程和技術。需要注意的一點是，VR技術提供的是虛擬的操作，并非真實操作。比如，心臟按壓的按壓方法，要求：打開雙膝跪地，身體中線對齊患者兩乳連線;雙掌重疊，十指互扣，手指翹起，兩臂垂直于患者身體進行按壓;按壓深度為5～6cm，按壓頻率為100～120次/分。如果操作正確，那么系統會給出適當的評價和提示，讓學生能較快地找到心臟按壓發力點等。但是學生在虛擬場景中熟練掌握的操作手法不一定能在現實中應用，因為這跟真實的心臟按壓還是有所不同，特別是按壓的力度，在虛擬仿真實驗中是無法體驗的，學生還需要到傳統實訓室練習，才能真正掌握。也就是說，運用這個教學技術的好處是先讓學生在線上掌握CPR操作流程，以便在線下對高仿真模型人進行練習時，能較快地找到感覺，更好更快地掌握CPR操作流程和技能，但不能用這個教學模式完全代替傳統的實訓教學方式。

VR技術嚴格來說還不是很完善，在使用過程中偶爾會出現系統不穩定現象，表現在：（1）頭盔超出操作區域時，無法進行CPR練習。（2）操作的區域劃不好，操作過程會出現邊界丟失現象。表現為患者隨著操作者走動而移動、雙手未顯示或雙手接觸不到患者，無法進行正常操作，這會直接影響學生情緒、學習效果。建議VR技術工程師定期對VR系統進行升級、維護、維修，保持VR系統的穩定性，保障穩定的虛擬仿真學習環境。

VR系統模塊開發費用較高，并需要不斷完善硬件設施、軟件設計、內容生成、網絡傳輸等，后期還需要系統維護、更新、管理及頭盔更換等，維護和使用的費用較高，影響VR技術的推廣。建議提高VR技術，降低研發成本，以便提高VR技術使用規模，促進VR技術可持續發展。因此，建議虛擬仿真技術編程工程師與臨床專家、高校教師深度合作，共同完善VR內容和技術，以滿足教學需求。

綜上所述，VR技術混合教學有助于提高學生的學習興趣，提高學生的綜合能力。但由于是初次試行，因此還存在諸多問題需要解決。雖然技術設備成本較高，要想普及還存在一定的困難，但總的說來，它能與傳統的實訓教學模式相配合，具有很高的應用價值。

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注：本文系2019年度廣西職業教育教學改革研究項目（VR技術在高職護理實訓教學中的應用研究與實踐，編號：GXGZJG2019B105）成果之一。

作者簡介：譚維玉，碩士研究生，副主任護師，研究方向為護理教育;譚軍，通訊作者，碩士研究生，講師，研究方向為讀者服務及閱讀推廣。

（責編 盧建龍）