沉浸式虛擬現實技術在股骨頸骨折護理教學中的應用

明霞，卞麗艷，夏冰，蔣逸秋，梁魯建，徐鴻堯，李楊，馬亭亭，潘竹

沉浸式虛擬現實技術在股骨頸骨折護理教學中的應用

明霞，卞麗艷，夏冰，蔣逸秋，梁魯建，徐鴻堯，李楊，馬亭亭，潘竹

南京醫科大學附屬南京醫院（南京市第一醫院）運動關節科，江蘇南京 210006

探討沉浸式虛擬現實技術在股骨頸骨折護理教學中的應用效果。選取2020年7月至2022年6月在南京醫科大學附屬南京醫院骨科實習并接受臨床教學的護生80名為研究對象。根據授課時間節點分為傳統教學組和新式教學組，每組各40人。傳統教學組采用教科書+PPT+實物模型為基礎，輔以課堂講解、影像學資料進行教學；新式教學組借助虛擬現實技術進行沉浸體驗式教學模式。比較兩組護生理論知識、操作技能成績和教學評價。新式教學組護生理論知識成績、操作技能成績均明顯高于傳統教學組，差異有統計學意義（<0.05）。新式教學組在學習主動性、知識掌握度等維度對教學效果的評價均顯著優于傳統教學組，差異有統計學意義（<0.05）。沉浸式虛擬現實技術應用于股骨頸骨折護理教學中，能強化學生對知識的吸收，打磨學生專業操作水平，同時有助于調動護生的學習積極性，提高教學效果。

虛擬現實技術；沉浸體驗式學習；股骨頸骨折；教學

虛擬現實（virtual reality，VR）技術是將計算機技術作為支撐內核的高科技技術，采用仿真、模擬、反饋的工作模式將圖像、聲音或其他刺激物環繞于用戶，從而創建出用戶可體驗的虛擬環境，用戶通過頭戴設備等具有聽覺、觸覺等感官體驗，獲得沉浸在環境中的可交互式感知[1]。VR技術已經被廣泛地投入到醫學領域，如虛擬可視人體、虛擬急救護理、虛擬外科手術、輔助臨床診斷、臨床教學等領域[2]。股骨頸骨折因患者術后活動受限，康復鍛煉指南復雜，護理操作步驟繁瑣，護生難以掌握教學重點，無法與教學內容進行深入互動，臨床專業技能也不易得到快速提升，因此股骨頸骨折臨床教學一直是護生教學的難點。傳統的臨床教學無法模擬股骨頸骨折醫護全程，且學生學習的主觀能動性與自主學習能力不強，教學效果較差。沉浸式虛擬現實技術使教學培訓處于安全，可控制的環境中，幫助護生建立起完整的視覺表象與認知，吸引學生主動、直觀地理解教學內容，提升教學的有效性與學生的滿意度，增強護生臨床實踐能力與操作水平[3]。本研究基于沉浸式虛擬現實技術應用于股骨頸骨折的臨床教學工作中，現報道如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象

選取2020年7月至2022年6月在南京醫科大學附屬南京醫院骨科實習并接受臨床教學的護生80名為研究對象。2020年7月至2021年6月40位實習護生為傳統教學組，2021年7月至2022年6月40位實習護生為新式教學組。納入標準：①護生的基本資料完整；②愿意參與研究。排除標準：①既往有精神疾病史；②因轉學、休假等個人情況無法堅持全程參與的護生。傳統教學組和新式教學組護生一般資料比較，差異無統計學意義（>0.05），見表1。

表1 兩組護生一般資料比較

1.2 教學方法

傳統教學組采用教科書+PPT+實物模型為基礎，輔以課堂講解、影像學資料開展股骨頸骨折理論臨床教學工作。2個教學組均分為2次大課進行授課，第1次授課在護生入科時進行，分為理論知識講解、自主操作練習、隨堂測驗和教師答疑，第2次授課在護生出科前進行，2次大課間隔4周。

新式教學組所學習的VR課件運用360°全景攝像頭錄制，包括患者突發股骨頸骨折后入院救護的場景以及術前準備、手術過程及術后護理階段現場環境的全景視頻，錄制所得視頻文件導出成rmvb格式后使用Adobe Premier CC和Kolor Autopano Video軟件對錄制的全景視頻進行剪輯備用。具體教學方式：根據教學目標，由醫院信息科人員利用三維建模軟件融合仿真技術、圖像識別等技術構建立體模型營造三維環境，用戶在此虛擬環境中會產生視覺、觸覺等多感官交互體驗，新式教學組借助虛擬現實技術可實現以下功能：①護生自主選擇授課內容及操作項目進行線上學習；②通過播放視頻等再現場景的方式輔以同步講解，幫助護生在學習知識的過程中獲得真實體驗，讓護生體驗現場救護的氛圍；③為護生創建模擬練習，幫助護生進行操作訓練，協助護生掌握護理專業技能。系統如在護生操作過程中檢測到錯誤或異常行為，會自動進行提示；④對護生進行操作能力檢測，授課教師隨機選擇測試內容安排護生進行護理操作，測試結束前系統不會進行提示，測試結束時系統依據護生的實際表現進行評分。實際操作前為保證授課效果，老師對護生進行設備使用方法、操作流程及注意事項講解，如果護生在操作前很少有VR或游戲經驗，教師還可以修改或自定義環境，建立開放且易于訪問的環境，輔助護生進行學習。統一學習結束后，指導護生分組進行設備操作，實施護理操作技能訓練。在護生使用VR設備觀看視頻時，對護生進行針對性學習引導并啟動虛擬獎賞機制以提升訓練的趣味性與護生的參與積極性。

1.3 教學評價

1.3.1 理論知識成績和操作成績 理論知識考核由同一位授課老師設計試卷，以隨堂測試和期末考試2種形式對股骨頸骨折定義、局部解剖、骨折分類、診斷、治療要點、突發情況處理等知識以書面的形式進行考察。技能操作包括現場環境評估、翻身護理、康復指導、疼痛護理及牽引護理5個部分，由同一位指導教師現場打分。理論知識成績和操作成績滿分均為100分。該測評試卷經11名專家評定，內容效度為0.960；選取15名護生進行預調查，試卷Cronbach’s α系數為0.932。

1.3.2 教學效果評價 調查問卷采用教學效果評分量表，該量表包括學習主動性、課堂趣味性、師生互動性、教學新穎性和知識掌握度6個方面，每項問卷得分設置“非常滿意”“滿意”“一般滿意”“不滿意”“非常不滿意”５種回答，分別對應10、8、6、4、2分，每項總分10分，問卷總分為12～60分，得分越高代表教學評價效果越好。該問卷經11名專家評定，內容效度為0.923；選取30名護生進行預調查。問卷Cronbach’s α系數為0.861。

1.4 統計學方法

2 結果

2.1 護生理論知識成績和操作成績比較

在兩組護生進行股骨頸骨折臨床教學中，新式教學組護生理論知識成績及操作考試成績均顯著高于傳統教學組，差異有統計學意義（<0.05）。表明新式教學組護生對股骨頸骨折護理教學知識的吸收程度優于傳統教學組，見表2。

表2 兩組護生理論知識成績和操作成績比較（，分）

2.2 護生對教學效果評價的比較

在兩組護生進行股骨頸骨折臨床教學中，新式教學組護生在學習主動性、知識掌握度等維度對教學效果的評價均顯著優于傳統教學組，差異有統計學意義（<0.01）。表明新式教學組護生對股骨頸骨折護理教學效果的正向反饋情況優于傳統教學組，護生普遍反響較好，見表3。

表3 兩組護生問卷調查結果對比（，分）

3 討論

VR技術最早于20世紀80年代應用于教育領域[4]。目前國內教育領域也在逐漸引入VR技術，用于改善教學環境。傳統教學存在著“看不見”“想不通”“不理解”“難再現”的教學弊端，而在醫學教育領域不僅存在這些問題，還存在風險高、成本高、資源匱乏、學生臨床訓練機會少的困境[5-6]。將VR技術應用于醫學教育領域，能有效解決上述問題，通過再現場景的方式幫助學生在學習知識的過程中獲得真實體驗[7]。研究表明，通過VR技術進行沉浸式學習可以增強學生的學習體驗或改善他們的學習成果[8]。本研究借助VR技術再現股骨頸骨折突發事件場景，讓護生身臨其境地進入股骨頸骨折救護現場，幫助護生明確正確的處置流程，提升自身的應急決策能力與執行能力，拓展學生的臨床思維能力，促進其思維能力全面發展。較之傳統教學組，新式教學組成員在教學過程中的學習主動性更強，更愿意與授課教師進行互動交流，對教學效果的主觀評價明顯也更好。沉浸式虛擬現實技術在臨床教學中的應用，可以通過模擬現場虛擬場景，因為不是在真人身上實踐，避免在實際臨床領域可能出現的患者安全事故。如果護士處置程序不當或使用不正確的藥物，不會對患者造成傷害。另一方面通過視覺、聽覺等感官認知方式顛覆了以往示教老師占據絕對主導地位的教學模式，突破了傳統教學模式的束縛，學員借助VR設備可實現隨時隨地對VR課件的學習，與此同時，通過學員進入虛擬的三維環境，有助于集中學員的注意力，引發學員積極思考，讓其成為學習的主導者，調動其學習的主動性，提高了學員學習的興趣[9]。VR技術帶來的高仿真情境能保證教學效果，提升學員的操作能力，學生可以在其中練習和提高他們的技能。本研究結果顯示，新式教學組護生理論知識成績及操作考試成績均顯著高于傳統教學組，該研究結果與貝朝涌等[10]研究結果一致。

VR虛擬課堂借助VR技術生成術前準備、手術過程及術后護理等虛擬場景，如果學生之前很少有VR或游戲經驗，教師還可以修改或自定義環境，建立開放且易于訪問的環境，輔助學生進行學習。VR虛擬課堂幫助護生在沉浸式場景中直接地進行人機交互，讓學生清晰地了解到護理操作細節，幫助學生隨時隨地地進行護理操作技能訓練[11]。同時VR虛擬課堂可以將晦澀難懂的理論知識變得生動形象，輔助學生對專業知識進行理解與學習。護理專業的知識一般以書本為主，輔以錄像、標本等教學手段，學生大多反映在這種教學模式下，專業理論知識的學習枯燥乏味，缺少互動性、直觀性，不利于知識的消化吸收，不易收獲實質性的理論進步。VR技術可以使學習過程更具真實感，更能激發學生的學習積極性，培養學生的創新意識[11]。本研究結果顯示，新式教學組護生學習主動性、課堂趣味性、師生互動性等均優于傳統教學組。借助VR虛擬課堂，授課教師可以將授課重點更直觀、全面地展現出來，將抽象難懂的概念具象化，幫助護生加深對學習內容的理解和吸收，讓學生將課本知識與實際緊密地聯系在一起，提高了知識的接受度[12]。本研究結果顯示，VR技術通過剝離，設計、復制各種股骨頸骨折護理操作的步驟，能在短時間內幫助護生全面地掌握股骨頸骨折護理要點，新式教學組護生對股骨頸骨折護理的操作細節掌握程度更好。

VR技術以其交互性、高仿真性等特點，在各行各業中扮演越來越重要的角色，近年來在護理教育領域已逐漸嶄露頭角，成為臨床教學重要的輔助手段之一。將沉浸式VR技術運用到股骨頸骨折臨床護理教學中，能有效彌補傳統教學模式的不足，輔助護生完成護理操作技能訓練與護理專業知識的學習，打磨護生專業操作水平，同時生成高仿真的臨床環境，調動護生的學習積極性，加強師生互動交流，提高教學效果，強化護生對知識的吸收，值得在臨床上大力推廣。本研究礙于研究經費有限，無法購置大量的VR設備，導致入選樣本較少，本研究結果是否適用于所有學生，需進一步擴大樣本以待研究。

[1] 曾迎春, 鎮艷, 郭巧紅. 基于虛擬現實技術的癌癥患者認知評估和康復系統的設計與初步應用[J]. 中國護理管理, 2020, 20(2): 181–184.

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[3] 王萍, 顏文貞, 王芳, 等. 沉浸式虛擬現實技術在靜脈注射法實驗教學中的應用[J]. 中國護理管理, 2020, 20(2): 176–180.

[4] 孫偉, 呂云, 奚春雁, 等. 5G+XR開啟智慧教育新時代[J]. 計算機教育, 2019(12): 12.

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[10] 貝朝涌, 鄒先瓊, 蔣林彬, 等. VR技術在股骨頸骨折臨床教學中應用評價[J]. 華夏醫學, 2018, 31(4): 144–146.

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（2022–12–10）

（2023–09–13）

R474

A

10.3969/j.issn.1673-9701.2023.29.026

南京醫科大學2021年度校級教育研究課題（2021ZC052）

卞麗艷，電子信箱：36659522@qq.com