基于Web of Science護(hù)理教育領(lǐng)域虛擬現(xiàn)實研究的知識圖譜分析

劉蓓蓓,陳文清

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第三醫(yī)院,廣東 510000

虛擬現(xiàn)實(virtual reality,VR)是指借助各種現(xiàn)代科技手段創(chuàng)造的集視、聽、觸覺于一體的虛擬環(huán)境,讓學(xué)習(xí)者產(chǎn)生身臨其境的感受,給予全方位的學(xué)習(xí)體驗,具有安全、重復(fù)、不受時間和空間限制、經(jīng)濟(jì)成本效益等特點[1]。虛擬現(xiàn)實教育歷經(jīng)30余年,已成為全球各國發(fā)展核心素養(yǎng)的重要戰(zhàn)略。北美和歐洲等國家從教育層面提出將虛擬現(xiàn)實作為推動教育改革的重要技術(shù)。近年來,我國虛擬現(xiàn)實教育進(jìn)入發(fā)展階段。2018年教育部發(fā)布《關(guān)于開展國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)工作的通知》,堅持“以能力為先”的人才培養(yǎng)理念,通過虛擬仿真實驗教學(xué)項目助推高等教育教學(xué)變革和質(zhì)量提升[2]。虛擬現(xiàn)實在醫(yī)學(xué)和護(hù)理教育中發(fā)揮的優(yōu)勢日益凸顯。本研究旨在繪制國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實科學(xué)知識圖譜,對該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、熱點和前沿趨勢進(jìn)行分析和預(yù)測,以期為國內(nèi)的實踐和發(fā)展提供可供參考的計量學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

本研究數(shù)據(jù)來源于Web of Science(WOS)核心合集,采用主題詞檢索方式,虛擬現(xiàn)實檢索詞為:"virtual reality" OR "VR" OR "virtual simulation" OR "virtual patient" OR "reality-virtuality continuum" OR "virtual technology" OR "virtual environment" OR "virtual situation" OR "immersive simulation" OR "screen-based simulation" OR "web-based simulation" OR "serious game" OR "head mounted display" OR "HMD";教育檢索詞為:"education" OR "educational" OR "training" OR "learning" OR "student";學(xué)科領(lǐng)域為Nursing。檢索時限為2012年1月—2022年1月,語種為英文,文獻(xiàn)類型:article,最終得到519篇文獻(xiàn)。研究借助CiteSpace 5.8.R3軟件,對樣本文獻(xiàn)進(jìn)行合作機(jī)構(gòu)、作者、關(guān)鍵詞及文獻(xiàn)共被引等可視化分析,直觀展現(xiàn)國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究的現(xiàn)狀、熱點與趨勢。

2 結(jié)果

2.1 發(fā)文量

通過觀察每年發(fā)文量可直觀反映研究領(lǐng)域發(fā)展概況,這是衡量領(lǐng)域研究熱度的重要指標(biāo)。本研究顯示每年發(fā)文量呈不斷上升趨勢,2012年—2019年論文數(shù)量增幅平緩;2020年論文數(shù)量增加開始明顯,為2019年發(fā)文量的1.67倍;2021年論文數(shù)量突增,為2020年發(fā)文量的1.87倍,占總文獻(xiàn)量的26.59%。詳見圖1。國外護(hù)理教育領(lǐng)域?qū)μ摂M現(xiàn)實的研究熱度大增,得到學(xué)者的高度關(guān)注。

圖1 國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究發(fā)文量

結(jié)合時間背景分析,自2019年末全球新型冠狀病毒感染以來,在線遠(yuǎn)程教育承擔(dān)起了史無前例的“停課不停學(xué)”重任。但是,即在線教學(xué)解決了基本教學(xué)需求之后,還能否實現(xiàn)同面對面教學(xué)相當(dāng)甚至更優(yōu)的教學(xué)效果?基于二維網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的在線教育似乎遇到了瓶頸,而能夠?qū)崿F(xiàn)多終端三維沉浸式感知環(huán)境的多通道體驗式交互的虛擬現(xiàn)實技術(shù)則可以重塑在線教育,從根本上改變遠(yuǎn)程教育的學(xué)習(xí)場域與教學(xué)方法。虛擬現(xiàn)實可以在沒有教師的情況下提供非接觸式學(xué)習(xí),通過提供客觀和即時的虛擬指導(dǎo)反饋。在偏向表現(xiàn)、操作型在線課程的開發(fā)中應(yīng)用潛力巨大,因此,可以預(yù)見,在未來一段時間內(nèi)虛擬現(xiàn)實在護(hù)理教育中的應(yīng)用研究將會繼續(xù)呈現(xiàn)增長態(tài)勢。

2.2 研究機(jī)構(gòu)

從國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究發(fā)文機(jī)構(gòu)的合作網(wǎng)絡(luò)圖譜機(jī)構(gòu)名稱可以發(fā)現(xiàn),該領(lǐng)域研究的主要力量集中在高校。標(biāo)簽字體越大,代表機(jī)構(gòu)發(fā)文量越多。發(fā)文量≥10篇的機(jī)構(gòu)按照降序排列分別為:瑞爾森大學(xué)(18篇)、百年理工學(xué)院(16篇)、圣保羅大學(xué)(12篇)、蒙納士大學(xué)和女王大學(xué)(各11篇)、渥太華大學(xué)(10篇),說明這些高校在虛擬現(xiàn)實研究領(lǐng)域具有很高造詣,國內(nèi)學(xué)者可以有目標(biāo)性地進(jìn)行交流學(xué)習(xí)。中介中心性排名居前4位且>0.03的機(jī)構(gòu)為Univ Sunshine Coast(陽光海岸大學(xué))、Federat Univ Australia(澳大利亞聯(lián)邦大學(xué))、Boise State Univ(博伊西州立大學(xué))、Monash Univ(蒙納士大學(xué)),表示這些機(jī)構(gòu)在溝通和連接其他機(jī)構(gòu)中起到橋梁作用。詳見圖2。

圖2 國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

2.3 研究作者

表1 國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究作者發(fā)文量排名居前16位作者分布

從作者合作聯(lián)系情況來看,已形成若干個凝聚力較強(qiáng)的群體,并維系著較穩(wěn)定的合作關(guān)系;其他學(xué)者大多數(shù)處于獨立狀態(tài),作者節(jié)點密度為0.005 7,說明該領(lǐng)域作者合作關(guān)系較稀疏。以Verkuyl M為主的研究群體廣泛研究了虛擬現(xiàn)實課程學(xué)生不同反思類型的設(shè)計、對比及效果分析,在學(xué)生反思領(lǐng)域進(jìn)行深入剖析。其他合作群體暫未形成深耕的研究方向。詳見圖3。

圖3 國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究作者合作網(wǎng)絡(luò)圖譜

2.4 關(guān)鍵詞

2.4.1 高頻關(guān)鍵詞

關(guān)鍵詞是高度提煉文獻(xiàn)研究內(nèi)容的名詞性術(shù)語,通過考察某一研究領(lǐng)域文獻(xiàn)的關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次,以此反映該領(lǐng)域的研究熱點。數(shù)據(jù)文獻(xiàn)共有關(guān)鍵詞351個,頻次≥15次的高頻關(guān)鍵詞有20個(見表2)。對同義關(guān)鍵詞進(jìn)行合并后,按頻次進(jìn)行排序。排名居第1位的是education,頻次93次,首次出現(xiàn)于2012年,中介中心性0.11;頻次居第2位至第5位的關(guān)鍵詞分別是:nursing education、student、simulation、virtual reality、virtual simulation,這些關(guān)鍵詞出現(xiàn)頻次高與本研究的檢索策略有關(guān),也是本研究的基礎(chǔ)。

表2 國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究高頻關(guān)鍵詞(頻次≥15次)

從時間維度來看,對關(guān)鍵詞首次出現(xiàn)年份進(jìn)行統(tǒng)計,并按照頻次高低排序。2012年的研究熱點包括教育、護(hù)理教育、學(xué)生、模擬/仿真、照護(hù)、技能、護(hù)士、策略、虛擬病人、健康,所涉及的領(lǐng)域較為廣泛;從2013年開始,研究熱點聚焦在影響、體驗、環(huán)境、健康照護(hù)4個方面;2014年研究熱點圍繞虛擬現(xiàn)實和有關(guān)技術(shù)開展;2015年重點關(guān)注虛擬現(xiàn)實對知識和表現(xiàn)的影響;2016年研究熱點關(guān)注新的虛擬現(xiàn)實技術(shù),如虛擬仿真和嚴(yán)肅游戲。中心性排名居前3位的是:care、impact、management,說明照護(hù)、影響、管理在連接不同關(guān)鍵詞時起到了重要的中介作用。

2.4.2 關(guān)鍵詞聚類

經(jīng)LLR算法對關(guān)鍵詞進(jìn)行聚類,圖譜中共顯示17個聚類,見圖4。模塊值(modularity,Q值)和平均輪廓值(silhouette,S值)為評價聚類結(jié)果的主要指標(biāo)。本研究中Q值=0.803 2>0.3,趨近于1,說明聚類結(jié)果具有顯著性。S值=0.939 5>0.7,表示每個聚類內(nèi)的成員具有高同質(zhì)性,聚類結(jié)果具有可信度。聚類標(biāo)簽#0～#16表示聚類的大小,#0為最大聚類,所含文獻(xiàn)數(shù)量最多,以此類推,#16為最小聚類。

圖4 國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究關(guān)鍵詞聚類圖譜

2.4.2.1 虛擬現(xiàn)實類型及定義

在國外護(hù)理教育中應(yīng)用較為廣泛的虛擬現(xiàn)實技術(shù)包括3種類型:①基于計算機(jī)平臺的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),學(xué)習(xí)者通過計算機(jī)屏幕來觀察虛擬界面,并能利用鼠標(biāo)、觸摸設(shè)備或控制器等工具與虛擬現(xiàn)實情境進(jìn)行交互;②沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),頭盔裝置通過視覺和聽覺刺激提供沉浸感,觸覺裝置模擬現(xiàn)實世界的觸覺,如佩戴觸覺感覺手套模擬導(dǎo)尿過程[3]、利用腕力反饋模擬導(dǎo)管插入阻力[4];③嚴(yán)肅游戲,是指那些主要不是為了娛樂,而是為了一個明確和深思熟慮的教育目的而設(shè)計的游戲。從聚類標(biāo)簽“computer simulation””virtual simulation””virtual reality”“ serious game”可發(fā)現(xiàn),不同學(xué)者對虛擬現(xiàn)實的理解和定義不完全相同,目前對虛擬現(xiàn)實尚無統(tǒng)一定義。隨著相關(guān)術(shù)語數(shù)量的不斷增長和發(fā)展,對虛擬現(xiàn)實精確定義的需求越來越迫切[5]。有學(xué)者建議,要從3個方面對虛擬現(xiàn)實技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)描述,包括保真度水平(高、中或低)、虛擬仿真是否為交互式或沉浸式,病人的身體形態(tài)(病人模型或由計算機(jī)生成的化身)[6]。通過闡述更多的細(xì)節(jié),可以了解技術(shù)設(shè)計組件,并衡量這些與學(xué)習(xí)者效能的相關(guān)性,提高研究的嚴(yán)謹(jǐn)性。

2.4.2.2 應(yīng)用領(lǐng)域

主要探討國外虛擬現(xiàn)實在護(hù)理教育領(lǐng)域應(yīng)用場景。①根據(jù)教育目標(biāo)將場景分類。獲得程序性知識或技能,如導(dǎo)尿[3]、傷口換藥[7]、正確使用個人防護(hù)裝備[8]等;應(yīng)急演練,訓(xùn)練學(xué)習(xí)者的綜合能力,包括知識、技能、自信、行為表現(xiàn)等[9-10];素質(zhì)培養(yǎng),如溝通技能、臨床推理能力、文化共情能力、跨專業(yè)合作實踐能力等[11-14]。②創(chuàng)造學(xué)習(xí)體驗。通過虛擬醫(yī)院,了解醫(yī)院的空間結(jié)構(gòu)和內(nèi)部環(huán)境,以及護(hù)士一天的日常工作[15];在進(jìn)入臨床危重癥區(qū)受限的情況下,虛擬現(xiàn)實給予護(hù)生一個安全的臨床實習(xí)體驗[16];通過讓學(xué)習(xí)者遭受癡呆癥折磨的生活體驗,以教授其同理心。③對病人及照顧者的健康指導(dǎo)。如解決兒童肥胖問題[17]、教授和強(qiáng)化癌癥、心力衰竭老年人關(guān)鍵癥狀的自我管理策略[18-20]、為癡呆病人照顧者提供咨詢和健康教育[21]。

2.4.3 突變詞

通過突發(fā)性探測,得到突變詞信息圖。突變詞表示在短時間內(nèi)受到大量關(guān)注,突然變成熱點,對前沿研究具有潛在影響的熱點因素。強(qiáng)度越大,表示突變程度越強(qiáng),成為研究前沿的可能性越大。紅色線條表示突變開始和結(jié)束的年份。大致可分為3個時期,第1個階段為2012年—2015年,范圍集中在第二人生和技術(shù);第2個階段為2016年—2019年,聚焦在學(xué)生;第3個階段以2021年為始,虛擬仿真和虛擬學(xué)習(xí)是當(dāng)前國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的研究前沿。詳見圖5。

圖5 國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究突變詞信息

2.5 文獻(xiàn)共被引

2.5.1 高被引文獻(xiàn)與聚類

在科學(xué)研究中,學(xué)者通過互相引用來顯示學(xué)科之間知識流動的方向。研究前沿代表學(xué)科最新的發(fā)展?fàn)顩r,其相應(yīng)的引文則是該學(xué)科的研究基礎(chǔ)。文獻(xiàn)共被引分析產(chǎn)生476個節(jié)點、1 091條連線,形成16個聚類。節(jié)點大小(即半徑)代表文獻(xiàn)被引用的頻次,節(jié)點越大說明被引次數(shù)越多。兩節(jié)點之間連線的顏色表示共被引第一次發(fā)生的年份,顏色越深代表共被引出現(xiàn)時間越早,顏色越淺則相反。詳見圖6。圖中左側(cè)標(biāo)簽顯示的是國外2012年—2022年護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究領(lǐng)域被引次數(shù)排名居前10位的文獻(xiàn)。節(jié)點內(nèi)紅色部分代表突現(xiàn)引文,是指該文獻(xiàn)的引用量在時間維度上出現(xiàn)突然增加,突現(xiàn)性高的文獻(xiàn)表示在相應(yīng)時間區(qū)間內(nèi)受到較多的關(guān)注,一定程度上代表該學(xué)科在相應(yīng)時間區(qū)間里的研究熱點。

圖6 國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究高被引文獻(xiàn)和聚類圖譜

2.5.2 文獻(xiàn)被引次數(shù)

被引次數(shù)最高文獻(xiàn)《INACSL standards of best practice:simulationSM simulation design》,是2016年由國際臨床仿真學(xué)習(xí)護(hù)理協(xié)會發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)化仿真設(shè)計最佳實踐標(biāo)準(zhǔn),包含需求評估、構(gòu)建教學(xué)目標(biāo)、仿真形式、設(shè)計場景、使用各類型的仿真技術(shù)、保持以參與者為中心的促進(jìn)方法、學(xué)習(xí)前后的復(fù)盤、多方評價、準(zhǔn)備材料、預(yù)實驗等11項標(biāo)準(zhǔn)[22],對虛擬仿真設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。有效的設(shè)計不僅促進(jìn)結(jié)果的一致性,且能提升整體價值。《Clinical virtual simulation in nursing education:randomized controlled trial》被引次數(shù)排名居第2位,該隨機(jī)對照試驗結(jié)果顯示,在護(hù)理教育中應(yīng)用臨床虛擬仿真,可提高學(xué)習(xí)初期和2個月后的知識保留率以及學(xué)習(xí)滿意度[23]。被引次數(shù)排名居第3位的《Virtual versus face-to-face clinical simulation in relation to student knowledge,anxiety,and self-confidence in maternal-newborn nursing:a randomized controlled trial》,通過比較2種虛擬仿真技術(shù)在母嬰護(hù)理教學(xué)中的應(yīng)用效果,發(fā)現(xiàn)學(xué)生知識和自信心改變并無統(tǒng)計學(xué)意義,提示實踐中需慎重考慮臨床仿真教學(xué)成本和收益風(fēng)險比[24]。

現(xiàn)對具有高突現(xiàn)性聚類進(jìn)行闡述,聚類#0被引居前3位的文獻(xiàn),Shandra和Kidd主要考察2nd-life在護(hù)生教學(xué)、多學(xué)科教育中的應(yīng)用效果[25-26];Foronda聚焦虛擬仿真對護(hù)生溝通技能的影響[27]。排名居前3位的施引文獻(xiàn)也是考察虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用研究,但所涉及的技術(shù)包括vSIM、gaming等,且設(shè)計場景更為豐富,如處理病人病情惡化[28]、災(zāi)害分類[29]及兒科領(lǐng)域[30]。聚類#1被引居前2位的文獻(xiàn)研究主要探討護(hù)理教育虛擬仿真的特點及效能[31-32];排名居前3位的文獻(xiàn)討論開發(fā)更多的應(yīng)用場景,如替代真實臨床體驗[33]、加深對疾病知識的正確認(rèn)知[34]、運用復(fù)盤的有意義學(xué)習(xí)[35]。聚類#4被引居前3位文獻(xiàn)主要探索網(wǎng)絡(luò)仿真[36]、虛擬病人[37]、仿真學(xué)習(xí)的應(yīng)用[38];排名居前3位施引文獻(xiàn)研究面對面仿真和電子仿真[39]、行動過程分析評估學(xué)生處理病人病情惡化能力[40]以及嚴(yán)肅游戲的教育價值[41]。詳見表3。

表3 國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究被引次數(shù)排名居前10位的文獻(xiàn)

2.5.3 突變文獻(xiàn)

突現(xiàn)強(qiáng)度排名居第1位的文獻(xiàn)是Padilha JM的2019年的研究,主要探討臨床虛擬仿真對學(xué)習(xí)者的影響[23],其突現(xiàn)開始于2020年,直至2022年,說明該文獻(xiàn)在未來將持續(xù)受到關(guān)注。最后4篇突現(xiàn)文獻(xiàn)也是該領(lǐng)域當(dāng)前的熱點論文[22,32,42-43],對后續(xù)的研究實踐具有參考價值。詳見圖7。

圖7 國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究突變文獻(xiàn)信息圖

3 討論

3.1 熱點

高頻關(guān)鍵詞是反映研究領(lǐng)域熱點的重要指標(biāo),高中心性關(guān)鍵詞在整個知識網(wǎng)絡(luò)中具有橋梁中介作用。從前面的分析可知,近年來,國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究主要圍繞學(xué)習(xí)者知識、技能、表現(xiàn)、體驗、健康照護(hù)及虛擬現(xiàn)實技術(shù)類型等多個熱點進(jìn)行。虛擬現(xiàn)實技術(shù)巧妙地融合視、聽、觸覺,學(xué)習(xí)者通過清晰地觀察可視化模型,加深對抽象知識的理解和掌握。護(hù)理學(xué)專業(yè)具有較強(qiáng)的實踐性,傳統(tǒng)教學(xué)手段缺失互動和立體感,難以給予學(xué)習(xí)者高效指導(dǎo)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)使技能操作訓(xùn)練過程更具真實性和反饋性,且可反復(fù)練習(xí),為學(xué)習(xí)者提供了一個安全的環(huán)境。通過模擬不同場景,沉浸式體驗促使學(xué)習(xí)者學(xué)會觀察、分析、判斷、決策和團(tuán)隊協(xié)作意識,以培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的綜合能力。虛擬現(xiàn)實技術(shù)憑借其獨特的優(yōu)勢在護(hù)理教育各方面展示出廣闊的應(yīng)用前景,但虛擬現(xiàn)實尚處于起步階段,其設(shè)計方面仍存在不足,如大部分虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)缺乏理論框架指導(dǎo)[44],關(guān)于課程提供的內(nèi)容、學(xué)習(xí)者參與程度及性質(zhì)描述有限[6],使用專用設(shè)備導(dǎo)致暈動癥及其他不良反應(yīng)[9],成癮、隱私被侵犯等倫理隱患[45-46]。因此,與之匹配的平臺標(biāo)準(zhǔn)研制和教學(xué)設(shè)計理論建構(gòu)、教學(xué)資源體系、教學(xué)組織模式亟待開發(fā)。

3.2 趨勢

CiteSpace通過突現(xiàn)詞探測算法考察詞頻的時間分布,依靠詞頻的變化來確定學(xué)科的研究前沿。突現(xiàn)詞的突現(xiàn)程度越高,越能代表該時期內(nèi)最新的研究動態(tài)及其發(fā)展趨勢。結(jié)合前面的突現(xiàn)詞分析,虛擬仿真和虛擬學(xué)習(xí)在2021年成為國外護(hù)理教育領(lǐng)域的重點與前沿,并持續(xù)突變至2022年,這說明虛擬仿真和虛擬學(xué)習(xí)仍是未來的研究趨勢。本研究突現(xiàn)詞的突現(xiàn)時間都比較短,基本為2～3年的時間,說明國外護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實研究領(lǐng)域主題豐富、內(nèi)容多樣、迭代速度快。

目前在線教育效果不甚理想,主要停留在淺層學(xué)習(xí)上,無法促使學(xué)習(xí)者在情感、行為和認(rèn)知上的有效參與并形成深度學(xué)習(xí)。在未來,需抓住5G契機(jī),深化虛擬學(xué)習(xí),通過虛擬仿真教育打造在線深度學(xué)習(xí)共同體構(gòu)建。在虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)可通過遠(yuǎn)程互動和信息融合打破時間、空間限制,促進(jìn)校際間學(xué)習(xí)者的溝通與交流,調(diào)動學(xué)習(xí)者的情感參與、行為參與和認(rèn)知參與,最終促進(jìn)深度學(xué)習(xí)共同體形成。

4 小結(jié)

本研究分析了近10年國外護(hù)理教育虛擬實現(xiàn)研究的現(xiàn)狀、熱點和趨勢,并縱深剖析此領(lǐng)域的基礎(chǔ)與前沿文獻(xiàn)。當(dāng)前該領(lǐng)域文獻(xiàn)數(shù)量呈上升趨勢,并形成多個研究熱點,可見虛擬現(xiàn)實研究正經(jīng)歷著從工程技術(shù)領(lǐng)域向人文社會領(lǐng)域的融合過程,打通學(xué)科邊界進(jìn)而構(gòu)建交流平臺,促進(jìn)護(hù)理人文學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略落地,為提升整體護(hù)理教育質(zhì)量貢獻(xiàn)力量。但本研究未納入國內(nèi)相關(guān)研究,未能全方位呈現(xiàn)護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實發(fā)展?fàn)顩r是本研究的局限性,今后將進(jìn)一步擴(kuò)大文獻(xiàn)檢索范圍,概覽領(lǐng)域全貌。在護(hù)理教育虛擬現(xiàn)實的研究上,本研究初衷是借助國外數(shù)據(jù)研究拋磚引玉,為以后開展相關(guān)研究和實踐提供一些線索與思考。