基于核心胜任力的护理学虚拟实验软件平台设计与开发

2018-01-29陈明霞李新香

实验室研究与探索 2017年12期

羊洋, 陈明霞，李新香，许勤

(南京医科大学护理学院，南京 211166)

0 引言

随着互联网技术的迅猛发展，教育信息化推动着全球范围内教育教学的深刻变革，给医学模拟教学带来了新方法——虚拟仿真实验教学[1]。它依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象。学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果[2]。护理学是实践性很强的学科，培养学生获得护士职业胜任力是护理教育的最终目标[3]。实验教学是培养本科护理人才核心胜任力的重要环节。但是，随着招生规模不断扩大，校内的实验师资、实验场所、用物、时间相对不足，难以满足快速增长的实验教学需求。另一方面，患者安全，法律法规和社会伦理等因素对实习护生的临床护理能力提出了更高的要求，也增加了实验教学的压力。

引入虚拟仿真技术可以缓解护理实验教学压力，推进实验教学改革，适应教育信息化发展。研究发现，虚拟仿真实验教学有助于提高学生的临床操作能力、培养临床思维能力、加强创造力的培养[4-7]。基于胜任力本位教育理念，设计、开发了V·Care-护理学虚拟实验软件平台，为学生提供了有“医疗环境”而无“医疗风险”的实验条件，创造了“时时可学，处处可学”的学习平台，并在线开放以促进教育资源共享。

1 V·Care-护理学虚拟实验软件平台的设计

1.1 设计思想

以“加强基础训练，注重人文关怀，强化实践能力，突出创新意识”的人才培养理念为指导，以提升学生学习和发展为宗旨，围绕护理核心胜任力框架推进信息技术与实验教学的深度融合。本着“易实不虚，虚实互补”的总原则，采取“设计-开发-应用-调研-优化-再应用”的循序渐进的建设步骤，并在设计-开发-应用过程中不断优化。设计过程中，树立使实验教学体系既相对独立，又与理论教学体系相互促进的思想；注重建构主义理论的指导[8]，以学生为主体，遵循自主学习-虚拟操作-自主测评的学习过程；内容上注重以真实情境、案例引导设计，将情感态度与价值观的培养融入到知识、技能和临床思维训练中；形式上以生动、多样的多媒体形式提供丰富的学习资源，提高学生的学习兴趣，满足学生个性化的学习需求；技术上注重以先进的虚拟现实技术构建虚拟实验环境，创造身临其境的体验感。

1.2 系统结构

V·Care-护理学虚拟实验软件平台是网络化的虚拟仿真平台，平台采用CS+BS架构，服务器采用Windows Server 2012，数据库采用Windows SQL Server 2012。服务端承担资源数据存储、用户认证、学习行为记录等功能，客户端调用具体资源、虚拟仿真项目展示、虚拟操作练习。服务端部署在学校国家级虚拟仿真平台服务器上，与我校的E-Learning课程中心实现对接，通过ActiveX 控件实现与数字化校园或教学门户系统的统一账号认证，进行统一维护管理。客户端可部署到任意的学生机，学生根据自己的学习需求，进行自主训练。网络结构拓扑图如图1所示。V·Care-护理学虚拟实验软件平台实现了教学时间、空间上的延伸，使用范围也从校内扩展到校外，实现了护生-护士整个职业生涯的核心胜任力的持续培养。

图1 网络结构拓扑图

V·Care-护理学虚拟实验软件平台依托于课程中心，与学校的评教系统、答疑系统、MOOC平台等信息化平台充分融合，形成了具有多向信息交流能力的新型教学空间。平台系统架构如图2所示。

图2 V·Care-护理学虚拟实验软件平台系统架构图

V·Care-护理学虚拟实验软件平台采用结构化、模块化的设计方法，设计了自主学习、虚拟操作、考核测评3个功能模块，平台内容结构如图3所示。

图3 V·Care-护理学虚拟实验软件平台内容结构图

平台开发采用.net与Unity3D综合完成，虚拟操作模块中的3D模型与动画是通过3D Max完成，三维交互开发是通过Unity 3D游戏引擎开发完成，数据存储于学校虚拟系统专用服务器上。Unity是一个能够轻松创建三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等有互动内容的多平台综合型游戏开发工具，是一个全面整合的专业游戏引擎，是利用交互的图型化开发环境为首要方式的软件[9，11]。Unity降低了开发的难度、提高了开发效率，是颇受欢迎的游戏开发引擎，被广泛应用于虚拟平台的开发中。

2 V·Care-护理学虚拟实验软件平台的应用

V·Care-护理学虚拟实验软件平台的教学资源丰富，覆盖基础护理学、内科护理学、外科护理学、妇产科护理学、儿科护理学以及急危重症护理学。形成以基本型实验为基础、综合设计型实验为主体、创新型实验为提高的三层次的实践教学课程体系。

2.1 自主学习

自主学习模块提供形式多样、内容丰富的学习资源，包括基础技能操作视频、护理技能微课视频、护理实践教学课件、模拟情境教学案例库、PBL教学案例库、临床见习大纲和日志，以及基础技能操作考核评分标准。这些资源全面满足了学生在课前预习、课堂学习、课后复习、考前复习、临床见习各阶段的自学需要。基础技能操作视频由教学团队指导、优秀学生操作、专业摄制人员拍摄制作。护理技能微课视频由专业老师精心设计、拍摄制作，以生动、简洁的方式介绍专科护理操作的相关知识、操作流程以及重要环节。学生可以反复观看操作视频和微课视频，加强对完整流程的理解和记忆，减少在操作细节上的错误。护理实践教学课件介绍操作流程、适应证、禁忌证和注意事项等，对虚拟操作具有指导作用。操作考核评分标准是正式考试使用的，便于学生理解和掌握操作重点，提高考试成绩。情境模拟教学案例库和PBL教学案例库均为本学院教学团队自编，并应用于实践教学。学生可以在课外开放实验室中深入思考各项案例，在练习护理技能的同时，训练临床护理思维，巩固、深化课堂学习内容。自主学习模块提供的所有学习资料均依据教学大纲要求，并及时更新以贴近临床实际。

2.2 虚拟操作

虚拟操作模块中，设计了单项护理技能、综合护理技能和临床护理思维训练三个子模块，每个子模块包含多个虚拟操作软件，供不同年级的护理专业学生使用，实现渐进式学习。所有虚拟软件采用3D Max构建全3D虚拟环境、人物和用物模型，逼真再现临床实际工作情境。学生在虚拟现实环境中，通过鼠标的点击、拖拽进行各项护理操作的虚拟练习。操作流程兼顾教材和临床实际，以文字、语音和图片的形式提示操作步骤和重要知识点，学生边练边学，知识点得以不断强化巩固。虚拟操作过程中，当学生出错时，会有提示指导。初学的学生按照操作提示，逐步完成，操作错误不得进入下一步。熟练掌握的学生则可以跳步骤练习，实现个性化学习。

软件界面布局合理，整体风格统一，导航清晰简捷。色彩搭配协调，视觉效果好，符合视觉心理。文字、图片、音、视频、动画等切合教学主题，制作精细，具有仿真性和趣味性，吸引力强，激发学习兴趣。目前正在建设单项护理技能子模块，包括侵入性的基础护理操作、实验室和临床难以反复练习、见习的专科护理操作以及高风险高消耗的护理实验项目。

2.3 考核测评

考核测评模块包括了基础护理学、内科护理学、外科护理学、妇产科护理学、儿科护理学、社区护理学以及急危重症护理学的内容。针对各项护理操作的重要知识点、关键环节和注意事项等，从教学团队自主设计的题库中筛选合适的题目，以图文的形式呈现。学生进行自测自评，即时获得测评结果以便于学生了解学习效果，及时调整后续学习计划。

3 V·Care-护理学虚拟实验软件平台的应用效果

(1) 虚实结合，创新护理实验教学模式。 V·Care-护理学虚拟实验软件平台的建设是将虚拟现实技术引入护理实验教学的一次有益探索和尝试。它摆脱了传统实验教学在客观条件方面的限制，成为了护理实验教学的新平台，形成了“虚拟仿真模拟练习-实景仿真模拟教学-临床实习”的新型递进式实验教学模式。

(2) 与课程结合，训练临床护理思维能力。教学中，将V·Care-护理学虚拟实验软件平台应用到翻转课堂。根据真实病例设计教学案例，学生通过网络自主学习案例，教师提供权威参考资料，并在反馈评价中进行详细解答。教学案例充分考虑护理实践的特点，注重护理临床思维的训练，规范各类操作的正规程序、强调医护合作和医护职责的正确分配。训练学生综合运用所学知识、技能去解决“病人”的实际问题，有效地培养学生的临床思维能力。

(3) 保证患者安全，提高临床护理实践能力。 V·Care-护理学虚拟实验软件平台的基本界面为统一的模块化设计，学生只需熟悉一个虚拟操作后即可无障碍地进行全部案例自主学习。医疗情景、诊疗流程高度仿真、护患交流对白、病人及环境音效均为高仿真实景录制，病房气氛逼真，提供给学生沉浸式的病房环境，给予学生一定程度心理压力，对学生的抗压能力进

行很好的锻炼。同时，保障了患者与学生的安全，节省实验成本，弥补了学生在临床实习中实践机会不足，有助于培养学生熟练的技能操作，提高临床护理实践能力，为学生向患者提供安全、优质的护理打下坚实的基础。

4 结语

国家教育信息化战略——将教育信息化定位为“改革教育理念和模式的深刻革命”，以促进教育公平，提高质量的有效手段[12-14]。虚拟仿真实验教学成了研究热点。应用虚拟仿真技术可以实现实验室资源共享与利用，更大程度上提高学生的动手能力和创新实践能力，给医学教育的发展和改革带来机遇和动力[15]。另一方面，虚拟仿真实验平台的建设是一项涉及教学、管理、技术的系统工作，是一项长期、持续性的工程，需要投入大量的人力、资源和经费。V·Care-护理学虚拟实验软件平台的设计开发过程中也遇到许多问题，部分功能、实验项目需要进一步完善、开发。后续研究中，我们以护理核心胜任力培养为主线，将V· Care-护理学虚拟实验软件平台进一步建设成为多元化、开放的实验教学平台，推进护理学高等教育的发展和改革，推动护理人才培养水平的提高。

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