虛擬現實技術應用于護理教學的研究進展

胡敏 張代英 丁玉輝 梁瑞晨(綜述)

西南醫科大學附屬醫院，瀘州 646000

虛擬現實(VR)〔1〕技術是計算機通過高清分辨、三維制圖和傳感交互的技術生成的三維虛擬世界，操作者利用鍵盤、鼠標等設備進入虛擬場景，輔助頭戴式頭盔，手持遙控等傳感設備，在視覺、聽覺、觸覺等感官的刺激下身臨其境地感知虛擬世界并在其中完成相應的操作。VR技術利用雙眼接收不同圖像，使操作者因接收的視覺深度不同而獲得立體感。VR技術通過陀螺儀及重力感應器等元件配合頭部和眼球的追蹤，操作者可根據自身運動而改變虛擬視場，以使操作者在虛擬環境中擁有強烈的沉浸感〔2〕。有研究發現，Morton設計研發第一臺“仿真模擬器”，盡管因為當時技術的限制，未能投入市場，但開啟人們對VR技術的探索之行〔3〕。隨后幾十年伴隨著計算機的飛速發展，VR技術也逐步走進人們的視野，以其特有的身臨其境般的沉浸感且實現了人與虛擬現實系統之間的自然交互作用而深受人們追捧。VR技術的便攜式體驗，從無到有、從有到優，引起人們廣泛關注、探索和運用。

在目前的護理教學中，多以理論教授、臨床帶教實踐為主。傳統的理論教學模式都是以教為主，護生獲取概念、原理和知識框架只能依靠教師的講解。理論知識通常以PPT講解的形式呈現給護生，細枝末節很難生動形象地傳遞給護生。臨床帶教中也存在諸多問題：臨床實踐資源匱乏、護生操作技能的不嫻熟與患者的滿意度相矛盾、護生缺乏信心獨立完成操作、臨床帶教標準不統一等〔4-6〕。由此可見，當護生從學校過渡到臨床時，如何快速提升護生適應臨床的綜合能力是一個值得思考與探索的問題，那么尋求教育改革去平衡這一系列問題勢必尋求新的發展方向?！秶鴦赵宏P于加快發展現代職業教育的決定》中表明要“支持與專業課程配套的虛擬仿真實訓系統開發與應用”〔4-5〕。在政策的導向下，VR技術迅速崛起，近年來，VR輔助護理教學，通過計算機將抽象的理論知識具體化、將真實場景虛擬化后，護生在虛擬世界中感知真實場景并能反復地學、練、用，強化理論知識和臨床技能的理解、識記和應用〔7-8〕。VR技術的便攜式體驗受到護理教學界的青睞，被廣泛探索，成為研究熱點。

1 VR輔助護理教學的應用優勢

1.1 VR輔助護理教學促進護生對抽象概念的識記和理解

傳統以教為主的教學方式，靈活性欠佳。VR技術應用于護理教學彌補這一不足之處：VR技術成功地將一些難以理解的、難以口述的、難以用平面二維圖以及立體模型展示的教學內容進行演示〔9-11〕。李圣潔等〔12〕將3D虛擬技術引入到婦產科護理教學中獲得不錯的反響，使婦產科護理教學變得生動形象，有助于參與的護生的識記和理解。原天香等〔13〕在慢性阻塞性肺疾病患者的護理措施中，基于VR動畫微課“反轉課堂”教學激發了護生的學習潛能，提高了護生對原理性知識的理解及運用。Hanson等〔8〕利用三維技術來增強護生對藥物概念的理解，無論是在學習體驗的舒適度和滿意度上還是測試成績上都取得了良好的效果。VR技術在護理教學中利用直觀的三維動態傳遞并串聯知識要點，提升了護生的學習效果。

1.2 VR輔助護理教學有助于護生臨床操作技能的培訓

Berg等〔14〕將識別患者病情是否惡化的基本技能通過線下理論教學后，實驗組護生在交互式VR應用程序中自我練習，對照組護生則進行現場操作練習，20 min后兩組護生在高級模擬器人體模型上進行實際測試。結果顯示VR教學組通過沉浸式的體驗護生的練習效果并不比護生現場操作訓的練習效果差。有研究表明，將86名一年級護生隨機分為兩組，對于氣管切開插管的皮膚護理，對照組護生完成理論課，實驗組護生完成線上手機VR學習后，兩組護生知識測驗和技能評估，結果顯示，實驗組學生的氣管切開插管的皮膚護理的平均最終考試成績高于對照組〔15〕?；诮邮芎图夹g使用統一理論(UTAUT)模型，法國大學醫院神經外科的16名非手術室護士和13名手術室護士采用外科洗手流程的VR模擬器共同培訓學習，非手術室和手術室護士之間沒有受到年齡、性別和專業知識的影響，兩組在模擬器中對疾病進行了平等正確的評估，培訓效果相似，非手術室參與后對其教學的真實感和樂趣給予了肯定。VR技術應用于護理教學可成為初學者的外科洗手技能培訓的新方式〔16〕。有研究說明，沉浸式和交互式的VR教學中護生所練習的效果和在真實場景中練習的效果相似甚至更有優勢〔17〕。李紅梅等〔18〕將VR模擬操作教具應用于基礎護理操作中，一致得到護生和教師的認可。趙雅寧等〔19〕也證實了VR技術應用于護理實驗室有助于教學質量的提升。

1.3 VR輔助護理教學有助于增強護生的信心

有研究〔20〕提出對于初次到臨床的護生來說，在理論上加強防止針刺/銳器傷上的安全教育基礎上增加VR模擬培訓后，降低了護生對針刺/銳器預防的焦慮。Shorey等〔21〕提出虛擬患者可增強護生的自我效能感和對有效溝通技巧的信心。Rushton提出將護生置于不熟悉的環境中會影響急救生命支持技術的信心和技能，VR模擬培訓可以用來為護生提供必要的情緒適應能力，以應對壓力情況〔22〕。

1.4 VR輔助護理教學有助于提升護生應急處理能力

VR技術有助于提升護生在真實場景中知識的遷移能力。有研究表明，護生在VR課程中將兒科患者出現呼吸窘迫臨床場景還原，訓練護生臨床推理和態勢感知，完成了理論知識到實踐完美銜接，提升護生應急處理思維訓練〔23〕。在災害護理的培訓中，張娣等〔24〕提出VR技術能讓護生在無風險的環境中反復觀看訓練，讓護生熟悉患者狀況并能準確迅速地作出臨床決策。Giordamo等〔25〕提出使用VR模擬教學來培訓護生對阿片類藥物過量(OOD)的體征和癥狀的識別，以增強護生的臨床預見能力。VR護理教學可以直觀生動地將不常見的真實情景進行模擬，護生可以在虛擬世界中身臨其境地反復體驗，從而提升應急處理能力。

1.5 VR輔助護理教學有助于增強團隊溝通能力

VR技術在護理教學中的應用有助于培養護生的合作意識，儲備護生與他人的協同能力。2018年，Liaw將120名醫護學生隨機分配到虛擬現實組和現場模擬組，并分別進行團隊訓練醫護溝通能力，基于團隊的模擬評估后，兩組學生測試結果并未顯示出使用虛擬現實進行團隊訓練的劣勢，這支持了VR技術成為團隊溝通能力培訓的新途徑。VR技術可以在跨專業的團隊協作教學中不受地域時空影響有更多的可行性及擴展性〔17，26〕。

1.6 VR輔助護理教學有助于規避臨床實踐風險

王萍等〔27〕提出VR技術規避了護理臨床實踐中存在的倫理問題即在護生對患者進行侵入式操作時因技術不熟練而導致患者滿意度下降。這與李平〔28〕的觀點一致，認為VR模擬訓練可減少護生因臨床實踐經驗不足誘發的護患矛盾。Souza-Junior也支持這一觀點，在2018年開發了一款供護生練習的真空采血VR模擬器，66.7%的護生認為該項目有效〔29〕。Kardong-Edgren等〔30〕邀請31名學生和老師共同參與無菌導尿術的VR游戲，大部分參與者認可這種無風險和無焦慮的VR實踐的可行性及實用性。VR相比于傳統教在教學理念和教學模式上有其無創性、可重復性和可編輯性的獨特之處，所以VR技術在護理教學領域擁有廣闊的應用前景〔28〕。

1.7 VR輔助教學在跨學科的培訓中提供了便利性

VR技術在跨學科的護理教學中拓展了護生的知識面，擴寬了護生的知識結構，構建多學科交叉的知識構架，增強護生分析應對臨床問題的能力，利于護生的快速成長。Weiner等〔31〕提到在VR模擬器中護生可以毫無壓力的反復學習超聲技能，避免超聲設備儀器昂貴而無法反復練習的尷尬局面。荊曉雷等〔32〕提到通過VR聯合教學工具提升了神經外科護士的影像學讀片能力。在跨學科的護理教學中，VR技術帶來了更多的可操作性及便利性。

2 VR技術廣泛應用于護理教學的關鍵點

2.1 標準化VR護理課程的研發

VR技術應用于護理教學的可行性和有效性已基本得到證實，但如何統一VR技術在護理教學中的標準化有待進一步研究證實。標準化VR護理課程的研發需滿足軟件設計、硬件設備、網絡流暢度等各方面的綜合需求〔33〕。標準化的VR護理課程在軟件設計中需要教學內容的清晰明朗、實用且能與時更新，需要在評判護生的學習效果上有統一的標準。標準化VR護理課程需以書本理論為基石且取于臨床，需大量資源供給整合，綜合性強。將復雜的概念或者臨床操作整合到VR護理課程離不開軟件研發專家和臨床護理專家的共同協商制作，兩者缺一不可。標準化VR課程在硬件上是否滿足大量護生的需求、5G網絡是否能全面覆蓋，都將成為標準化VR護理課程推動發展的重要環節。新研發的VR課程需要不斷試點、增加樣本量，在實踐中調整改良，直至標準化且可操作性穩定后才能廣泛投入市場使用。前期工作繁雜且漫長，需耗費大量的時間、精力、金錢。軟件設計是否滿足護生綜合臨床能力培養需求及硬件設備高昂的價格是否與日益增長的護生的數量相協調，這些因素仍制約標準化VR護理課程在護理教學中的廣泛推廣與應用。

2.2 任課教師對VR技術的認知與使用培訓

虛擬現實的應用將帶來教學形式的重大變化。任課教師自身對VR技術的熟悉度和認可度直接導致老師是否能將VR教學在學校成功推廣的關鍵的一環，因此，任課教師對于VR技術的培訓與考核也顯得尤為必要。

2.3 VR課程的舒適度有待完善

VR課程在護理教學中可以輔助提高教學質量，但是在使用過程中，部分操作者覺得舒適度欠佳，如：因網絡不順暢而引起的體驗感不佳、操作者出現眩暈、戴眼鏡的操作者使用不方便、不同于左右手習慣的操作者使用不順暢等〔30〕。未來可以在VR的傳感設備上加以改良，使其更加輕薄適用，尤其是要解決眼鏡護生的困擾；在操作手柄上的設計上也可以適當考慮以左手操作習慣為主的護生。在今后VR課程的設計中如何提高護生的舒適度，有待進一步改良。

3 總結與展望

VR技術在護理教學中提供了逼真的虛擬環境且注重了人機和諧自然的交互性，在知識的認識和重組遷移上提供了更多的整合性和靈活性。VR使護生對于知識的獲取形式由被動轉為主動，把枯燥復雜的知識以三維動態的形式呈現出來，既注重知識的根本，又注重知識的重建融合，強調培養護生的臨床綜合能力的教學方式，縮短護生從校園走向臨床的過渡期。VR技術促進了護理教學觀念的轉變，強化了護生在視覺、聽覺、觸覺的綜合感知下的學習能力，調動了護生的參與性與積極性。在現有的研究中，VR輔助護理教學在理論知識的講解、臨床護理技能培訓、綜合心理素質培養等方面均得到認可，VR技術在護理教學中的應用已初見成效。但VR技術應用于護理教學中樣本量相對較小且分散，各地VR護理課程實施效果標準無法統一，所以，VR課程如何與護理教學進行深度融合，廣泛納入護理高校教育仍有待進一步研究?；赩R技術在護理教學中的應用前景及5G網絡的到來，未來有望研發標準化VR護理課程并推廣納入高校護理課程教學以突破地域和時空的界限，促進優質教育，快速、高效、安全地培養護理人才。

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