三维虚拟仿真技术在平产接生实训课中的应用研究

彭金

摘  要：为探讨三维虚拟仿真技术在平产接生实训教学中的应用效果，本文选取60名2017级泉州医学高等专科学校三年专助产专业的二年级女性学生，以随机数字表法分成观察组与对照组，每组30名学生。针对助产学实训课程的平产接生部分，观察组采用基于三维虚拟仿真技术的实训教学，对照组采用传统实训教学，比较两组学生的教学评价和技能考核成绩。结果显示，观察组96.67%的学生认为基于三维虚拟仿真技术的实训教学能够辅助学习，93.33%的学生认为能激发学习兴趣，86.67%的学生表示喜欢虚拟仿真系统;学生技能考核成绩显示，观察组高于对照组，差异有统计学意义（p<0.05）。可见，三维虚拟仿真技术应用在助产学实训教学中能激发学生学习兴趣，提高学生技能操作水平，培养学生自主学习的能力。

关键词：虚拟仿真;助产;教学;实训

中图分类号：G712    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2021）15-0014-04

实训教学在助产教育和人才培养中占有非常重要的地位，是实现培养目标的关键性教学环节 [1]，国内高职院校的实训室条件仅适用于教学，与临床有较大差距，欠缺教学辅助手段，不能适应教学需要 [2]。三维虚拟仿真技术能够模拟现实场景，较好地弥补实验教学的短板 [3]。近年来，国内虚拟仿真教学研究进入快速发展期 [4]，但虚拟仿真技术用于助产教学尚处于探索阶段。本研究拟通过三维虚拟仿真技术在助产技术之平产接生实训课中的应用，了解虚拟仿真技术对助产实训教学的影响，为助产教学改革提供理论依据。

一、对象与方法

（一）研究对象

本研究采用便利抽样法选取2017级泉州医学高等专科学校60名三年专助产专业二年级女性学生作为研究对象。纳入标准：1. 全日制助产专业学生;2. 完成并通过第一学年的课程。排除标准：1. 由其他专业转入的学生;2. 因病无法完成学习的学生。按随机数字表法分为观察组和对照组，每组各30名女生，观察组平均年龄为21.1±0.8岁，对照组平均年龄为21.0±0.5岁。两组学生性别一致，文化程度、年龄、入学测试成绩的差异无统计学意义（P>0.05），有可比性。

（二）方法

1. 虚拟仿真系统的构成

泉州医学高等专科学校与某数字科技有限公司合作研发了“四步触诊”“分娩机制”“平产接生”等助产技术虚拟仿真软件，共十七个模块，如分娩机制模块可以完整、清晰地展示分娩过程，并能从多种模式、多个方位观看分娩，可在透视模式下显现分娩时胎体转动的情况。在开发助产技术虚拟仿真软件的基础上，校、行、企共同设计方案，合作建设助产技术虚拟仿真中心。中心由虚拟现实、增强现实教学区与四面融合的沉浸交互式教学区组成。配备3D立体显示屏、3D圖形工作站、全息3D学习操作平台、背包式VR专用电脑、空气触摸交互系统、助产桌面三维仿真系统等设备和软件。

2. 教师准备

授课教师按照两种教学模式分别备课。

观察组。教师熟悉虚拟仿真系统的使用方法，明确教学的具体实施步骤。通过三维虚拟仿真技术，设定医院内产房为体验场所，以接生过程为核心，融合接生前准备、平产接生、新生儿处理、胎盘娩出四大环节的教学内容。

对照组。教师按照传统实训教学模式备课。

3. 干预方法

观察组。第一步（具体体验）：教师讲解虚拟仿真系统使用方法后，学生每3～4人为一小组，以小组为单位，通过虚拟现实交互系统——虚拟现实头盔、手势识别系统、动作捕捉、力反馈装置等，进行3D动态模拟和交互式控制，多视角、多方位对分娩机制及接生前准备、平产接生、新生儿处理、胎盘娩出的操作步骤进行观看和学习，体验情境教学内容。第二步（观察反思）。学生通过观察虚拟助产士接生步骤，和自身操作进行对比，从中反思自身操作不足的地方。第三步（抽象概括）。教师组织学生讨论总结，并给予指导，帮助学生掌握平产接生的知识与技能。第四步（主动检验）。学生将虚拟实验中所学的接生知识和技能应用在实体产妇模型上，进行接生操作，检验所学知识，通过练习达到熟练应用。

对照组。采用传统实训教学法，教师讲解、示教，学生在产妇模型上直接练习。两组持续时间均为6课时，分两次完成。

4. 测评指标

（1）教学评价

采用国内学者李红梅等设计的问卷 [5]，调查观察组学生满意度及对虚拟仿真系统的反馈情况。问卷包括理论学习（2个条目）、操作技能（5个条目）及学习兴趣（2个条目）共3个维度。问卷信效度良好，Cronbach′α系数为0.874。问卷以无记名形式填写，课程结束后当场发放，填毕直接收回。问卷发放30份，回收率100%。

（2）技能考核

教学结束后由相同教师统一考核观察组和对照组学生的平产接生技能。按本校实验指导操作考核的评分标准进行评分，总分为100分。

（三）统计学处理

将收集的资料进行整理，运用SPSS 20.0软件建立数据库，录入数据。计量资料以（x±s）形式，计数资料以百分率形式描述。以t检验分析均数之间的差异。P<0.05视为有统计学意义。

二、结果

（一）学生评价

大多数学生对助产技术虚拟仿真系统表示喜欢，认为基于三维虚拟仿真技术的实训教学能够激发学习兴趣、辅助学习，提高了操作的熟练程度，有利于培养临床思维能力，有助于尽快适应临床实践。如表1所示。

（二）技能考核成绩

通过使用基于三维虚拟仿真技术的实训教学模式，学生的平产接生技能考核成绩观察组明显高于对照组，有统计学意义（P<0.05），如表2所示。

三、讨论

（一）三维虚拟仿真技术应用在平产接生实训课的优势

1. 实训仿真度提高，有助于激发学生学习兴趣

单纯通过产妇模型来进行平产接生实训，存在示教范围有限、难以反复示教、缺乏临床真实性等缺陷，导致学生缺乏学习兴趣、难以实现学习目标。三维虚拟仿真技术直观生动，用以展示助产学教学内容，能够有效解决传统教学中分娩机制抽象及难理解、难掌握的问题，使平产接生技能显性化、趣味化，又可操作、易实现，激发学生的学习兴趣。与其他专业应用虚拟仿真教学的结果相同 [6-10]。

2. 可以反复模拟，利于学生主动学习

虚拟仿真系统通过3D动态模拟与交互式控制开展三维交互式教学，能够观察多个视角（剖视、透视、360度旋转），对操作部位通过放大或缩小等方式观看操作步骤。操作步骤条理清晰，学生可以通过模拟操作掌握动作要领，根据自己学习进度调整学习过程，实现自主学习、反复训练 [11]，加深学生对专业知识的理解，激发创新思维，有利于提高学习主动性 [12]。单纯在产妇模型上练习，学生只是机械模仿教师的示教操作，被动执行学习任务，不利于提高学生的积极性。

3. 再现临床工作场景，提高实操流程的规范性和准确性

平产接生是助产士必备的操作技能，但不宜在真人身上练习操作。助产实训室通常存在以下不足：一是实训场地与临床真实的环境有一定差距，学生未能以身临其境的方式进行观察、学习与实践;二是在实践教学中，具体的操作步骤不能逼真地展现在学生眼前，不能为学生提供更多的临床体验。因此，运用虚拟仿真技术进行实验教学是非常有必要的，这样既能避免涉及患者隐私，也能保证学生掌握临床技能 [13]。本研究表明，基于三维虚拟仿真技术的实训教学可以弥合课堂教学和临床实践的差距，真实再现临床一线的实际工作情景，与陈艳玲、廖莹等研究结果一致 [14-15]。此外虚拟仿真系统有实时评价功能，通过强化虚拟仿真训练，能明显提高实操流程的规范性和准确性，有利于提高教学效率、提升教学质量。

（二）基于三维虚拟仿真技术实训教学的局限性

1. 需要耗费大量时间做好课前准备

教师需要精心设置情境教学场景、过程，才能对整个教学环节起到引导作用。学生需要在课前了解整个流程，熟悉虚拟仿真系统界面的打开、头盔的使用、手柄的操作等。随着技术的进步，可以使操作更简便。

2. 虚拟仿真系统有待于进一步完善

虚拟仿真训练能够提高学生的平产接生操作熟练度，但与真实操作相比，还有一定距离。虚拟仿真系统的画面美观度、流畅度、真实度还需不断提升，还不能完全实现面对面交流的真实感。

四、小结

传统以教师为中心的助产实训教学方式，难以提高学生的学习热情，无法培养学生自主学习的能力。通过在平产接生实训课程中的探索性运用发现，基于三维虚拟仿真技术的实训教学能引导学生利用虚拟仿真平台自主学习平产接生知識和技能，激发学生的学习热情、有效提高技能考核成绩，培养其多种能力，对提高助产技术教学质量有积极意义。

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（责任编辑：淳洁）