虚拟现实技术在护理实验教学中的应用研究

2023-12-26洪艳

教育教学论坛 2023年45期

洪艳

（淮南联合大学医学院，安徽淮南 232038）

信息化时代背景下，国内教育模式与平台发生重大变革。2012年，教育部出台《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》，旨在应用信息技术创新人才培养模式，实现信息技术与高等教育二者间有机融合。十年来，护理教育工作者积极变革教育方式，努力实现知识技能整合，并为学生提供充足的实践机会。伴随数字化技术的发展与普及，虚拟现实技术备受社会关注，并已成为多领域热点。具体到护理实验教学领域而言，虚拟现实技术可为护生提供无损耗实践环境，支持护生在不占用实验室资源且无教师指导的情境下，掌握护理实验基本操作流程，因而极具应用价值。

一、虚拟现实技术概述

20世纪 60年代，美国率先开启虚拟现实技术研究进程。1962年，美国人 Morton Heilig成功发明全传感仿真器，此即全球首台虚拟现实技术设备。20世纪80年代，全球首家虚拟现实公司创始人 Jaron Lanier首次提出“Virtual Reality”这一概念（也即“虚拟现实技术”），并且积极投身于相关技术研究。此后，虚拟现实技术渐为各国接受并且沿用至今。

虚拟现实技术又名灵境技术，可以依托电脑模拟三维虚拟世界，支持用户在三维视觉空间内实现其与物体间交互，并且获得视觉、听觉以及触觉反馈。2016年，Sony、HTCVive以及Oculus等公司纷纷推出虚拟现实技术教育消费产品，标志该技术正式迈入教育领域。

二、虚拟现实技术在护理实验教学中的应用价值

（一）充分激发护生学习兴趣

传统的“教—学”式护生学习模式十分枯燥乏味，难以有效激发护生学习兴趣。应用虚拟现实技术开展护理实验教学，可使护生学习模式变为“导—学”式，支持护生自主选择角色并且深刻体验角色价值，进而充分调动护生学习积极性。结合虚拟现实技术在护理基础学科教育方面的应用实践来看，护理学员的学习兴趣与知识掌握程度均大幅提升。此外，应用虚拟现实技术模拟护理实验环境，并且灵活运用协作式、竞赛式以及群体式等多种学习模式，亦可有效激发学生学习兴趣。

（二）有效锻炼护生临床思维能力

护生运用智力、理论以及经验等综合分析判断病人存在的或者潜在的护理问题，并且决定施行相应护理措施的能力，即为护生临床思维能力。曾有教育工作者将学生分为实验组与对照组，实验组采用虚拟现实技术教学模式，而对照组则仍使用传统护理实验教学方法。结果表明，实验组护生的思维能力与应变能力均有明显提升，而这也就说明，相较于传统授课方式而言，虚拟现实技术支持下的虚拟实训更有利于促进护生临床思维能力的提升。

（三）切实改善护理实验教学效果

应用虚拟现实技术开展护理实验教学，能使原本枯燥的理论形象化、空洞的知识具象化，有效刺激护生各个感觉中枢，切实改善护生知识理解记忆效果。实践表明，与传统的案例实训教学相比，虚拟现实技术支持下的实验教学在临床思维、综合技能以及理论实践结合等方面，教学效果更佳。此外，曾有相关教育工作者将学生分为实验组与对照组，实验组护生参与虚拟现实技术支持下的课堂教学与实训教学，而对照组护生则仍参与常规式课堂教学与实训教学。结果表明，在自主学习能力、知识掌握程度等方面，实验组护生均明显优于对照组护生。由此可见，应用虚拟现实技术进行人机交互，能够切实改善护理实验教学效果。

三、虚拟现实技术应用中的不足之处

（一）护理教师信息化教学水平偏低

应用虚拟现实技术开展护理实验教学，要求实训教师掌握必要的现代教育设备操作技能，实现学科媒体与学科教学二者间有机融合，从而圆满完成教学任务。然而，就当前情况来看，部分教师尚不具备良好的信息化教学水平。因此，教育主管部门有必要采取有效措施，持续提高教师信息化水平。同时，教师自身也应充分认识到开展信息化教学的重要性，严格遵循校方所提信息化建设要求，积极参加相关培训，切实提高个人信息技术能力。

（二）虚拟现实技术教学平台建设力度不足

目前，部分虚拟现实技术教学平台虽然能够构建出逼真的虚拟环境，有效激活课堂氛围，然而，在知识点讲解方面，仍未脱离现实世界，明显承继了课本内容的乏味枯燥，严重阻碍了护生在“玩中学”教学目标的实现。为有效解决这一问题，教学平台研发人员有必要推动虚拟现实技术与AR、MR以及3D模型等多项技术间有机融合，充分发挥各项技术自身优势，为护生提供生动形象的教学内容，切实改善护理实验教学质量。

（三）研发部门与应用部门衔接不紧密

我国疾病谱与欧美国家疾病谱存在明显差异，而当前多数软件是由欧美公司研制，难以很好地满足我国护理实验教学需求。虚拟现实技术软件编写费用与硬件设备价格均较高昂，目前，便于应用的虚拟现实技术编写程序仍待进一步开发。因此，高校、医院以及上级部门有必要携手致力于教学资源的完善。比如，可以组织护理教师、临床护理专家以及软件工程师等结合自身经验联合开发教学资源并且实现教学资源共享。

四、虚拟现实技术在护理实验教学中的具体应用

（一）虚拟现实技术在理论教学中的应用

传统护理教学模式下，护生只能借助想象对不同的人体组织模型切面进行理解，进而将其拼合成为立体结构。因此，并未参与过相关训练且较为缺乏立体感的护生，往往难以做到。此外，传统护理教学模式也仅支持护生在课堂上共同观察标本与模型，导致护生学习成效低下。虚拟现实技术可以模拟出“虚拟人”，将其应用于护理教学过程中，能够帮助护生更好地理解人体组织结构与人体器官工作原理。澳大利亚Medis Media公司成功开发出了一套“虚拟人”软件，内里包含心、肺、骨骼以及肌肉等数百个动画数据集，数千个解剖结构以及十余个人体组织虚拟模块，全部人体组织器官均可沿不同方向、任意角度进行翻转，支持护生选取不同角度收获沉浸式学习体验［1］。此外，微软公司也研发出一套名为Hololens的虚拟设备，通过这一设备，护生可以看到三维解剖全息图，不受时空限制地学习人体组织器官，并且进行虚拟解剖［2］。

应用虚拟现实技术开展护理实验教学，护生可以直接感受到一系列动态过程，如肌肉收缩与伸展、心脏律动乃至瓣膜开闭等，进而深入理解解剖构造与人体组织间关联。此外，在虚拟现实技术支持下，护生还可身临其境地体验记忆障碍、幻觉等疾病，进而与患者产生共鸣。新英格兰大学即应用沉浸式虚拟现实技术软件引导护生体验听力下降等人体衰老过程，帮助护生深入理解与年龄有关的各类健康问题，进而与阿尔茨海默病患者产生共鸣［3］。

（二）虚拟现实技术在技能训练中的应用

实践教学在护理专业教学中占比较大，传统护理技能实训通常是在患者身上或者人体模型上进行，因而具备较大风险，并且需要耗费较高成本。针对这一问题，情景模拟可以提供有效解决方案。应用虚拟现实技术开展相关技能训练，可以设计情境、模拟场景，以供护生置身于安全环境中进行训练。在此环境下，护生不但能够反复练习，且还不必担心犯错，即便犯错也能及时得到反馈，最终熟悉医疗设备操作流程并且掌握必要的护理技能。上海健康医学院研究人员模拟放射照相原理与程序，成功研发出了一套增强训练系统，应用该系统，护生可以有效避免电离辐射危险，更好地掌握放射照相理论知识，并且有效提高大型医学影像仪器操作技能［4］。此外，上海康为医疗科技发展有限公司成功研发出了一套NM2230高级虚拟静脉注射操作系统，应用该系统，护生可以更好地把握针刺角度与力度等，顺利完成静脉注射操作，并且不断积累相关经验，切实提高穿刺成功率与静脉注射成功率。美国犹他大学基于计算机图形成功研发出了一套具备触觉反馈功能的虚拟现实技术系统，用以支持护生更好地练习导尿术［5］。近年来，又有多项虚拟护理模拟训练系统问世，应用实践表明，虚拟现实技术的确具备突出优势，能够帮助护生更好地为患者进行伤口护理，并且掌握气管切开术、心肺复苏术等临床技能。

（三）虚拟现实技术在临床护理中的应用

1.虚拟现实技术在虚拟医院临床护理中的应用。囿于有限的临床实践资源，护生往往难以获得充足的实践机会，因而难以有效提高个人临床技能。虚拟临床系统则可有效解决前述问题。美国密歇根大学护理学院教育工作者依托Second Life虚拟平台成功开发出了一套虚拟医院系统，具体包括虚拟急诊室、虚拟护理站、虚拟病房以及其他有关虚拟设备等，支持护生扮演不同角色，如护士、患者等，置身体系化虚拟场景进行练习，教师则负责为护生提供提示与反馈。应用实践表明，该系统可以很好地提高护生临床决策能力、应急处理能力、患者健康评估能力以及沟通能力等［6］。此外，虚拟现实技术也为传染病患者护理教育工作者提供了一项全新选择。传染病通常具备较强的传染性，而若应用虚拟现实技术，传染病患者护理教育工作者即可置身安全环境下进行教学。芬兰坦佩雷大学的教育工作者成功开发出了一套虚拟医院系统，在该系统的传染病患者病房中，护生可以练习肺结核传染病患者护理程序或者无菌工作程序等。在由医院全景照片与交互式用户界面共同组成的学习环境中，护生须在严格遵守无菌操作规范并且严格执行手部卫生与无菌操作程序的前提下，练习“患者”护理过程，避免将病传染给其他“患者”或者相关“工作人员”［7］。

2.虚拟现实技术在重症监护室临床护理中的应用。相对而言，重症监护室患者护理工作较为特殊，要求专业人员具备良好的感知能力、决策能力以及护理技能，能够成功处理重症患者身上所出现的各种复杂健康问题。一般来说，重症监护室环境特殊，应用虚拟现实技术开展专业教学工作，能够有效提升专业护理人员工作质效。加拿大蒙特利尔大学医疗中心教育工作者将护生分为实验组与对照组，实验组护生参与虚拟系统培训，而对照组护生则参与常规培训。结果表明，实验组护生在两个临床领域内的表现良好，虚拟系统能够有效提高护生的重症护理临床技能［8］。

3.虚拟现实技术在临终关怀临床护理中的应用。在为处于生命末期的患者提供护理时，护生若未做好充分准备，极有可能陷入焦虑、无助、内疚等不良情绪中，进而导致临终关怀护理工作质量低下。美国阿拉巴马汉茨维尔大学的教育工作者应用虚拟系统面向护生开展临终关怀护理测试，通过相关数据掌握护生于模拟环境中护理生命末期患者的情况。结果表明，护生临终护理水平明显提升，并且表现出了较为强烈的护理知识学习意愿［9］。此外，美国圣心大学教育工作者也应用虚拟系统面向护生开展临终关怀护理教学，帮助护生增强个人信念，勇敢面对死亡，进而有效提高护生的临终关怀护理水平［10］。