虛擬現實技術在護理實驗教學中的應用研究

洪 艷

（淮南聯合大學 醫學院，安徽 淮南 232038）

信息化時代背景下，國內教育模式與平臺發生重大變革。2012年，教育部出臺《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》，旨在應用信息技術創新人才培養模式，實現信息技術與高等教育二者間有機融合。十年來，護理教育工作者積極變革教育方式，努力實現知識技能整合，并為學生提供充足的實踐機會。伴隨數字化技術的發展與普及，虛擬現實技術備受社會關注，并已成為多領域熱點。具體到護理實驗教學領域而言，虛擬現實技術可為護生提供無損耗實踐環境，支持護生在不占用實驗室資源且無教師指導的情境下，掌握護理實驗基本操作流程，因而極具應用價值。

一、虛擬現實技術概述

20世紀 60年代，美國率先開啟虛擬現實技術研究進程。1962年，美國人 Morton Heilig成功發明全傳感仿真器，此即全球首臺虛擬現實技術設備。20世紀80年代，全球首家虛擬現實公司創始人 Jaron Lanier首次提出“Virtual Reality”這一概念（也即“虛擬現實技術”），并且積極投身于相關技術研究。此后，虛擬現實技術漸為各國接受并且沿用至今。

虛擬現實技術又名靈境技術，可以依托電腦模擬三維虛擬世界，支持用戶在三維視覺空間內實現其與物體間交互，并且獲得視覺、聽覺以及觸覺反饋。2016年，Sony、HTCVive以及Oculus等公司紛紛推出虛擬現實技術教育消費產品，標志該技術正式邁入教育領域。

二、虛擬現實技術在護理實驗教學中的應用價值

（一）充分激發護生學習興趣

傳統的“教—學”式護生學習模式十分枯燥乏味，難以有效激發護生學習興趣。應用虛擬現實技術開展護理實驗教學，可使護生學習模式變為“導—學”式，支持護生自主選擇角色并且深刻體驗角色價值，進而充分調動護生學習積極性。結合虛擬現實技術在護理基礎學科教育方面的應用實踐來看，護理學員的學習興趣與知識掌握程度均大幅提升。此外，應用虛擬現實技術模擬護理實驗環境，并且靈活運用協作式、競賽式以及群體式等多種學習模式，亦可有效激發學生學習興趣。

（二）有效鍛煉護生臨床思維能力

護生運用智力、理論以及經驗等綜合分析判斷病人存在的或者潛在的護理問題，并且決定施行相應護理措施的能力，即為護生臨床思維能力。曾有教育工作者將學生分為實驗組與對照組，實驗組采用虛擬現實技術教學模式，而對照組則仍使用傳統護理實驗教學方法。結果表明，實驗組護生的思維能力與應變能力均有明顯提升，而這也就說明，相較于傳統授課方式而言，虛擬現實技術支持下的虛擬實訓更有利于促進護生臨床思維能力的提升。

（三）切實改善護理實驗教學效果

應用虛擬現實技術開展護理實驗教學，能使原本枯燥的理論形象化、空洞的知識具象化，有效刺激護生各個感覺中樞，切實改善護生知識理解記憶效果。實踐表明，與傳統的案例實訓教學相比，虛擬現實技術支持下的實驗教學在臨床思維、綜合技能以及理論實踐結合等方面，教學效果更佳。此外，曾有相關教育工作者將學生分為實驗組與對照組，實驗組護生參與虛擬現實技術支持下的課堂教學與實訓教學，而對照組護生則仍參與常規式課堂教學與實訓教學。結果表明，在自主學習能力、知識掌握程度等方面，實驗組護生均明顯優于對照組護生。由此可見，應用虛擬現實技術進行人機交互，能夠切實改善護理實驗教學效果。

三、虛擬現實技術應用中的不足之處

（一）護理教師信息化教學水平偏低

應用虛擬現實技術開展護理實驗教學，要求實訓教師掌握必要的現代教育設備操作技能，實現學科媒體與學科教學二者間有機融合，從而圓滿完成教學任務。然而，就當前情況來看，部分教師尚不具備良好的信息化教學水平。因此，教育主管部門有必要采取有效措施，持續提高教師信息化水平。同時，教師自身也應充分認識到開展信息化教學的重要性，嚴格遵循校方所提信息化建設要求，積極參加相關培訓，切實提高個人信息技術能力。

（二）虛擬現實技術教學平臺建設力度不足

目前，部分虛擬現實技術教學平臺雖然能夠構建出逼真的虛擬環境，有效激活課堂氛圍，然而，在知識點講解方面，仍未脫離現實世界，明顯承繼了課本內容的乏味枯燥，嚴重阻礙了護生在“玩中學”教學目標的實現。為有效解決這一問題，教學平臺研發人員有必要推動虛擬現實技術與AR、MR以及3D模型等多項技術間有機融合，充分發揮各項技術自身優勢，為護生提供生動形象的教學內容，切實改善護理實驗教學質量。

（三）研發部門與應用部門銜接不緊密

我國疾病譜與歐美國家疾病譜存在明顯差異，而當前多數軟件是由歐美公司研制，難以很好地滿足我國護理實驗教學需求。虛擬現實技術軟件編寫費用與硬件設備價格均較高昂，目前，便于應用的虛擬現實技術編寫程序仍待進一步開發。因此，高校、醫院以及上級部門有必要攜手致力于教學資源的完善。比如，可以組織護理教師、臨床護理專家以及軟件工程師等結合自身經驗聯合開發教學資源并且實現教學資源共享。

四、虛擬現實技術在護理實驗教學中的具體應用

（一）虛擬現實技術在理論教學中的應用

傳統護理教學模式下，護生只能借助想象對不同的人體組織模型切面進行理解，進而將其拼合成為立體結構。因此，并未參與過相關訓練且較為缺乏立體感的護生，往往難以做到。此外，傳統護理教學模式也僅支持護生在課堂上共同觀察標本與模型，導致護生學習成效低下。虛擬現實技術可以模擬出“虛擬人”，將其應用于護理教學過程中，能夠幫助護生更好地理解人體組織結構與人體器官工作原理。澳大利亞Medis Media公司成功開發出了一套“虛擬人”軟件，內里包含心、肺、骨骼以及肌肉等數百個動畫數據集，數千個解剖結構以及十余個人體組織虛擬模塊，全部人體組織器官均可沿不同方向、任意角度進行翻轉，支持護生選取不同角度收獲沉浸式學習體驗［1］。此外，微軟公司也研發出一套名為Hololens的虛擬設備，通過這一設備，護生可以看到三維解剖全息圖，不受時空限制地學習人體組織器官，并且進行虛擬解剖［2］。

應用虛擬現實技術開展護理實驗教學，護生可以直接感受到一系列動態過程，如肌肉收縮與伸展、心臟律動乃至瓣膜開閉等，進而深入理解解剖構造與人體組織間關聯。此外，在虛擬現實技術支持下，護生還可身臨其境地體驗記憶障礙、幻覺等疾病，進而與患者產生共鳴。新英格蘭大學即應用沉浸式虛擬現實技術軟件引導護生體驗聽力下降等人體衰老過程，幫助護生深入理解與年齡有關的各類健康問題，進而與阿爾茨海默病患者產生共鳴［3］。

（二）虛擬現實技術在技能訓練中的應用

實踐教學在護理專業教學中占比較大，傳統護理技能實訓通常是在患者身上或者人體模型上進行，因而具備較大風險，并且需要耗費較高成本。針對這一問題，情景模擬可以提供有效解決方案。應用虛擬現實技術開展相關技能訓練，可以設計情境、模擬場景，以供護生置身于安全環境中進行訓練。在此環境下，護生不但能夠反復練習，且還不必擔心犯錯，即便犯錯也能及時得到反饋，最終熟悉醫療設備操作流程并且掌握必要的護理技能。上海健康醫學院研究人員模擬放射照相原理與程序，成功研發出了一套增強訓練系統，應用該系統，護生可以有效避免電離輻射危險，更好地掌握放射照相理論知識，并且有效提高大型醫學影像儀器操作技能［4］。此外，上海康為醫療科技發展有限公司成功研發出了一套NM2230高級虛擬靜脈注射操作系統，應用該系統，護生可以更好地把握針刺角度與力度等，順利完成靜脈注射操作，并且不斷積累相關經驗，切實提高穿刺成功率與靜脈注射成功率。美國猶他大學基于計算機圖形成功研發出了一套具備觸覺反饋功能的虛擬現實技術系統，用以支持護生更好地練習導尿術［5］。近年來，又有多項虛擬護理模擬訓練系統問世，應用實踐表明，虛擬現實技術的確具備突出優勢，能夠幫助護生更好地為患者進行傷口護理，并且掌握氣管切開術、心肺復蘇術等臨床技能。

（三）虛擬現實技術在臨床護理中的應用

1.虛擬現實技術在虛擬醫院臨床護理中的應用。囿于有限的臨床實踐資源，護生往往難以獲得充足的實踐機會，因而難以有效提高個人臨床技能。虛擬臨床系統則可有效解決前述問題。美國密歇根大學護理學院教育工作者依托Second Life虛擬平臺成功開發出了一套虛擬醫院系統，具體包括虛擬急診室、虛擬護理站、虛擬病房以及其他有關虛擬設備等，支持護生扮演不同角色，如護士、患者等，置身體系化虛擬場景進行練習，教師則負責為護生提供提示與反饋。應用實踐表明，該系統可以很好地提高護生臨床決策能力、應急處理能力、患者健康評估能力以及溝通能力等［6］。此外，虛擬現實技術也為傳染病患者護理教育工作者提供了一項全新選擇。傳染病通常具備較強的傳染性，而若應用虛擬現實技術，傳染病患者護理教育工作者即可置身安全環境下進行教學。芬蘭坦佩雷大學的教育工作者成功開發出了一套虛擬醫院系統，在該系統的傳染病患者病房中，護生可以練習肺結核傳染病患者護理程序或者無菌工作程序等。在由醫院全景照片與交互式用戶界面共同組成的學習環境中，護生須在嚴格遵守無菌操作規范并且嚴格執行手部衛生與無菌操作程序的前提下，練習“患者”護理過程，避免將病傳染給其他“患者”或者相關“工作人員”［7］。

2.虛擬現實技術在重癥監護室臨床護理中的應用。相對而言，重癥監護室患者護理工作較為特殊，要求專業人員具備良好的感知能力、決策能力以及護理技能，能夠成功處理重癥患者身上所出現的各種復雜健康問題。一般來說，重癥監護室環境特殊，應用虛擬現實技術開展專業教學工作，能夠有效提升專業護理人員工作質效。加拿大蒙特利爾大學醫療中心教育工作者將護生分為實驗組與對照組，實驗組護生參與虛擬系統培訓，而對照組護生則參與常規培訓。結果表明，實驗組護生在兩個臨床領域內的表現良好，虛擬系統能夠有效提高護生的重癥護理臨床技能［8］。

3.虛擬現實技術在臨終關懷臨床護理中的應用。在為處于生命末期的患者提供護理時，護生若未做好充分準備，極有可能陷入焦慮、無助、內疚等不良情緒中，進而導致臨終關懷護理工作質量低下。美國阿拉巴馬漢茨維爾大學的教育工作者應用虛擬系統面向護生開展臨終關懷護理測試，通過相關數據掌握護生于模擬環境中護理生命末期患者的情況。結果表明，護生臨終護理水平明顯提升，并且表現出了較為強烈的護理知識學習意愿［9］。此外，美國圣心大學教育工作者也應用虛擬系統面向護生開展臨終關懷護理教學，幫助護生增強個人信念，勇敢面對死亡，進而有效提高護生的臨終關懷護理水平［10］。

結語

應用虛擬現實技術開展護理實驗教學，不但極有利于護生學習專業理論知識、進行單向技能練習以及參與臨床實踐訓練，還可以有效提高護生自信心與溝通能力。虛擬現實技術高速發展背景下，護理實驗教學即將迎來又一變革機遇，未來，虛擬現實技術將在護理實驗教學領域實現廣泛而又深入的應用。