虚拟现实技术在护理教学中的应用进展

2022-11-28李桂君黄玉婷王姗姗李丽颖

上海护理 2022年9期

李桂君，姚淳，陈斐，黄玉婷，王姗姗，李丽颖

（上海济光职业技术学院，上海 201901）

虚拟现实（virtual reality，VR）是一项允许用户实时探索和操纵计算机生成的真实或人工三维多媒体感官环境的技术[1]。通过不同程度的沉浸感，VR可以提供给体验者主动学习的体验，通过设备向用户传输视觉、听觉等感受，让体验者置身于虚拟或想象的环境中[2]。VR的概念最早是在1950年被提出的[3]。目前，超过230家公司正在生产与研发VR相关的各种产品，并将其广泛应用于医疗、教育及生活娱乐等领域。以医学领域为例，现有研究尝试将VR应用于医学诊断与治疗中[4]。尤其是在精神病学领域，传统的治疗手段主要局限于心理治疗和药物治疗，然而VR可以提供有效的教育和心理培训，且不会对患者造成伤害[5]。治疗性VR可以改善精神疾病患者的恐惧、焦虑、抑郁、认知障碍和社会功能[6-7]。此外，VR在疼痛管理、手术训练、解剖教育等领域被认为是一种经济、高效的工具，既可以节约培训成本，也可以方便住院医师练习某些手术操作技能[8]。总而言之，与动物模型、教学视频相比，VR具有其独特的优势，且越来越被医学界认可。VR中的3D图形可直观展示教学内容，在医学基础教学中的应用也十分广泛。目前，也有学者将VR应用在护理教学中，但尚存在一定的应用局限性等问题。基于此，本文介绍了VR在护理教学中的呈现方式、应用场景，并提出VR在护理教学中的应用展望，以期为护理教育者更好地将VR应用于护理教学中提供参考借鉴。

1 VR在护理教学中的呈现方式

1.1 模拟真实视觉特效护理教学注重理论与实践的结合，VR在护理教学中的应用功不可没[9]。上海中医药大学将虚拟静脉注射系统应用到护理实训教学中[10]，通过3D静脉模拟系统提供视觉反馈，使血管之间存在明显的颜色区别，学生可通过观察静脉和针头之间的关系来练习系静脉注射技术，提高对患者进行穿刺操作时的成功率[11]。也有研究将虚拟仿真系统引入基础护理教学中，系统中人物、环境、设备等均采用三维软件建模，使学生身临其境地在三维立体虚拟环境中进行护理相关操作，包括查看护理环境、患者情况及病灶状态等[12]。复旦大学基础医学院制作的虚拟生化试验教学软件也取得了一定的应用效果[13]。VR可以将生理情况下无法观察到的组织结构呈现在学生面前，在视觉上给学生提供身临其境的体验。

1.2 提供准确的触觉感受在对人或动物进行静脉注射训练时，通常只能看到扩张静脉的阴影、轮廓。如果患者毛发浓密，用肉眼很难定位静脉，因此需要用指尖感觉静脉血管弹性来确定注射部位。为了提供触觉真实感，VR模拟器可以提供触觉反馈[14]。虚拟仿真触觉设备可为静脉穿刺训练提供精细的触觉反馈，使用者可以通过感受血管阻力和血管被刺破时阻力损失等触觉反馈，更准确地完成静脉穿刺操作[15]。此外，VR已被用于牙科和口腔颌面外科护理中，使用者可通过触觉压力模拟器的反馈来准确判断颌面部的病情，从而进行有针对性的护理干预[16]。VR可以通过提供触觉感受来使护理教学更加立体，有助于提升护理教学中的基础操作教学效果。

1.3 提供听觉反馈在护理教学中，学生很难真切感受到呼吸音、心音、异常的哭闹声等音，但VR可以为学生提供真实的声音反馈。VR可以模拟人类在面对压力时心血管活动的变化，从听觉中反馈心率变快等反应，有助于学生学习不同状态下心血管活动的变化[17]。在呼吸系统疾病护理教学中，VR可以模拟多种呼吸系统疾病，如慢性阻塞性肺疾病患者的呼吸音在VR中呈现出呼气时间比较短、呼气强度比较弱的特点[18]。VR还可以通过模拟不同疾病患儿的哭闹声及对疾病的不同反应，进而帮助学生判断患儿的病情变化，了解患儿无法用语言等表达的疼痛[19]。VR通过模拟不同的声音，补充了现有听诊实验教学的不足，丰富了教学手段，给学生提供了更加真实的学习体验。

2 VR在护理教学中的应用场景

2.1 虚拟咨询护理专业学生与医疗保健提供者、患者及其家属进行有效沟通的能力对护理质量至关重要。然而，传统的教学方式对提高护理学生沟通技巧的效果不佳，且使用标准化病人既不符合时间效益，也不符合成本效益[20]。鉴于虚拟患者能够在安全环境中模拟交互式体验和真实的临床场景，并可为学生提供无限次的培训，故虚拟咨询应用程序是护理学生在入职前训练沟通技巧的理想平台[21]。

2.2 虚拟操作护理教学中的侵入性操作主要包括静脉注射、静脉输液及静脉血标本采集等[22]。护理专业学生在校期间很少有机会能够对患者进行侵入性护理操作，临床实习期间如果直接对患者进行这些操作，容易引起安全隐患及患者的不满意。虚拟仿真实训恰好解决了这一问题，使用VR模拟临床真实案例，让学生在虚拟环境中对虚拟患者进行护理操作，且能与虚拟患者进行沟通，观察患者病情变化[23]，给学生提供了沉浸式病房的体验，有助于达到更好的教学效果。

2.3 虚拟病房美国已推出护理实训模拟软件项目在由程序建立的虚拟病房里，学生可以查阅电子病例、进行虚拟预约，并可对患者进行评估，进而与患者进行互动，也可对患者的干预进行跟踪，实时了解患者病情的变化，且能够评估患者并实施护理计划[24]。有研究表明，通过与患者互动，可在短时间内反映护理专业学生的知识存储和临床推理能力[25]。虚拟病房解决了教学空间管理的难题，使教学机构能够增加可用于学生培训的临床方案的数量[26]，使教室环境中的培训变得可行，扩大了网络环境中场景的可用性、增加接受个性化培训的学生数量、降低模拟成本用。

2.4 虚拟灾难教育护理人员在灾难管理中发挥着关键作用，灾难护理教育和培训已在全球范围内开展，但是针对灾难的护理教育和培训仍有待发展，而VR可以提供灾难环境下的病患者模型[27]。灾难后易出现较多急危重症患者，该类患者的护理与常规护理有所区别，护理专业学生很少有机会在紧急情况下对患者进行护理，所以对急危重症患者的护理培训尤为迫切。南京医科大学护理学院设计了包含院前急救、中心静脉压监测等5个急危重症虚拟仿真实验项目，其中火灾、溺水、车祸外伤等急危重症病例的护理已经应用于护理教学中，且取得了一定的成效[28]。方敏等[29]采用VR进行重症监护护理教学，激发了学生的学习兴趣。García等[30]运用移动虚拟现实应用程序进行心肺复苏技术的教学及培训，使心肺复苏技术逐渐普及。

3 VR在护理教学中的应用展望

VR可模拟如解剖结构、侵入性操作实训、模拟病房、心脏与肺部听诊等多种教学场景，可提供视觉、触觉、听觉反馈，在提高学生的理论知识、实践能力及满意度方面均表现出较好的优势，有助于提升护理教学质量[23-24]。VR教学已成为一种有效的教学策略，为护理专业学生临床能力的发展提供支持。但也存在一些问题：VR教学过程中以学生自主操作为主，缺少师生间和同学间的互动和交流，学生交流合作能力得不到更好的培养；目前VR教学以视觉、听觉体验为主，触觉体验的相关技术还有待进一步提升；全面推进课程思政建设是落实立德树人根本任务的战略举措[31]，但是在VR教学中无法体现课程思政内容，不利于发挥课堂教学在课程思政中主渠道的作用；对学生而言，诸如情感、个性和环境等人文因素在VR教学中得不到体现，且长时间佩戴3D眼镜会使学生出现眩晕、恶心、眼部不适等症状，从而影响学习状态；沉浸式体验为一把双刃剑，既是VR教学的一个主要特色，也容易使自制力差的学生沉迷其中，不利于学生身心健康发展。因此，建议教师在教学设计中可加入互动环节，通过对学生进行课前指导、课后测评来及时了解学生的学习情况；在VR设备使用前对教师进行培训，使教师能够熟练掌握VR设备的使用方法，以更好地解决使用过程中出现的问题；对于虚拟世界中不能传达的人文因素，教师可加强与学生的交流沟通，也可采取VR教学和临床教学相结合的方式；鼓励校企合作，共同研发VR教学资源，根据护理专业特点及护理专业虚拟仿真教学的需要，进而研发出更具针对性的VR教学资料；护理专业学生应明确学习目标，熟练掌握虚拟仿真系统学生端的操作流程，配合老师的各项教学活动，按照老师的要求完成学习任务，同时也要注意劳逸结合，遇到问题及时反馈。