基于虛擬仿真技術的3D助產(chǎn)學教材新模式的構(gòu)建

顏藝鷺 傅婕 戴嘉喜 鄭璐藝 茅清

摘 要：隨著社會的發(fā)展及產(chǎn)科質(zhì)量服務需求的提升，助產(chǎn)學實操在真人上的實施機會有限，且產(chǎn)科知識點復雜且抽象，傳統(tǒng)產(chǎn)科數(shù)字教材存在一定局限性，信息化新技術、新手段的融合可能有效協(xié)助實驗教學中的實施。該文將虛擬仿真技術與3D可視化技術融入助產(chǎn)學實驗教材的建設，利用“微信小程序”實現(xiàn)移動式教學，在軟件設計中融合游戲式教學理念，根據(jù)學生需求確定軟件的內(nèi)容及功能，開發(fā)適合當代大學生的數(shù)字化教材，實現(xiàn)其在教學中的應用價值。

關鍵詞：虛擬仿真 3D?助產(chǎn)學 教材

中圖分類號：G642;R-4???文獻標識碼：A???文章編號：1672-3791（2022）05（b）-0000-00

基金項目：2019年福建省教育廳中青年教師教育科研項目《基于增強現(xiàn)實技術的3D產(chǎn)科護理實驗教材的開發(fā)及應用研究》（項目編號：JAT190821）;2020年福建省教育科學規(guī)劃立項課題《基于虛擬仿真的產(chǎn)科臨床思維訓練教學系統(tǒng)的開發(fā)及應用》（項目編號：FJJKCG20-439）。

作者簡介：顏藝鷺（1994—），女，碩士，助教，研究方向為護理教育、婦產(chǎn)科護理。

通信作者：茅清（1966—），女，碩士，教授，研究方向母嬰婦幼保健，E-mail：463813035@qq.com。

Construction of a New Model of 3D Midwifery Teaching Material Based on Virtual Simulation Technology

YAN Yilu ?FU Jie ?DAI Jiaxi ?ZHENG Luyi ?MAO Qing

（Xiamen?Medical College， Xiamen， Fujian Province， 361023 China）

Abstract： With the development of society and the improvement of obstetrical quality service demand， the practice of midwifery has limited opportunities to be implemented in real life， and obstetrical knowledge is complex and abstract. And therefore traditional digital obstetrics teaching materials have certain limitations. The integration of new information technology and new means may effectively assist the implementation of experimental teaching. The research groupintegrates virtual simulation technology and 3D visualization technology into the construction of midwifery experimental teaching materials， using “Wechat applet” to achieve mobile teaching， teaching concept in software design integration game type， determine the content and function of software， according to the requirements of the students to develop digital textbook for contemporary college students， and realizes its application value in teaching.

Key Words：?Virtual Simulation Technology; 3D; Midwifery; Teaching materials

為孕產(chǎn)婦提供高質(zhì)量的護理服務能有效降低產(chǎn)婦和嬰兒的死亡率，對發(fā)展中國家而言更是重要的措施。2015年我國二胎政策全面實施，高齡產(chǎn)婦比例有顯著升高的趨勢，而2021年中央政治局會議的召開，《中共中央 國務院關于優(yōu)化生育政策促進人口長期均衡發(fā)展的決定》中指出，進一步優(yōu)化生育政策，實施一對夫妻可以生育三個子女政策及配套支持措施，高齡產(chǎn)婦的比例有可能進一步提升，孕產(chǎn)婦對產(chǎn)科護理服務的要求也可能有所提升，使得臨床上孕產(chǎn)婦綜合醫(yī)療訓練將面臨更加嚴峻的考驗和挑戰(zhàn)。

助產(chǎn)學是一項需要助產(chǎn)士、醫(yī)生醫(yī)務人員緊密配合的學科，教學過程中涉及多學科的理論知識和專科操作等。助產(chǎn)學學生要建立在對孕產(chǎn)婦妊娠期及生產(chǎn)過程中生理、解剖結(jié)構(gòu)所發(fā)生變化的理解基礎上，對產(chǎn)婦所出現(xiàn)的狀況及時進行準確、適宜的判斷與處理。因此，作為助產(chǎn)士，不僅要有扎實的理論知識和過硬的專業(yè)技能，還需具備評判性思維，并且能夠靈活運用醫(yī)學知識、綜合分析孕產(chǎn)婦病情與心理狀況等諸多方面問題。在高等教育學校助產(chǎn)學教學訓練中如何提高學生高危妊娠識別及母嬰急救方面的技術、評判性思維、鍛煉其臨床決策思維，為孕產(chǎn)婦提供高質(zhì)量產(chǎn)科護理服務，為母嬰健康保駕護航，這也是具有社會意義的重要課題。

1傳統(tǒng)產(chǎn)科數(shù)字教材的局限性

1.1 助產(chǎn)學操作開展較難

助產(chǎn)學的護理操作大多與女性內(nèi)、外生殖器有關，個人隱私暴露程度大，受傳統(tǒng)觀念、自尊感、自我保護意識提高的影響，護理操作教學難以在真人身上開展，可能會使孕產(chǎn)婦陷入尷尬、消極、抵觸的心理狀態(tài)，傳統(tǒng)實驗教學大都在模型上示教，存在示教內(nèi)容較為表淺、缺乏臨床真實性等問題，在校護生在見習過程中上手的機會較少，存在校內(nèi)實踐、見習的困難與瓶頸，諸多因素給產(chǎn)科護理教學帶來難題和挑戰(zhàn)。

1.2 產(chǎn)科知識點復雜且抽象

一方面，高齡產(chǎn)婦妊娠情況復雜，分娩過程伴隨著諸多的不確定因素，正常分娩和異常分娩在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)化，病情變化有時難以預料，難以確保學生在臨床實踐能接觸到相關病例;另一方面，助產(chǎn)學課程中部分內(nèi)容較為抽象、枯燥，知識點較多且雜亂，傳統(tǒng)教材中的二維圖片不能直觀顯示器官、人體的立體層次結(jié)構(gòu)及動態(tài)的操作過程，且傳統(tǒng)教材存在反饋問題滯后的缺點，無法及時了解學生的掌握情況。

2?虛擬仿真的應用現(xiàn)狀

學生可以在虛擬環(huán)境中互動，提升對專業(yè)知識的學習興趣。在虛擬環(huán)境中，學生可以利用系統(tǒng)中透視、剖視、360度旋轉(zhuǎn)的觀察視角全方位地了解人體解剖結(jié)構(gòu)、生理機制等。國外多項研究表明，虛擬的教學環(huán)境有利于對抽象的理論知識與臨床實踐的理解，能有效提升溝通能力、臨床決策能力。隨著我國《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》《教育部關于開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作的通知》等政策的發(fā)布，多所科研機構(gòu)與高校開展了相關研究，搭建虛擬仿真平臺，開設虛擬仿真實驗項目，卻較少建設3D實驗教材，平板電腦及其他設備等新型移動終端應用較少，更是鮮少見于微信小程序的應用。

基于虛擬仿真技術的3D教材主要見于解剖學相關課程及教材，以展現(xiàn)器官、骨骼等為特色，在護理學領域應用較少;護理實驗教材的數(shù)字資源多以圖片、視頻、音頻形式為主，較少結(jié)合虛擬仿真、3D立體等新興的科技技術。將虛擬仿真技術融入產(chǎn)科實驗教材建設中，提供一個在線的、沉浸式的動態(tài)臨床培訓環(huán)境，可以讓學生在安全、有吸引力、交互性強的環(huán)境中，通過虛擬化身與虛擬對象互動，在虛擬環(huán)境中實現(xiàn)臨床護理實踐。虛擬教學環(huán)境是一種交互功能強大、能夠使抽象的概念同理論教學與形象的三維圖像結(jié)合起來的新型學習體驗，在訓練溝通能力、領導能力、醫(yī)療分診、護理宣教上有顯著的成效，能夠提高學習的積極性和主動性。虛擬環(huán)境也適用于學生在臨床較難上手、難接觸、較危急的案例，助產(chǎn)學多項操作涉及婦女隱私，病情復雜且危急，對于護生而言較難在臨床上實踐，在教材中融入虛擬仿真技術即可彌補這方面的不足，具備較好的科學意義及應用前景。

構(gòu)建以案例為基礎的、將虛擬仿真技術與交互式操作相結(jié)合的微信小程序。開發(fā)軟件時以Unity 5.5.0、Visual Studio 2015、C#語言為主要工具，另外還使用三維建模軟件3DMax、Photoshop進行圖形、照片的處理，Camtasia 9.0進行視頻的錄制與處理，軟件操作平臺兼容Android和iOS等多個系統(tǒng)。通過查閱文獻，參考《助產(chǎn)學》《婦產(chǎn)科護理學》內(nèi)容，結(jié)合臨床經(jīng)驗與真實案例構(gòu)建正常分娩、臀位助產(chǎn)、肩難產(chǎn)、會陰切開縫合、胎兒吸引術等模塊的案例及程序內(nèi)容;通過征詢學生、教師、臨床工作者、程序員等多方意見，設計學生專屬虛擬角色、切換視角、智能虛擬對話框、成績導出等功能。

程序以案例為基礎，創(chuàng)立由產(chǎn)科護理教學經(jīng)驗的專職教師、臨床教師及計算機公司專業(yè)人員組成的研發(fā)團隊。產(chǎn)科護理教師根據(jù)各章節(jié)的教學目標編寫臨床案例和對話交流的腳本，設計仿真場景等。以真實臨床情境為參照，構(gòu)建虛擬產(chǎn)房、手術室環(huán)境，仿真度高，參照真實助產(chǎn)士、產(chǎn)婦創(chuàng)建虛擬人物形象;參照組織鑷、手術剪刀、多普勒胎心聽診器、胎心監(jiān)護儀等用物與真實骨盆、子宮等，建設虛擬軟件中用物、模型基礎，利用三維建模軟件3DMax進行虛擬環(huán)境與模型的創(chuàng)設。

3.2?根據(jù)學生需求確定軟件的內(nèi)容及功能

學生使用手機微信掃描3D教材上的二維碼，即可進入虛擬環(huán)境，遇到較難理解的內(nèi)容時，可根據(jù)需要通過系統(tǒng)中透視、剖視、360度旋轉(zhuǎn)的觀察視角全方位地理解分娩過程中各個器官及胎兒的變化、生理機制等。以情節(jié)發(fā)展為導向，以關鍵操作技術為核心，涵蓋正常分娩、臀位助產(chǎn)、肩難產(chǎn)、會陰切開縫合、胎兒吸引術等模塊，結(jié)合各種檢查記錄、醫(yī)囑單、待產(chǎn)記錄單、產(chǎn)程圖、分娩記錄單等文書，設計與虛擬醫(yī)生及產(chǎn)婦的對話，并在相應環(huán)節(jié)彈出用物選擇、選擇題、填空題等選項框。

3.3 融入游戲式教學理念，激發(fā)學習興趣

微信小程序融合游戲式教學理念，學生能夠創(chuàng)建專屬虛擬角色如護士或助產(chǎn)士，以用戶角色等級、總分排行榜激勵學生在線學習，以孕產(chǎn)婦的不同反應、虛擬角色之間的對話框增加互動感，以需要自主選擇操作用物的工具欄提升學生的臨床判斷能力以及病例的參與感，以表情包、點贊等形式貼近學生，增加學習趣味性。以二維碼形式嵌入3D產(chǎn)科護理實驗教材相應知識結(jié)構(gòu)中，通過掃描二維碼進入程序。進入程序后，學生將通過手機攝像頭與現(xiàn)實環(huán)境交互，在現(xiàn)實場景中展現(xiàn)虛擬的產(chǎn)婦、產(chǎn)床、器械等，根據(jù)對話框提示與產(chǎn)婦及醫(yī)療人員對話，通過選擇題、選取用物等操作做出相應的評判，軟件自動記錄并分析每位學生在線訓練的時間及效果，并即時給出相關反饋信息，引導師生有針對性地教與學，盡可能滿足學生個性化自主學習，改良傳統(tǒng)教材反饋性差的不足。同時還可在任意時刻選擇透視、剖視、360度旋轉(zhuǎn)的觀察模式，了解子宮、胎兒及其附屬物發(fā)生的變化，利用虛擬仿真技術彌補了紙質(zhì)實驗教材對于抽象概念闡述不夠透徹的缺陷。

4?結(jié)語

將虛擬仿真技術融入產(chǎn)科護理實驗教材建設，探索教材的新模式。利用三維建模軟件3DMax建立模擬真實的虛擬病房與產(chǎn)房、人體模型和女性生殖系統(tǒng)解剖，利用Unity 5.5.0等工具進行軟件程序的編寫、微信小程序的開發(fā)。選擇產(chǎn)科護理學中的關鍵技術、教學難點、抽象內(nèi)容開發(fā)設計若干實驗模塊融入教材，如臀位助產(chǎn)、肩難產(chǎn)、會陰切開縫合、胎兒吸引術等模塊，利用虛擬仿真技術模擬實驗的同時增加程序的交互性，可能有效激發(fā)學生學習興趣，促進課后自主學習。

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