基于虚拟仿真系统的心肺复苏实训教学模式实践研究

吕云玲，李 艳

南阳医学高等专科学校护理系， 河南 南阳 473000

心肺复苏(cardiopulmonary resuscitation，CPR)是护士必须熟练掌握的护理技术之一。对于心脏骤停患者而言，规范、精炼的技术是复苏成功的保证。我国各大医学院校通过理论教学、实训练习、实习和见习等方法，一直致力于培训具备规范CPR操作技能的护生。但研究表明，实习护生CPR技能优秀率仅2.97%，及格率不足50%[1-2]，教学效果不甚理想。在校护生CPR的实训操作对象多为无反馈模拟人，操作中缺乏沟通、互动及情景，护生逐渐地习惯于机械操作。在临床遇见真正的患者且面临复杂的临床环境时，由于欠缺临床评判思维能力和理论联系实践能力，导致护生无所适从。另外，由于患者维权意识增强，护生实习及见习期间很难有机会参与真实患者的心肺复苏中，无法体验真实环境下CPR操作，这无疑给护生的学习造成了一定的困难。然而，随着虚拟仿真系统的开发、完善、应用，给实训教学带来了新的发展契机。学生在虚拟环境中操作产生了如同在真实环境中操作的感受和体验[3]，现已被用于教学领域，但在护理实训教学中的应用尚处于初探阶段[4-5]，尤其是CPR实训教学应用较少。该研究旨在将虚拟仿真系统应用于CPR实训教学中，并探讨其教学效果。现介绍如下。

1 研究对象

随机选取学校2016级护理1班114名护生为研究对象，其中男生12名，女生102名。研究对象于大学2年级第1学期学习CPR技术，实训学时共6学时，前2学时使用虚拟系统练习，最后4学时使用模拟人练习并考核。实训成绩比较，随机选择的对照组为2016级护理4班(102名)，其中男生9名，女生93名,对照组护生6学时均使用模拟人练习。两组年龄20～23(21.64±0.33)岁(均为全国高中起点普通专科护理专业学生)，授课内容、学时、教师和考核教师均一致。在性别、年龄、入学成绩等方面进行统计学分析，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性。

2 研究方法

2.1 CPR虚拟仿真系统的构成和功能

虚拟仿真系统以网络平台为基础，在移动客户端中输入学号(或手机号)及其密码，即可进入界面，点击界面中的“CPR技能操作”进行学习。该系统尚在建设中，仅CPR技能操作建设完成。它是由学校护理系与天津瀚海星云数字科技股份有限公司共同合作研发的系统，该系统使用了3D Max和Unity软件进行建模以及实现三维交互虚拟场景。该系统内容丰富，包括地点、人物、建筑、语音、用物等，营造了一个逼真的三维环境，仿佛身临其境(如图1所示)。系统内设置4个功能模块：①操作演示。播放整个操作流程的视频，但在视频中会用文字适时提示每个关键步骤的操作要求；②操作练习。利用键盘、鼠标对虚拟环境中的操作对象进行评估和护理干预，系统会随时提示每步操作的对错；如错则无法进行下一步操作，纠正后可继续；③操作考核。根据选择的场景，即可进行在线的交互操作，考核过程中不再提示对错，整个操作结束给予分数和评价；④学习资源。有关CPR的电子教辅材料。

图1 虚拟场景

2.2 CPR虚拟仿真训练的任务设计

根据教学目标，设置虚拟系统中的情景及操作任务。目前，CPR虚拟系统内设定有5个情景。每次护生鼠标点击操作练习或操作考核模块时，场景均会随机出现。场景中会配合文字提示操作任务，护生使用鼠标(或键盘)点击或拖拽方式对操作对象行CPR操作。例如：南阳医学高等专科学校男大学生在体育课打篮球时，突然倒地，呼之不应。此时，文字提示框会通过一系列的问题引导护生完成操作任务。如：“任务一：现在应该最先做什么” “任务二，判断意识”“任务三，判断呼吸、心跳”“任务四，患者准备和用物准备”“任务五，行1个循环的CPR术”“任务六，判断复苏效果”“任务七，给患者安置舒适体位和整理用物”“任务八，洗手”“任务九，记录”。若任务完成会给予相应的虚拟奖励，如漂亮的护士服、金币等。

2.3 CPR虚拟系统操作方法

2.3.1护生操作方法CPR虚拟仿真系统学习不受时间和空间的限制。护生在网络环境下，使用账号和密码登陆进入界面，可进行反复练习和考核。护生进入CPR虚拟系统后，根据文字提示进行相应操作(如图2所示)。如“判断意识”需护生拖拽鼠标拉动虚拟场景中的自己去拍操作对象的双肩。利用虚拟系统考核时，每次操作限定时间，在规定时间内完成，成绩达90分为合格。合格护生给予“小花”等虚拟奖励。

图2 护生操作界面

注：①左侧方框内为细化的操作步骤，在练习模式下可随意选择某步骤进行练习；
②右上角为“工具栏”，可使用鼠标点击“工具栏”中第1个物品“纱布”并将其拖拽至患者口鼻部，用于呼吸道的清理。

2.3.2教师操作方法教师使用教工号或手机号及密码登陆。进入系统后，可以在大数据分析中看到护生的操作练习次数及每个步骤错误率、操作考核的分数及错误率统计情况。教师也可对操作中的文字提示进行编辑更改。

2.4 评价方法

2.4.1学习效果问卷调查6学时结束后，采用问卷调查护生对CPR虚拟仿真系统的评价，问卷当场发放并回收，发放114份，回收114份，有效问卷114份，有效回收率100%。

2.4.2 CPR实训成绩比较将2016级1班护生的CPR技能成绩与2016级4班护生进行比较。两组护生均用模拟人进行操作考核。操作考核标准使用该系教师自编的CPR评分标准，要求每人5 min完成。该评分表分为素质要求(6分)、操作前准备(6分)、操作步骤(83分)、综合评价(5分)，总分100分。

2.5 统计学方法

3 结果

3.1 学习效果评价

多数护生认为虚拟仿真系统让人感觉很真实，是一种有效的自主学习方法，能提高学习兴趣，可帮助其更好地为临床做准备，提高临床决策能力，使训练时间充足。但对沟通能力有所提高和操作完整性表示不满，如表1所示。

表1护生对虚拟仿真实训的学习效果评价(n=114)n(%)

项 目 满意较满意不满意让人感觉很真实108(94.7)6(5.3)0(0.0)是一种有效的自主学习方法106(93.0)6(5.3)2(1.7)能提高学习兴趣104(91.3)8(7.0)2(1.7)可帮助更好地为临床做准备109(95.6)5(4.4)0(0.0)提高临床决策能力109(95.6)5(4.4)0(0.0)使训练时间充足110(96.5)4(3.5)0(0.0)对沟通能力有所提高32(28.1)14(12.3)68(59.6)操作完整性35(30.7)27(23.7)52(45.6)

3.2 CPR实训成绩比较

2016级1班护生的CPR技能成绩高于2016级4班护生的成绩，差异具有统计学意义(P<0.05)，如表2所示。

表2 两组护生技能成绩比较(分)

4 讨论

4.1 应用CPR虚拟仿真系统的优势

4.1.1 CPR在虚拟仿真系统的屏幕上操作与传统实训在模拟人上操作的区别和特点随着信息技术的发展，实训的载体由传统的模拟人发展为虚拟仿真系统，以求尽可能贴近临床真实情景，弥补教学资源的欠缺，对护理实训教学改革具有十分重要的意义。对于CPR而言，虚拟仿真系统的应用对护生在练习时间、临床情景、操作部位、力量及手法等方面的训练与应用传统模拟人的训练效果有所不同：①虚拟仿真系统支持PC端操作，不受时间、空间限制，可随意选择练习时间，并且可反复练习直至获得满意。传统模拟人必须在实训课堂时间内进行练习，而且练习次数有限。②虚拟仿真系统支持3D立体交互操作，营造逼真的临床情景有助于培养护生临床思维判断能力[6]，其交互操作设置还能让护生沉浸其中，大大提升实训效果[6]；传统模拟人操作缺乏情景或不够真实，无交互，护生容易形成机械性的操作，且训练单调、枯燥，实训效果不甚理想。③虚拟仿真系统具有可视化的优势，在CPR操作定位时，可瞬间将复杂的人体内部解剖结构直观化地呈现于眼前，使护生快速掌握定位方法。传统的模拟人不能直观呈现内部结构，定位方法掌握较为困难。④利用虚拟仿真系统配套的触觉反馈手套进行胸外按压时，可使护生真实体验力的反馈，同时操作桌面会反馈按压频率和深度正确与否。传统模拟人不具备反馈优势，操作对或错不可知。⑤虚拟仿真系统中虚拟护士会如同教师一样详细解释操作手法，护生可反复观看练习。传统模拟人无法教导护生手法练习。

4.1.2有助于激发护生学习的主动性和培养自主学习能力由表1可见，91.3%的护生认为CPR虚拟仿真系统可以提高护生的学习兴趣。虚拟场景中护生可以通过角色扮演参与CPR整个操作。原本机械而枯燥的练习被简单而游戏化的练习方式所替代，刷新了护生传统学习观。系统内设置的“小花”奖励机制，“小花”越多等级越高，很容易激发护生挑战的欲望，从而提高护生的学习兴趣。护生的学习兴趣可转化为学习动力，激发护生学习的主动性和积极性[4,7]。表1中，93%的护生认为该系统是一种有效的自主学习方法。因为该系统具备操作演示、练习、考核和电子资源功能。护生点击操作演示，可随时以视频、图片、文字等方式回顾整个操作的流程及要点；点击操作练习，可不受时间和空间的限制重复练习操作，练习中有文字提示引导护生自主练习；点击操作考核，可检验自己操作是否规范，考核次数没有限制，可考核至满分为止。96.5%的护生认为训练时间是十分充足的，这些为护生的自主学习提供了有力的保证。

4.1.3有助于提升护生的技能成绩和学习效率由表2可知，2016级1班护生的技能成绩高于2016级4班护生(P<0.01)，说明CPR虚拟仿真系统可以帮助护生更好地将理论联系实践，牢固地掌握CPR知识，提高技能成绩和学习效率。CPR是一项实践性很强的急救护理技术，不仅需要护生操作规范，还需要面对复杂的临床环境在短时间内迅速地做出正确的护理决策。心搏骤停患者抢救时间是争分夺秒的，如果医护人员不在第一时间内做出快速抢救，会直接降低复苏成功率。校内的实训教学欠缺临床情景，而实习、见习欠缺实践机会，导致护生临床思维决策能力下降和临床岗位胜任力不足。在表2中显示，95.6%的护生认为该系统可帮助护生更好地为临床做准备和提高临床决策能力。虚拟仿真系统具备高仿真性，该研究94.7%的护生认为很真实，可使无法在真人身上操作的技术在虚拟环境中的患者身上操作，缩短理论到实践、护生到护士、课堂到临床的转变过程，弥补了传统实训教学中的不足，从而提升学习效率[8]。

4.2 CPR虚拟仿真系统存在的问题

表2中，59.6%的护生对沟通能力有所提高表示不满。可能与该操作特定的无意识患者有关，几乎没有沟通的设置。因此，护生对这方面没有更多地感触。也有多项研究表明[4,8]，目前的虚拟系统设计确有这方面的漏洞。由于虚拟仿真并非能够替代真实的患者，对话只能通过对话框进行简短的沟通。45.6%的护生对操作完整性表示不满，认为虚拟系统中的被操作对象动作有些粗略，不能显示当中的细节。如洗手仅一个动作，没有显示完整的七步洗手法等。

虚拟仿真系统在护理教育的应用尚处于探索阶段，研究表明[4,8-9]该系统设置缺乏沟通、人文关怀和爱伤观念等，而患者对护理的需求越来越高，所以虚拟系统目前还不能替代真实的患者，可作为一种辅助教学手段，与传统实训教学相结合，更好地帮助护生适应临床实践，推进教学模式改革，提高护生岗位胜任力。