虚拟现实技术在高校实习护生手术室教学中的应用效果评价

辛欣 于文君 万美萍

(南京医科大学附属脑科医院，江苏，南京 210029)

虚拟现实(virtual simulation，VR)是一种以计算机为核心，利用现代高科技手段生成逼真的视觉、听觉和触觉的虚拟环境。用户在必要设备的帮助下操作虚拟环境中的物体，创造感觉和体验，模拟一种真实生活的环境[1]。虚拟现实技术可以不受限制地在3D空间内观察事物，通过逼真的虚拟场景设计，最大限度地激发教学对象的感官，提高教学对象的认知水平，通过沉浸感、为教学对象带来好奇感和愉悦感，能够有效地提高教学对象的学习积极性[2]。VR 技术应用先驱者Walter Greenleaf 教授指出：医疗培训、临床诊疗、医学干预及健康保健4大块将是VR技术在医学领域的未来[3]依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020 年)》，虚拟现实技术被列为信息技术领域重点发展的前沿技术[4]。 因此，本研究拟通过运用虚拟现实技术(VR)，提供一种全新的教学方式，采用以计算机为核心的现代高科技手段生成逼真的视觉、听觉和触觉一体化的虚拟环境，真实模拟在手术室的工作环境，使实习护生亲身体验角色，掌握手术室的功能分区、常用无菌技术，同时通过情景模拟进行不同级别大小的手术护理配合训练，使护生能快速融入手术室环境，现将结果汇报如下。

1 对象与方法

1.1研究对象 选取 2020年6月-2021年6月在南京脑科医院神经外科手术室实习的实习护生为研究对象。本研究为类实验性研究，研究对象分为对照组和观察组。将2020年6-12月符合纳入标准的手术室实习护生36名设为对照组；将2021年1-6月符合纳入标准的手术室实习护生38名设为观察组。实习护生的纳入标准：实习周次≥4 周；入科前分组为护理部统一随机分组；实习护生知情同意，自愿参与本次研究。排除标准：拒绝参加本研究者；因故提前退出实习者。2组护生一般资料比较，差异无统计学意义(P>0.05)，具有可比性，见表1。

表1 2组护生一般资料比较

1.2方法

1.2.1教学方法 按照统一的教案和授课计划，同时组建5名成员的项目小组，项目组由1名高年资教师总负责，由4名10年以上具有临床带教经验的老师进行统一培训后，在保证教学内容及课后练习时间方面，安排实习护生的临床实习带教。每位实习护生依据本校教学大纲的要求，进行为期4周的手术室临床实习。对照组实习护生带教过程中使用传统教学模式即老师讲解-示范-学生练习的方式。观察组在传统教学模式基础上，应用VR 技术在每位实习护生入科后的每周的前2 d进行虚拟场景现实模拟训练。第1天为理论授课，第2天为操作授课，一次课2个学时，授课内容按教学大纲要求进行，第1周是手术室环境、第2周是手术室无菌技术、第3周是手术配合流程、第4周是手术室应急预案的相关理论和操作内容的授课。(1)授课方式：对照组实习护生的理论课采用多媒体授课；观察组实习护生的理论课采用佩戴VR眼镜，在虚拟环境中的动漫形象的老师进行授课，实习护生勾选正确答案进行互动教学问答。(2)教学形式：对照组实习护生的技能操作授课采用传统的带教老师进行集中PPT授课，在进行现场的示范和教学，最后护生自行练习；观察组实习护生的技能操作授课采用佩戴VR眼镜，在虚拟的手术室环境中，按照教案的进程，由带教老师每周在后台开放操作权限，引导实习护生进行临床操作，由系统的模拟老师操作对错的告知，同时有正确的操作提示在虚拟界面中呈现，同时现实中的带教老师进行后台实时监控，通过数据分析了解护生的掌握程度。(3)考核方式：2组护生在结束手术室实习后，进行理论及临床实践能力的考核。(4)效果评价：出科前1 d采用临床实习环境评价量表、学习效果评价量表对2组实习护生进行学习环境及效果的评价。

1.2.2实施前准备

1.2.2.1选定虚拟情景教学内容 由项目组成员，收集2020年1-5月在我院手术室实习的32名护生实习反馈信息表，将有关实习需求的信息进行收集整理，根据统计结果并结合实习护生的教学大纲要求，选取符合具有手术室专科特点的教学内容，并联合软件开发公司技术人员，最终选定需要制作的虚拟现实教学模块内容。软件需求列表包括手术室环境、手术室无菌技术、手术配合流程、手术室应急预案 ，共计4个模块，见图1。操作界面及操作平台效果，见图2。扫二维码见图1和图2。

1.2.2.2手术室实习护生虚拟现实教学软件 由南京数字谷数码科技有限公司提供技术支持，供实习护生使用的VR教学软件。该系统使用JAVA编程语言，通过VR技术的3D立体交互场景，并整合嵌入文字、动画、数据统计、交换等功能及内容，主要对高校实习护生在手术室临床实习教学信息进行管理。系统中涉及到的大部分内容包括建筑、场景、人物及操作设备都用3DMAX进行建模，并配合动画手段展示。在每个模块中根据教学内容均分为初级、中级和高级3个级别，并且均设计有现实实训、自主学习、情景模拟及课后提升4个子模块。使用的软件为本研究项目成员与科技公司合作开发的VR教学系统：“高校实习护生手术室虚拟现实教学平台”(软件著作权登记号：2021SR0524377)。

1.3观察指标

1.3.1实习护生一般情况调查表 记录学生基本信息：姓名、性别、年龄、所在学校、学制及实习时间等。

1.3.2出科理论成绩与操作成绩 2组护生在结束手术室实习后进行理论和实践考核，理论考试内容包括手术室基础知识、相关院感知识及神经外科常见手术配合注意事项；实践考核内容包括外科洗手与穿脱手术衣、整理无菌器械台、锐器伤的应急处理及手术配合步骤，满分均为100分。

1.3.3临床实习环境评价量表该量表 此量表由胡腊先等[5]编制。由 6个维度30个条目组成，6个维度分别为教师素质(5个条目)、教学方法(5个条目)、组织支持(5个条目)、学习机会(5个条目)、工作氛围(5个条目)及人际关系(5个条目)，每个条目采用Likerts 5记分法，每条按非常不同意、不同意、不一定、同意、非常同意的顺序，采用15 分评分法对条目进行评分，条目得分越高表明护生对临床实习环境的评价越好、越满意。条目均分为5分表示“非常满意”，4分≤条目均分<5 分时表示“比较满意”，3 分≤条目均分<4分时表示“一般满意”，2分≤条目均分<3 分时表示“比较不满意”，1 分 ≤条目均分<2 分时表示“非常不满意”。该量表的内部一致性Cronbach′s α信度系数为0.96。

1.3.4自制学习效果评价表 内容共计 6 个条目，包括手术室专科理论知识的掌握、手术室专科操作技能的掌握、手术基本配合流程的掌握、手术室无菌观念的培养、学习主动性的提高及学习兴趣的激发。每项条目按照不满意、一般、较满意及非常满意的顺序，采用1～4分评分法对各条目进行评分，条目得分越高表明护生学习效果越好，每项4分，最高24分。该量表的内部一致性Cronbach′s α信度系数为0.833。

1.4质量控制 2组实习护生均采用手术室统一制定的专科理论及技能操作教学计划。所有资料的收集均由经过统一培训的研究组成员亲自收集，填写完成后立即回收并检查，对不完整的信息现场完善。在分析资料之前，对数据的编码及录入工作进行双人核查和补漏。

2 结果

2.12组护生出科理论成绩与操作成绩比较 在使用虚拟现实系统后，观察组实习护生出科时的理论成绩与操作成绩均分均高于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 2组护生出科理论成绩与操作成绩比较(分，

2.22组护生临床实习环境评价比较 2组护生总体上对在使用虚拟现实技术后的教学方法、学习机会、人际关系、工作氛围及组织支持的均分明显升高,差异有统计学意义(P<0.05)，而在教师素质方面的均分差异无统计学意义(P=0.431)，见表3。

表3 2组护生临床实习环境评价比较(分，

2.32组护生对实习效果评价比较 观察组护生的手术室专科理论知识的掌握、手术基本配合流程的掌握、手术室无菌观念的培养、学习主动性的提高及学习兴趣的激发均分高于对照组，2组比较差异有统计学意义(P<0.05)，见表4。

表4 2组护生对实习效果评价比较(分，

3 讨论

3.1VR技术在神经外科手术室临床教学中的使用有助于提高实习护生的理论知识和操作技能 本研究发现：将VR技术运用在神经外科手术室临床带教中，能够提高实习护生的理论和操作成绩，差异有统计学意义(P<0.05)。这说明通过此种教学模式，可最大限度地调动护生上课的积极性，提高护生掌握理论知识的程度以及更熟练地运用于临床操作实践中。国外有文献[6-8]报道，此种采用VR技术的教学模式，已应用于手术室护理教学中，结果显示，沉浸式VR环境中的培训，可以得到及时的反馈，增加培训效果，是一种有效的教学模式。方敏等[9]将VR技术在危重病护理实验教学中的应用，对提高学生的实践能力具有重要作用，为学生进入临床工作奠定了基础。国内某些医学院校的护理学基础实验教学也不同程度地开展了VR技术在护理实践培训中的应用与研究[10-11]，例如有研究[12]在针对培养护士单项护理操作技能的特殊护理技能培训中应用了VR技术；此外，VR技术还可以使用在一些不宜在真人身上实练的护理培训的应用[13]。

3.2VR技术的运用有助于模拟真实手术室环境，提高实习护生对实习环境的适应性 本研究显示：在实际手术室临床教学中，VR 技术应用后，与传统的讲解-示范-学生练习的教学方式相比较,实习护生对实习环境评价有较为明显变化(P<0.05)，而在VR技术的教学环境中教师不再是课堂的主角,学生佩戴好VR 眼镜后,映入眼帘的是真实的案例环境，对教师的素质要求可有可无，相应的学生转变为教学过程的主角，取得良好的教学效果。这是由于实习护生在VR设备中已与虚拟人物进行了手术配合和护理操作，使得实习护生在真实环境中与手术医生及手术室护士的工作配合更加从容，从而提升实习护生的工作氛围感。VR技术的出现，为情景模拟教学法的实施提供更有效的支持，情景还原程度更为逼真，能够为学生带来身临其境的感受[14-15]。

3.3VR技术的运用有助于实习护生准确掌握手术室的基础专科知识、提高学习兴趣 本研究显示：在手术室临床护生的带教过程中，通过运用VR技术，真实模拟手术室的环境布局、功能分区，使在手术室实习的护生亲身体验工作场景及角色，参与虚拟的情景模拟训练，包含手术室无菌技术、基本手术配合流程及手术室应急预案演练，提高自主学习积极性(P<0.05)。同时，通过系统提供的考核反馈功能，达到快速掌握手术室专业知识，提升临床思维能力，提高教学效果。国外研究[16-18]显示，在不同的医疗群体运用VR技术，对显著提高各群体的绩效具有重要的作用。

综上所述，本研究将VR技术，应用于手术室护理临床带教中，可促进实践教学向网络化、智能化及互动化方向发展，其融入了人工智能、计算机学、互动交互控制及沉浸式教学法等。VR技术运用于高校实习护士的临床教学，有助于实习护士准确掌握手术室的功能分区、常用无菌技术，同时通过情景模拟进行不同级别大小的手术护理配合训练，使护生能快速融入手术室环境，调动护生的学习积极性与主动性，提高护生的实习效果。目前，传统医院的培训模式已远远不能满足临床护士培训和考核的需要，如何找到有效的技术手段，缓解传统的实习培训和考核模式带来的压力，是许多医院面临的紧迫任务。将VR技术应用于护理实习培训是解决上述问题的关键，是培养优秀护士的必由之路。此新型的教学方式，对于提高教学水平、激发 学生学习兴趣起到了积极的推动作用，其技术与学术应用的想象空间和可塑造性非常巨大，使用前景广阔。