護理學(xué)虛擬現(xiàn)實實驗教學(xué)平臺的構(gòu)建

王 萍, 顏文貞, 蔡宏亞, 羅安安, 陳敏琦, 趙 青

(廣東醫(yī)科大學(xué) 護理學(xué)實驗教學(xué)中心, 廣東 東莞 523808)

采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)(virtual reality technology)能夠感知參與者的位置,捕捉參與者的動作信息,替代或者增強一種或者多種感官反饋,使用戶沉浸于仿真環(huán)境(虛擬世界)中[1]。虛擬現(xiàn)實技術(shù)作為未來解決深度學(xué)習(xí)的關(guān)鍵技術(shù),于2016年登入《地平線報告》高等教育版[2]。這項技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用將改變護理學(xué)實驗教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式,提高學(xué)生在虛擬的環(huán)境中與實驗對象的互動性和沉浸感,特別是解決了侵入性操作不能在真人身上反復(fù)練習(xí)、貴重器械無法反復(fù)使用等教學(xué)難題,在護理實驗教學(xué)中有廣泛的應(yīng)用前景。

廣東醫(yī)科大學(xué)護理實驗教學(xué)中心構(gòu)建了護理學(xué)虛擬現(xiàn)實實驗教學(xué)平臺,基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)自主研發(fā)了實驗教學(xué)軟件,創(chuàng)設(shè)了“真人對練+模型輔助+虛擬固化”的實驗教學(xué)體系,形成了以崗位勝任力為導(dǎo)向的多元化實踐教學(xué)模式,提高了學(xué)生動手能力、實踐能力和創(chuàng)新能力,在實驗教學(xué)中取得了明顯成效。

1 構(gòu)建護理學(xué)虛擬現(xiàn)實教學(xué)平臺的意義

1.1 更好地實現(xiàn)護理專業(yè)培養(yǎng)目標

《全國護理事業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2016—2020年)》指出：加強護教協(xié)同工作,以崗位勝任力為核心,提高護理人才培養(yǎng)質(zhì)量[3]。護理學(xué)是一門實踐性和應(yīng)用性很強的學(xué)科,培養(yǎng)學(xué)生熟練掌握常用護理技能,勝任各類護理工作崗位,是實驗教學(xué)重要的教學(xué)目標。傳統(tǒng)護理學(xué)教學(xué)常常通過模擬人進行技能訓(xùn)練,但傳統(tǒng)模擬人存在著一些無法展現(xiàn)的盲點,并且無法呈現(xiàn)臨床護理的情境效果,影響教學(xué)效果的提高,限制了對護理崗位勝任能力的培養(yǎng)。而虛擬仿真實驗可創(chuàng)造出一個逼真的虛擬環(huán)境,能靈活地將病理、生理、臨床、心理等層面的知識融合在虛擬情境中,以人機互動的方式豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和獨立思考判斷能力,增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的靈活性,提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力[4]。

1.2 提高護理實踐教學(xué)質(zhì)量

(1) 實現(xiàn)護理技術(shù)訓(xùn)練標準化。傳統(tǒng)護理學(xué)實驗教學(xué)的形式是多個教師分組示教、學(xué)生分組訓(xùn)練。但不同教師示教的護理操作方法卻有所不同,學(xué)生訓(xùn)練缺乏統(tǒng)一標準,這也是學(xué)生反饋的主要意見。通過三維虛擬仿真技術(shù),護理技能各項操作均能以三維動漫形式呈現(xiàn),有統(tǒng)一的步驟和細節(jié),這將有助于學(xué)生進行統(tǒng)一的訓(xùn)練操作,達到標準化護理技術(shù)訓(xùn)練的目的。

(2) 提高學(xué)生自主訓(xùn)練的效果。學(xué)生要掌握臨床護理操作技能,需要課堂教學(xué)和課后訓(xùn)練的無縫對接。實驗室開放后,學(xué)生自主訓(xùn)練時缺乏教師的指導(dǎo),訓(xùn)練效果受到影響。而建設(shè)虛擬仿真操作訓(xùn)練系統(tǒng),每項操作有清晰的操作進程和完整的操作步驟。學(xué)生的護理訓(xùn)練有規(guī)范的藍本指導(dǎo),可大大提高訓(xùn)練效果,彌補課后輔導(dǎo)師資缺乏的問題。虛擬現(xiàn)實教學(xué)平臺還可借助校園網(wǎng),實現(xiàn)在平板電腦、手機和臺式電腦等設(shè)備上自由訪問,能大大拓展學(xué)生課后學(xué)習(xí)的時間和空間,有利于教學(xué)質(zhì)量的提高。

1.3 規(guī)避護理教學(xué)中的倫理問題

護生的護理實踐技能訓(xùn)練多數(shù)需要侵入性操作,涉及患者的安全[5]。根據(jù)我國醫(yī)療法律與法規(guī),尚未取得護理職業(yè)資格證書的在校護生,臨床護理實踐技能培訓(xùn)不能在臨床患者身上進行[6]。護生因缺乏操作訓(xùn)練對象而難以提高臨床實踐技能[7]。

三維虛擬仿真不但可解決由于倫理問題導(dǎo)致護生臨床實踐少的現(xiàn)實問題,而且由于虛擬仿真訓(xùn)練具有無創(chuàng)性、可重復(fù)性和可編輯性等獨特優(yōu)勢,非常適合護理教學(xué)和實踐操作[8]。此外,在護理案例教學(xué)和情境教學(xué)中,突發(fā)的臨床情境十分重要。虛擬仿真實驗可模擬部分難實現(xiàn)的場景、事件或人體的解剖結(jié)構(gòu),大大提高教學(xué)的便利性,使得真實實驗平臺無法開展或難以用口頭表達的操作流程、知識點,采用圖片、空間信息等以虛擬現(xiàn)實的方式生動形象地展示出來。

1.4 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率

虛擬仿真護理實驗系統(tǒng)能夠構(gòu)建具有情境化、沉浸式的臨床交互訓(xùn)練空間[9],具有教學(xué)過程三維記錄、訓(xùn)練過程智能反饋、講評過程智能分析、考試過程智能評判等功能,使整個教學(xué)內(nèi)容生動化、形象化、具體化,彌補了傳統(tǒng)教學(xué)的不足,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了護理訓(xùn)練的效果。每次學(xué)生進行護理訓(xùn)練后,系統(tǒng)會自動評分,形成注重過程性評價的實驗教學(xué)模式。

2 護理學(xué)虛擬現(xiàn)實教學(xué)平臺的建設(shè)

2.1 護理學(xué)虛擬仿真教學(xué)平臺的構(gòu)建

廣東醫(yī)科大學(xué)護理專業(yè)是第三批全國高等學(xué)校特色專業(yè)。廣東醫(yī)科大學(xué)護理學(xué)實驗教學(xué)中心于2014年被列為省級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)單位,2017年通過驗收并被評為優(yōu)秀項目。中心秉承“以崗位勝任力為導(dǎo)向”的護理人才培養(yǎng)模式,形成了基礎(chǔ)護理模塊、?？谱o理模塊、人文護理模塊的實驗課程教學(xué)體系。實驗中心既重視實體護理實驗技能操作的教學(xué),也不斷進行信息化、仿真化的實驗教學(xué)改革,以適應(yīng)“以崗位勝任力為導(dǎo)向”的護理人才培養(yǎng)模式的需要,力求突破教學(xué)中的瓶頸,化解學(xué)生實踐訓(xùn)練要求高與患者維權(quán)意識強的矛盾,尋求強化學(xué)生實踐能力的新途徑,并逐漸形成虛實結(jié)合的實驗教學(xué)平臺。

2.2 真人對練+模型輔助+虛擬固化的實驗教學(xué)體系

在傳統(tǒng)的護理學(xué)實驗教學(xué)中,注射技術(shù)訓(xùn)練采用學(xué)生對練的方式。因為注射技術(shù)是有創(chuàng)實驗,故不能在學(xué)生身上反復(fù)練習(xí)；又因為在校學(xué)生尚未取得護士資格證,學(xué)生之間對練還存在無法規(guī)避的倫理問題。為此,學(xué)校購買了模型輔助學(xué)生練習(xí),但因為材料工藝等問題也存在血管穿刺感覺不逼真、多次穿刺易導(dǎo)致模型滲液發(fā)霉而常需更換等問題。由于我校每屆護理本科招生數(shù)超過500人,故要保證教學(xué)質(zhì)量，必須尋找更有效的方式,增加學(xué)生練習(xí)的機會。

其后,學(xué)校重新購置了虛擬靜脈穿刺訓(xùn)練系統(tǒng)輔助教學(xué)。該系統(tǒng)的優(yōu)點是可以編輯不同案例,可將皮膚評估、血管選擇、穿刺針選擇、滴速選擇等知識點以不同病例的形式呈現(xiàn)出來,將虛擬技術(shù)和力反饋技術(shù)相結(jié)合，用于靜脈穿刺的實驗教學(xué),實現(xiàn)了真實實驗不具備或難以完成的教學(xué)功能；缺點是呈現(xiàn)的是二維空間,是平面的圖像變化,沒有身臨其境的感覺。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)讓護理學(xué)實驗教學(xué)由二維變?yōu)槿S立體化體系。護理學(xué)實驗教學(xué)中心與2家網(wǎng)絡(luò)科技公司合作,共同研發(fā)了“虛擬靜脈注射訓(xùn)練系統(tǒng)”和“VR手術(shù)器械識別訓(xùn)練項目”護理學(xué)實驗教學(xué)軟件?！疤摂M靜脈注射訓(xùn)練系統(tǒng)”主要解決靜脈注射這種有創(chuàng)性實驗不能在真人身上反復(fù)訓(xùn)練的難題；“VR手術(shù)器械識別訓(xùn)練項目”主要解決手術(shù)過程中快速識別腹腔鏡等貴重設(shè)備的問題,降低教學(xué)成本,提高教學(xué)效果。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)使學(xué)生在虛擬現(xiàn)實世界獲得知識與技能,學(xué)生置身于虛擬世界的學(xué)習(xí)中[10],激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識,提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。以護士必須掌握的注射技術(shù)為例,我們在實驗教學(xué)中構(gòu)建了“真人對練+模型輔助+虛擬固化”的三維立體實驗教學(xué)體系,為學(xué)生提供了多元化的訓(xùn)練方式,加深了學(xué)生對知識點的掌握,提升了教學(xué)效果。

2.3 以崗位勝任力為導(dǎo)向的多元化實踐教學(xué)模式

護理學(xué)實驗教學(xué)中心加大虛擬仿真實驗教學(xué)的建設(shè)力度,形成了以崗位勝任力為導(dǎo)向的多元化實踐教學(xué)模式。通過購置情境化靜脈輸液系統(tǒng)、VR虛擬現(xiàn)實設(shè)備、計算機交互式分娩及急救演示系統(tǒng)、智能模型人、高級分娩與母子急救模擬人、高級多功能嬰兒綜合急救訓(xùn)練模型人等高級仿真虛擬系統(tǒng)和模擬人,全面提升護理學(xué)實驗教學(xué)中心的虛擬設(shè)備硬件水平,使學(xué)生能夠通過直觀性和交互性好的仿真教學(xué)系統(tǒng),在一個安全、可控、仿真的環(huán)境下練習(xí)護理技術(shù),提高操作技巧及熟練程度。

在實驗教學(xué)中將信息技術(shù)與護理專業(yè)深度融合,實現(xiàn)了理論與實踐相結(jié)合、護理技能訓(xùn)練與臨床情境相結(jié)合、課內(nèi)學(xué)習(xí)與課外自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)構(gòu)想。學(xué)生可根據(jù)自身情況自主選擇學(xué)習(xí)環(huán)境,可在教室、圖書館、宿舍等不同環(huán)境下利用學(xué)習(xí)機、電腦、移動終端等多種設(shè)備進行重復(fù)學(xué)習(xí)、訓(xùn)練與測試,使實驗教學(xué)資源得到最大化利用。

中心建設(shè)了較為完善的網(wǎng)站,建立了護理實驗室網(wǎng)上預(yù)約系統(tǒng),提高虛擬實驗設(shè)備的利用率,實現(xiàn)實驗室設(shè)備和耗材的信息化管理；建立了學(xué)生手機移動客戶端,實現(xiàn)實驗管理的手機移動客戶端管理,供學(xué)生隨時隨地查看網(wǎng)站信息,完成網(wǎng)上預(yù)約服務(wù)和師生互動服務(wù)。中心按照崗位勝任力要求,利用虛擬仿真平臺開設(shè)新的實驗項目,探索線上線下教學(xué)相結(jié)合的個性化、智能化、泛在化實驗教學(xué)新模式。

3 護理學(xué)虛擬現(xiàn)實教學(xué)平臺的成果

護理學(xué)實驗教學(xué)中心于2017年初步構(gòu)建了由基礎(chǔ)護理虛擬仿真實驗平臺、?？铺摂M仿真實驗平臺、綜合護理虛擬仿真實驗平臺、老年護理虛擬仿真實驗平臺等模塊構(gòu)成虛擬仿真實驗教學(xué)體系,形成了以崗位勝任力為導(dǎo)向的多元化實踐教學(xué)模式,新開展虛擬仿真實驗教學(xué)項目19項,開展實驗教學(xué)改革項目多項。例如“基礎(chǔ)護理學(xué)”實驗課開展虛實結(jié)合的混合式教學(xué),“婦產(chǎn)科護理學(xué)”開展情境模擬教學(xué)及探究式教學(xué)。中心指導(dǎo)學(xué)生團隊進行“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目”24項,其中國家級3項,省級6項。中心教師自主研發(fā)了“老年人護理病床”教具,指導(dǎo)學(xué)生自主研發(fā)了“一種針帽及包含該針帽的針頭和注射器”實驗,獲得2項國家實用新型專利。中心自主研發(fā)的“虛擬靜脈給藥系統(tǒng)”獲軟件著作權(quán)。

4 結(jié)語

虛擬仿真實驗教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)和實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容,在護理學(xué)實驗教學(xué)中有著補充、拓展、完善的作用,也是實驗室建設(shè)的重要內(nèi)容。護理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺解決了以下實驗教學(xué)問題：(1)實現(xiàn)復(fù)雜問題的可視化,讓學(xué)生更易習(xí)得；(2)基于軟件的開放性和可設(shè)計性,方便師生自主設(shè)計和開發(fā)創(chuàng)新型實驗項目,有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力[11]；(3)解決了實驗室硬件更新快、設(shè)備維護困難、需要維護人員多等問題；(4)克服了儀器臺套少而無法普及實驗的問題。

護理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的建立,使實驗走出了實驗室,走進了課堂,也走進了自主學(xué)習(xí)的空間,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、創(chuàng)新意識和實踐能力[12],提高了以崗位勝任力為核心的護理人才培養(yǎng)質(zhì)量。