紅外線體感互動操作教學平臺的設計及其在婦產科護生臨床教學的應用

王丹

吉林醫藥學院附屬醫院婦產科 吉林吉林 132013

0 引言

現階段，隨著教學理念和現代教育裝備的發展，教學技術和工具呈多樣化發展的態勢，且深入地融入到高校的教學工作中[1-3]，對護理學實習階段的教學影響巨大。在此背景下，筆者所在醫院以婦產科實習的護生為教學對象，結合虛擬現實技術和紅外線體感技術，設計了紅外線體感互動操作教學平臺。在教學平臺中，不僅構建了較為真實的虛擬護理操作環境，也有效實現了操作者與虛擬環境的有機融合。同時在具體的教學工作中，結合教學平臺的特點，對教學方法加以改良。優化后的教學過程包括紅外線體感環境設置、正確護理操作錄入、正確護理操作軌跡描述、教師講解、護生操作、護生護理操作軌跡形成、紅藍護理操作軌跡比較、紅色軌跡再次觀摩學習等。其設計及研究過程如下。

1 臨床實習階段教學現狀分析

實習階段與校內階段面對的對象是不同的，后者主要以書本、實驗設備和儀器為主。在教學過程中，由于教學的內容本就以實物為主，因此對教學設備或工具的依賴性相對較小。而實習階段護生面對的則是患者。毫無疑問，患者是具有生命的個體，且具有獨立的情感和感情。若以患者為對象展開教學，首先需要征得患者的主觀同意，部分患者受到疾病和心理的影響，可能主觀上并不能配合教學工作的開展[4]。因此，在實習階段的教學工作中，往往需要引入新的教學設備或工具，幫助護生更好地學習和掌握護理操作技能。虛擬現實技術的出現與應用，為臨床護理教學工作帶來了極大的便捷[5-6]。

虛擬現實技術應用后，操作者能夠通過視覺和聽覺等感知環境，但在護生與虛擬場景融合方面，存在一定的不足。現階段的場景融合方法主要分為兩種。

一種是借助體感手柄實現。護生在操作時，需要手持額外的設備，這些設備可能影響護理操作的開展。如有的護理操作需要手掌張開才能完成，但手持體感設備顯然無法進行合格的操作，導致教學體驗并不理想。另外護生與場景融合的部位也較為有限，即除了體感手柄外，護生的頭、軀干和下肢無法在情境中顯現，相關的肢體動作自然也無法識別。

另一種是采用視頻攝像頭實現。通過攝像頭和其獨有的數據算法，能夠錄入護生全身的行為和動作，但弊端是會受到光線和周圍環境的制約，影響用戶和虛擬環境的融合效果。

2 紅外線體感技術的引入

體感技術是指在無體感手柄等其他設備的協助下，直接判斷操作者的肢體動作，并由此實現操作者與虛擬患者的互動操作。

紅外線識別是體感技術常用的方法，其工作原理為通過紅外線接收裝置，收集人體因熱輻射產生的紅外線，而一般的物品由于本身不產生熱量，所以沒有熱輻射的現象。因此，通過紅外線體感技術，可以更加有效地獲取人體的動作信息。

由此可見，通過紅外線體感技術，可以更加準確有效地將用戶與虛擬環境合二為一。在可行性方面，紅外線體感技術雖然屬于一種較新的技術，但在短短數年間，已經非常成熟，已實現了與虛擬現實技術的有效融合，尤其在游戲領域，很多體感游戲是基于紅外線體感技術實現的。在體感識別過程中，動作的識別也非常準確，識別也較為迅速，完全能夠滿足婦產科臨床護理的教學需求。

3 基于紅外線體感互動操作教學平臺的教學過程

3.1 紅外線體感環境設置

紅外線體感環境設置層可實現紅外線體感技術與虛擬現實技術的融合。其中虛擬現實技術負責構建場景，紅外線體感技術負責識別和判斷教師與護生的動作。構建完成后，教師在場景中先進行初步的體驗，檢查操作者與虛擬場景的融合情況。若融合效果較差，如人物在虛擬場景中成像過大或過小，或者操作識別準確率較低等，則及時調整多臺設備的角度和距離，以糾正以上錯誤。

3.2 正確護理操作錄入

教師首先在紅外線體感互動操作教學平臺中，錄入正確的護理操作。如以孕婦的日常運動護理為例，教師依次錄入雙腿前后張合、下蹲、膝蓋并攏和盤腿坐等動作。教師在錄入動作時，雖然不是面向真實的患者，但必須按照臨床操作的要求完成，如必要的護患交流等環節均不能省略，以保證護理操作的完整性。

3.3 正確護理操作軌跡描述

由于在上一層中，教師錄入的動作將會定義為標準動作，因此教師在本層中再次觀察護理操作的錄入情況，仔細核對每個動作是否正確。若發現錯誤，及時進行修正。核對無誤后，通過計算機圖形圖像技術，用紅色的線條，標注出教師每個動作的輪廓和細節，形成護理操作軌跡。然后對該護理操作軌跡進行命名并存儲。

命名規則包括護理動作名稱、護理操作時長、適用的疾病等，以便于后期進行資源的檢索和利用。若錄入的護理操作步驟較為復雜，操作時間較長，則需分解為多個部分。建議每項護理操作以15 分鐘為單位，超過15 分鐘，則以15 分鐘為單位對文件進行分解存儲。

3.4 教師講解

與常規的教學過程相同，教師向護生詳細講解本次護理實踐內容及護理操作細節。如同樣以孕婦運動護理為例，具體的護理操作為孕婦雙腿前后張開，緩慢下蹲后再雙腿合并等。同時系統講解此操作的目的和意義，如雙腿開合運動，能夠促進孕婦下肢的血液循環，預防和避免下肢水腫的發生等。在講解過程中，強化教師與護生之間的互動交流，若護生理解錯誤或不當，及時加以解釋和說明。

3.5 護生操作

護生對以上知識理解后，在紅外線體感互動操作教學平臺進行獨立的操作。需要注意的是，由于教師和護生的身高和體重不一，而紅外線體感裝置的位置是固定的，因此在距離紅外線感應裝置位置相同或相近的情況下，融入虛擬場景的人體大小可能存在差異。

舉個例子，如教師的身高為160 厘米，某護理專業男性學生身高為180 厘米。20 厘米的身高差距，足以影響教學平臺對人物的識別和動作的判斷。針對此問題，教師需根據學生具體的身高和體重，適當調整體感裝置的位置。

3.6 護生護理操作軌跡形成

護生操作后，同樣通過計算機圖形圖像技術，記錄護生的護理操作軌跡。在此需要注意三個問題：一是無論護生操作是否正確，均記錄護理操作軌跡，其目的是便于護生總結錯誤的經驗，避免再次發生類似錯誤；二是生成的護理操作軌跡用藍色線條標識，以與正確的護理操作軌跡相區分；三是不僅要記錄整體的護理操作時間，也要分別記錄每個細節的完成時間。

3.7 紅藍護理操作軌跡比較

在該層中，同步顯示紅色和藍色軌跡的操作情況，以便護生觀察護理操作中存在的問題。為了提高此環節的教學效果，教師以2 ～3 人為單位，對護生進行分組。組織護生以小組為單位，開展集體的觀摩學習。各小組觀察完畢后，通過討論的方式，探討操作不當的原因及解決方法[7-9]。

3.8 紅色軌跡再次觀摩學習

以上環節的教學工作完畢后，教師以紅色軌跡即正確的護理操作為內容，對操作的要點進行總結和提煉，如歸納出每項護理操作由幾步完成，每個護理操作的要點和重點等，以強化護生的理解。

4 紅外線體感互動操作教學平臺的使用建議

4.1 強化教學前的護生摸底

在以往護理臨床實習期教學過程中，主要采取理論講解和護理操作相互結合的方式，開展教學工作。但在紅外線體感互動操作教學平臺應用后，教學工作的重心完全偏重于臨床護理操作，相應的知識講解時間明顯減少。這種教學模式的變化，對理解能力較強的護生影響較小，更便于其臨床護理技能的掌握。但對理解能力較差的學生，在未有效理解的情況下就開始實踐操作，可能影響整體的學習效果。因此，教師在開展教學前，應該強化教學前的護生摸底環節[10-11]。主要摸底內容包括早期輪轉科室對護生能力的評價，以及通過訪談的方式，逐一了解護生具體的理解和動手能力等。教師根據摸底結果，動態地增加或減少知識講解的內容和時間。或者也可以采取組織護生課前預習的方式，加速護生對護理操作的理解。

4.2 注重與臨床護理操作的銜接

紅外線體感互動操作教學平臺的教學完成后，教師根據護生具體的護理操作情況，及時與臨床護理操作進行銜接[12]。即若護生操作情況較差，則再次利用教學平臺開展學習。若護理操作掌握情況較好，則及時組織護生以孕產婦等婦產科收治的患者為對象，進行護理操作實踐[13]。同時在護生臨床操作時，也允許護生隨時利用教學平臺熟練護理操作技能，以此進一步發揮教學平臺的意義和價值。

4.3 以技術手段對教學平臺加以升級

紅外線體感互動操作教學平臺，主要是基于虛擬現實技術和紅外線體感技術實現的，通過二者的結合，有效實現了教師、護生與虛擬場景的有效融合。但其中還存在一個問題，如心電監護、胎心監測等物理設備，無法較好地融入虛擬場景中，實現與操作者的動態互動。針對此問題，計劃在未來的工作中，對教學平臺的功能加以擴展，將虛擬場景與護理設備實物嵌套在同一個場景中，以此對教學工具和手段進行進一步的完善。

5 結束語

護理臨床實習階段的教學工作具有一定的特殊性，如教學內容以護理操作為主，而護理操作的對象是患者，患者受到心理和疾病等影響，可能無法配合教師有序地完成教學工作[14-15]。因此，現代化的教學設備或工具，是護理臨床教學的有力支撐。在此背景下，筆者所在醫院設計了紅外線體感互動操作教學平臺。平臺主要通過虛擬現實技術和紅外線體感技術實現，其中虛擬現實技術負責構建場景，紅外線體感技術實現操作者與虛擬場景的互動。并結合教學平臺的特點，對常規的教學法進行合理改良和優化。

優化后的教學過程包括紅外線體感環境設置、正確護理操作錄入、正確護理操作軌跡描述、教師講解、護生操作、護生護理操作軌跡形成、紅藍護理操作軌跡比較、紅色軌跡再次觀摩學習等。通過各教學環節的有序開展，為護生護理能力的提高，打下了良好基礎。

但受水平和能力的制約，在教學平臺和教學方法的設計上，必然存有一定的問題，在未來的教學工作中，擬根據具體的教學情況，對教學平臺和教學方法加以完善。