虚拟仿真技术（VR）在高职护理实训教学中的应用研究

谭维玉 兰园淞 覃恒 莫启章 覃华钊 谭军

【摘要】本文探討虚拟仿真技术（VR）在高职护理实训教学中的应用效果，以心肺复苏术（CPR）教学为例，对3个专业732名学生实施教学，考核结果是3个专业的及格率100%，良好率42.86%～83.33%，优秀率5.43%～45.5%，平均分范围为（79.42±3.83）分～（84.11±6.61）分;调查得到的结果是52.73%的学生喜欢该教学模式、62.57%的学生认为它有利于提高学习兴趣、62.16%的学生认为它有利于提高思维能力、59.97%的学生认为它有利于提高记忆、58.33%的学生认为它有利于提高知识应用能力、55.46%的学生认为它有利于提高操作能力;认为VR技术有助于提高学生的学习兴趣，提高学生的综合能力。

【关键词】护理实训 心肺复苏术 虚拟仿真技术

【中图分类号】G64 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2022）03-0126-05

护理学是实践性很强的学科，培养学生以实践能力为主的多种能力是护理教育的重要目标。实训教学是一个至关重要环节，是培养学生实践能力、思维能力的主要途径。单一的传统护理实训课堂教学有其优点，但也存在一些弊端，由于其弊端制约着教学质量的提高，需要对其进行改革。虚拟仿真技术（Virtual Reality，VR，以下简称VR或VR技术）是采用现代高科技手段生成逼真的视、听、触觉一体化的虚拟环境，操作者戴上头盔，借助手柄，产生如同在真实环境中给患者进行护理操作的感受和体验。本课题以心肺复苏术（CPR，以下简称CPR）实训教学为例，探讨高职护理实训课采用VR技术进行实训教学的应用效果。

一、心肺复苏术（CPR）实训内容及评分标准

我国每年登记在册心脏猝死发病人数为54万，抢救成功率仅为1%。可见，心脏骤停严重威胁人们的生命。研究表明，心脏骤停，未实施CPR，患者每分钟存活率下降7%～10%。CPR是抢救生命关键措施，是每个医学、护理学生必须掌握的操作之一，也是公民需要掌握的技能之一。因此，CPR是实训课教学的重要项目之一，需要通过实训考核衡量学生的掌握程度。CPR考核内容及评分标准是根据美国心脏协会发布的成人技能评估表改编，其中，考核内容由12个项目组成，分别为评估环境（2分）、判断意识（3分）、判断脉搏（3分）、判断呼吸（3分）、呼救（2分）、摆放复苏体位（2分）、心脏按压（25分）、清理呼吸道及开放气道（10分）、人工呼吸（25分）、评估效果（15分）、整理衣物及侧头（5分）、按时完成（5分）。

二、虚拟仿真技术（VR）系统评价方式概述

VR技术系统评价与常规的训练系统评价相比，VR系统对学生的操作技能能进行实时评分、终末评分。比如，A同学和B同学虽然进行同一练习，但当他们练习完一次CPR后，他们的步骤、提示率、准确率、解剖知识、操作时间的评价是完全不一样的。如果A同学操作步骤准确（评估环境→判断意识→判断脉搏→判断呼吸→呼救→摆放复苏体位→心脏按压→清理呼吸道及开放气道→人工呼吸→评估效果→整理衣物及侧头）、提示少（不需要系统提示，就能操作并顺利进入下一个步骤，如评估环境后就判断意识，轻拍双肩等）、准确率高（如按压的部位、频率准确）、解剖知识（如气道开放到位）、时间短（能在3.5分钟内完成），综合能力好，那么系统打分高，可达90多分。如果B同学操作步骤生疏、需要系统提示（如每一步都依靠系统提示才知道下一个步骤是什么，甚至系统提醒一次后，还在思考该做什么。如按压手柄圆盘，到达患者身边，等系统提示“请评估环境”，才知道要评估环境;评估环境后，等系统提示“请判断意识”后，才判断意识，或需要思考后判断意识）、准确率低（如按压的部位、频率不准确，需要思考，反复尝试才做对）、解剖知识（如气道开放不到位）、时间长（超过3.5分钟才完成），综合能力差，那么系统就打分低，如60分。同时，它还能启发学生思考。学生一旦操作错误系统将无法进行下去，如在CPR练习中，如果胸外心脏按压不对，那么就做不下去，学生需要思考清楚才能接着做。系统显示的分值随着时间的延长慢慢下降，甚至降到0分，迫使学生及搭档快速地对现状进行评估和思考，反复尝试直到正确，然后快速执行下一步操作。这样反复摸索，加深学生操作印象，增强熟练度。学生在思考过程中也开拓了思路。这些设计有助于培养学生自主学习能力、思维能力、信息检索能力、合作能力、评估和干预能力、应激处理能力、知识应用能力、操作能力等。除此之外，系统还会对学生平时练习进行追踪评价，为学生的总实训操作成绩评价提供数据参考，使学生了解自己在操作中存在的不足之处，鞭策自己加强练习、提高操作技能。

三、运用虚拟仿真技术（VR）开展混合教学实验过程

本项目选取18级助产1—2班、护理（2+3）1—3班、护理9—15班3个专业732名学生实施VR技术混合教学，具体分为四个阶段。

阶段一，课前教师培训阶段。VR公司工程师对VR系统进行检测，对任课教师、VR技术管理员进行培训。

阶段二，课前准备阶段。该阶段主要使学生熟悉心肺复苏术的操作流程。以班级为单位，每个班分为2组，每次1组，每2个学生共用一个工位。上课前，学生按预约时间到VR实训室进行预习，VR技术管理员对学生进行基本技术指导，如头盔、手柄的使用，打开电脑系统的“混合现实门户”画边界等。步骤如下：

1.学生登录VR教学系统练习模块，以心肺复苏为例，选择心肺复苏术进入模拟真实环境界面。出现心肺复苏场景“有一位先生在公园散步突然倒地”，学生摁大圆盘，出现蓝色抛物线对着患者，按扳机，便到患者身边，然后根据系统指示进行仿真操作练习。

2.学生根据提示操作。学生在操作中系统及时打分，学生及时了解自己操作的准确性。学生若操作错误，则不能进入下一步操作。比如，检查颈动脉，如果手触摸患者颈部的位置不对，那么手柄不会震动，操作无法进行下去。该步骤锻炼学生观察和思考能力、自主学习能力、信息检索能力、合作能力。

3.操作评价。学生操作结束后，系统会对学生的操作过程进行综合评价，如步骤、提示率、操作时间、准确率、解剖知识等。学生从中了解自己哪方面存在缺陷，使学生带着问题进入课堂学习。

阶段三，实训课堂教学实施阶段。经过预习之后，学生已经比较熟悉操作方法，因此在课上主要以学生练习为主，教师只需在旁边指导，并抽查了解学生的操作情况和进行点评。具体方法如下：

1.学生操作演示。抽查一个学生操作（学生自愿报名或随机抽查），学生根据CPR的操作流程进行演示。以心肺复苏步骤为例，即评估现场环境——判断意识——检查颈动脉搏动及自主呼吸——呼救——将患者置于复苏体位——胸外心脏按压30次——清理呼吸道及开放气道——人工呼吸2次——完成5个循环CPR——判断复苏效果——复苏后整理——结束操作。演示结束，老师提问，观看的学生或演示者抢答，老师点评。对关键的某个动作，必要时老师示范。如示范按压姿势，让学生观看双膝打开的距离，使学生准确掌握按压姿势，对错误的姿势进行纠正，对个别学生进行辅导。在这个过程中，教师根据学生个人的操作情况，让学生交流和讨论，并鼓励学生分析、思考。最后学生发表个人意见，教师点评。

2.小组练习。每2～3人为1组，进行小组练习。在规定时间内，每人练习完一次。之后，学生彼此指出不足之处，吸收彼此的优点。教师巡视，对学生进行个性化指导。

3.再次抽查学生。每个学生练习完一次后，老师抽查2个学生进行操作（学生自愿报名或老师随机抽查），要求在3.5分钟内完成，超时停止操作。教师提问，学生抢答，老师点评。

阶段四，课后提升阶段。学生预约VR实训室练习，并到实训室进行练习。

四、运用虚拟仿真技术（VR）开展混合教学实验结果

（一）结果检测手段

为了更好地了解运用VR技术开展教学的实践情况，笔者对教学结果进行检测，以便进行更客观的评价。课题组成员共同研究，编制“VR技术混合教学评价问卷”，并参照《广西55项临床护理技术操作标准》制定评分标准、考核时间。进行实训期末考核，并按照“多阶段形成性评价+终结性评价”进行评分：平时分40%（课前+课中+课后线上线下打分评价）+期末考核60%。之后进行问卷调查。采用SPSS20.0统计软件对数据进行分析，计数资料用百分率（%）表示;学生成绩用均数±标准差（x±s）进行统计描述，组间比较用方差分析;成绩等级分布比较用秩和检验，以P<0.05为统计学有差异。

（二）检测结果

1.实训成绩。表1为3个专业学生心肺复苏的实训成绩。

从表1可知，在CPR考核中，护理、护理（2+3）和助产3个专业12个班的学生732人，成绩均≥60分，及格率高达100%，达到人人过关的教学目标，良好为42.86%～83.33%，优秀达5.43%～45.5%。平均最低79.42±3.83分，最高84.11±6.61分。其中，及格（60—75分）220人，良好（76—85分）380人，优秀（86分及以上）132人，除了护理专业平均分（79.42±3.83分）低于80分，其余两个专业的平均分均高于80分。护理（2+3）和助产专业平均分与护理专业平均分比较，X2=4.899，P<0.01，差异具有统计学意义。整体来说，学生成绩分布在良好及其以上较多。可见，VR技术混合教学效果好。

2.学生反饋。表2为学生对VR教学的反馈情况。

从表2可知，439名（59.89%）学生认为VR技术混合教学值得推广。386名（52.73%）学生喜欢VR技术教学、458名（62.57%）学生认为有利于提高学习兴趣，由此可见，学生对该教学手段和教学模式的接受程度达到一半以上。在提高技能方面，VR技术能提供虚拟环境，学生戴上头盔，就能看到一个虚拟的环境：一位先生在公园散步突然倒下。借助手柄，按压圆盘，出现蓝色抛物线;按扳机，便到患者身旁，开始抢救，直观操作。（1）439名（59.97%）学生认为它有利于记忆。在操作VR技术模块的过程中，学生如果做不对，那么就无法继续。例如，开放气道时，要求用仰面举颏法开放气道，使患者耳垂与下颌骨连线垂直于地面，如果耳垂与下颌骨连线不垂直于地面，那么就无法继续，这就需要学生思考并纠正。（2）455名（62.16%）学生认为它有利于提高思维能力。学生先在线上VR技术系统中练习CPR操作，掌握了CPR操作步骤，然后结合线下实训室进行学习、练习，在高仿真模型人上练习。比如，进行人工呼吸时，要求采用仰面举颏法开放气道，左手小鱼际肌压住患者前额，左手拇指及食指捏紧患者鼻孔，口包严患者口周。吹气1次后左手拇指及食指松开患者鼻孔，吹气时将头偏向一侧换气并观察患者胸廓起伏。同法吹气第2次，吹气过程中须保持气道开放。学生真正体验了实际操作过程。（3）406名（55.46%）学生认为它有利于提高操作能力。学生线下练习时，借助高仿真CPR模型人及系统软件，可以判断操作的准确率。（4）402名（54.92%）学生认为有利于提高评估和干预能力。在线下教学时，教师有充足的时间引导学生跟患者沟通的方法，更好地培养和提高学生的评估能力与干预能力。（5）346名（47.27%）生认为有利于提高沟通能力。可见，VR技术混合教学在一定程度上能提高学生综合能力的。大力发展虚拟仿真技术是实训教学的一个主要发展方向，VR技术虚拟临床情景，打破时间和空间限制，方便学生进行学习和训练。它将虚拟与现实进行无缝对接，有效地提高教学质量。上学期，学院开始把VR技术应用于高职护理实训教学中，这种技术操作直观、安全、便于记忆，能较好地拓宽学生视野，增加临床经验，有利于培养学生临床思维能力，提高教学质量。

结论是，439名（59.89%）学生认为VR技术混合教学值得推广，386名（52.73%）学生喜欢VR技术教学，458名（62.57%）学生认为有利于提高学习兴趣，439名（59.97%）学生认为有利于记忆，455名（62.16%）学生认为有利于提高思维能力，406名（55.46%）学生认为有利于提高操作能力，402名（54.92%）学生认为有利于提高评估和干预能力，346名（47.27%）生认为有利于提高沟通能力。

五、教学反思

改变教学模式，推广应用VR技术混合教学模式是一种比较好的办法。例如CPR，学生预约VR实训室预习CPR操作。VR系统提供虚拟仿真环境，弥补传统实训室的不足。学生戴上头盔，打开系统，就能在虚拟情境中给患者进行心肺复苏急救技术CPR操作，感受、体验抢救心脏骤停患者的过程，激发学生学习CPR的兴趣。练习版有提示，学生可以根据系统提示进行操作，但系统只提示大点，如心脏按压，只提示心脏按压，未提示怎么按压，需要学生思考。如果按压不对，那么操作无法继续，只能停留在心脏按压这个步骤。这就要求学生必须记住基本的理论与技术才能进行实训。又比如，清理呼吸道及开放气道，学生需要反复思考、尝试才做对，这样能更好地加深学生的印象，较快掌握CPR操作流程和技术。需要注意的一点是，VR技术提供的是虚拟的操作，并非真实操作。比如，心脏按压的按压方法，要求：打开双膝跪地，身体中线对齐患者两乳连线;双掌重叠，十指互扣，手指翘起，两臂垂直于患者身体进行按压;按压深度为5～6cm，按压频率为100～120次/分。如果操作正确，那么系统会给出适当的评价和提示，让学生能较快地找到心脏按压发力点等。但是学生在虚拟场景中熟练掌握的操作手法不一定能在现实中应用，因为这跟真实的心脏按压还是有所不同，特别是按压的力度，在虚拟仿真实验中是无法体验的，学生还需要到传统实训室练习，才能真正掌握。也就是说，运用这个教学技术的好处是先让学生在线上掌握CPR操作流程，以便在线下对高仿真模型人进行练习时，能较快地找到感觉，更好更快地掌握CPR操作流程和技能，但不能用这个教学模式完全代替传统的实训教学方式。

VR技术严格来说还不是很完善，在使用过程中偶尔会出现系统不稳定现象，表现在：（1）头盔超出操作区域时，无法进行CPR练习。（2）操作的区域划不好，操作过程会出现边界丢失现象。表现为患者随着操作者走动而移动、双手未显示或双手接触不到患者，无法进行正常操作，这会直接影响学生情绪、学习效果。建议VR技术工程师定期对VR系统进行升级、维护、维修，保持VR系统的稳定性，保障稳定的虚拟仿真学习环境。

VR系统模块开发费用较高，并需要不断完善硬件设施、软件设计、内容生成、网络传输等，后期还需要系统维护、更新、管理及头盔更换等，维护和使用的费用较高，影响VR技术的推广。建议提高VR技术，降低研发成本，以便提高VR技术使用规模，促进VR技术可持续发展。因此，建议虚拟仿真技术编程工程师与临床专家、高校教师深度合作，共同完善VR内容和技术，以满足教学需求。

综上所述，VR技术混合教学有助于提高学生的学习兴趣，提高学生的综合能力。但由于是初次试行，因此还存在诸多问题需要解决。虽然技术设备成本较高，要想普及还存在一定的困难，但总的说来，它能与传统的实训教学模式相配合，具有很高的应用价值。

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注：本文系2019年度广西职业教育教学改革研究项目（VR技术在高职护理实训教学中的应用研究与实践，编号：GXGZJG2019B105）成果之一。

作者简介：谭维玉，硕士研究生，副主任护师，研究方向为护理教育;谭军，通讯作者，硕士研究生，讲师，研究方向为读者服务及阅读推广。

（责编 卢建龙）