虚拟现实技术应用于护理教学的研究进展

胡敏 张代英 丁玉辉 梁瑞晨(综述)

西南医科大学附属医院，泸州 646000

虚拟现实(VR)〔1〕技术是计算机通过高清分辨、三维制图和传感交互的技术生成的三维虚拟世界，操作者利用键盘、鼠标等设备进入虚拟场景，辅助头戴式头盔，手持遥控等传感设备，在视觉、听觉、触觉等感官的刺激下身临其境地感知虚拟世界并在其中完成相应的操作。VR技术利用双眼接收不同图像，使操作者因接收的视觉深度不同而获得立体感。VR技术通过陀螺仪及重力感应器等元件配合头部和眼球的追踪，操作者可根据自身运动而改变虚拟视场，以使操作者在虚拟环境中拥有强烈的沉浸感〔2〕。有研究发现，Morton设计研发第一台“仿真模拟器”，尽管因为当时技术的限制，未能投入市场，但开启人们对VR技术的探索之行〔3〕。随后几十年伴随着计算机的飞速发展，VR技术也逐步走进人们的视野，以其特有的身临其境般的沉浸感且实现了人与虚拟现实系统之间的自然交互作用而深受人们追捧。VR技术的便携式体验，从无到有、从有到优，引起人们广泛关注、探索和运用。

在目前的护理教学中，多以理论教授、临床带教实践为主。传统的理论教学模式都是以教为主，护生获取概念、原理和知识框架只能依靠教师的讲解。理论知识通常以PPT讲解的形式呈现给护生，细枝末节很难生动形象地传递给护生。临床带教中也存在诸多问题：临床实践资源匮乏、护生操作技能的不娴熟与患者的满意度相矛盾、护生缺乏信心独立完成操作、临床带教标准不统一等〔4-6〕。由此可见，当护生从学校过渡到临床时，如何快速提升护生适应临床的综合能力是一个值得思考与探索的问题，那么寻求教育改革去平衡这一系列问题势必寻求新的发展方向。《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》中表明要“支持与专业课程配套的虚拟仿真实训系统开发与应用”〔4-5〕。在政策的导向下，VR技术迅速崛起，近年来，VR辅助护理教学，通过计算机将抽象的理论知识具体化、将真实场景虚拟化后，护生在虚拟世界中感知真实场景并能反复地学、练、用，强化理论知识和临床技能的理解、识记和应用〔7-8〕。VR技术的便携式体验受到护理教学界的青睐，被广泛探索，成为研究热点。

1 VR辅助护理教学的应用优势

1.1 VR辅助护理教学促进护生对抽象概念的识记和理解

传统以教为主的教学方式，灵活性欠佳。VR技术应用于护理教学弥补这一不足之处：VR技术成功地将一些难以理解的、难以口述的、难以用平面二维图以及立体模型展示的教学内容进行演示〔9-11〕。李圣洁等〔12〕将3D虚拟技术引入到妇产科护理教学中获得不错的反响，使妇产科护理教学变得生动形象，有助于参与的护生的识记和理解。原天香等〔13〕在慢性阻塞性肺疾病患者的护理措施中，基于VR动画微课“反转课堂”教学激发了护生的学习潜能，提高了护生对原理性知识的理解及运用。Hanson等〔8〕利用三维技术来增强护生对药物概念的理解，无论是在学习体验的舒适度和满意度上还是测试成绩上都取得了良好的效果。VR技术在护理教学中利用直观的三维动态传递并串联知识要点，提升了护生的学习效果。

1.2 VR辅助护理教学有助于护生临床操作技能的培训

Berg等〔14〕将识别患者病情是否恶化的基本技能通过线下理论教学后，实验组护生在交互式VR应用程序中自我练习，对照组护生则进行现场操作练习，20 min后两组护生在高级模拟器人体模型上进行实际测试。结果显示VR教学组通过沉浸式的体验护生的练习效果并不比护生现场操作训的练习效果差。有研究表明，将86名一年级护生随机分为两组，对于气管切开插管的皮肤护理，对照组护生完成理论课，实验组护生完成线上手机VR学习后，两组护生知识测验和技能评估，结果显示，实验组学生的气管切开插管的皮肤护理的平均最终考试成绩高于对照组〔15〕。基于接受和技术使用统一理论(UTAUT)模型，法国大学医院神经外科的16名非手术室护士和13名手术室护士采用外科洗手流程的VR模拟器共同培训学习，非手术室和手术室护士之间没有受到年龄、性别和专业知识的影响，两组在模拟器中对疾病进行了平等正确的评估，培训效果相似，非手术室参与后对其教学的真实感和乐趣给予了肯定。VR技术应用于护理教学可成为初学者的外科洗手技能培训的新方式〔16〕。有研究说明，沉浸式和交互式的VR教学中护生所练习的效果和在真实场景中练习的效果相似甚至更有优势〔17〕。李红梅等〔18〕将VR模拟操作教具应用于基础护理操作中，一致得到护生和教师的认可。赵雅宁等〔19〕也证实了VR技术应用于护理实验室有助于教学质量的提升。

1.3 VR辅助护理教学有助于增强护生的信心

有研究〔20〕提出对于初次到临床的护生来说，在理论上加强防止针刺/锐器伤上的安全教育基础上增加VR模拟培训后，降低了护生对针刺/锐器预防的焦虑。Shorey等〔21〕提出虚拟患者可增强护生的自我效能感和对有效沟通技巧的信心。Rushton提出将护生置于不熟悉的环境中会影响急救生命支持技术的信心和技能，VR模拟培训可以用来为护生提供必要的情绪适应能力，以应对压力情况〔22〕。

1.4 VR辅助护理教学有助于提升护生应急处理能力

VR技术有助于提升护生在真实场景中知识的迁移能力。有研究表明，护生在VR课程中将儿科患者出现呼吸窘迫临床场景还原，训练护生临床推理和态势感知，完成了理论知识到实践完美衔接，提升护生应急处理思维训练〔23〕。在灾害护理的培训中，张娣等〔24〕提出VR技术能让护生在无风险的环境中反复观看训练，让护生熟悉患者状况并能准确迅速地作出临床决策。Giordamo等〔25〕提出使用VR模拟教学来培训护生对阿片类药物过量(OOD)的体征和症状的识别，以增强护生的临床预见能力。VR护理教学可以直观生动地将不常见的真实情景进行模拟，护生可以在虚拟世界中身临其境地反复体验，从而提升应急处理能力。

1.5 VR辅助护理教学有助于增强团队沟通能力

VR技术在护理教学中的应用有助于培养护生的合作意识，储备护生与他人的协同能力。2018年，Liaw将120名医护学生随机分配到虚拟现实组和现场模拟组，并分别进行团队训练医护沟通能力，基于团队的模拟评估后，两组学生测试结果并未显示出使用虚拟现实进行团队训练的劣势，这支持了VR技术成为团队沟通能力培训的新途径。VR技术可以在跨专业的团队协作教学中不受地域时空影响有更多的可行性及扩展性〔17，26〕。

1.6 VR辅助护理教学有助于规避临床实践风险

王萍等〔27〕提出VR技术规避了护理临床实践中存在的伦理问题即在护生对患者进行侵入式操作时因技术不熟练而导致患者满意度下降。这与李平〔28〕的观点一致，认为VR模拟训练可减少护生因临床实践经验不足诱发的护患矛盾。Souza-Junior也支持这一观点，在2018年开发了一款供护生练习的真空采血VR模拟器，66.7%的护生认为该项目有效〔29〕。Kardong-Edgren等〔30〕邀请31名学生和老师共同参与无菌导尿术的VR游戏，大部分参与者认可这种无风险和无焦虑的VR实践的可行性及实用性。VR相比于传统教在教学理念和教学模式上有其无创性、可重复性和可编辑性的独特之处，所以VR技术在护理教学领域拥有广阔的应用前景〔28〕。

1.7 VR辅助教学在跨学科的培训中提供了便利性

VR技术在跨学科的护理教学中拓展了护生的知识面，扩宽了护生的知识结构，构建多学科交叉的知识构架，增强护生分析应对临床问题的能力，利于护生的快速成长。Weiner等〔31〕提到在VR模拟器中护生可以毫无压力的反复学习超声技能，避免超声设备仪器昂贵而无法反复练习的尴尬局面。荆晓雷等〔32〕提到通过VR联合教学工具提升了神经外科护士的影像学读片能力。在跨学科的护理教学中，VR技术带来了更多的可操作性及便利性。

2 VR技术广泛应用于护理教学的关键点

2.1 标准化VR护理课程的研发

VR技术应用于护理教学的可行性和有效性已基本得到证实，但如何统一VR技术在护理教学中的标准化有待进一步研究证实。标准化VR护理课程的研发需满足软件设计、硬件设备、网络流畅度等各方面的综合需求〔33〕。标准化的VR护理课程在软件设计中需要教学内容的清晰明朗、实用且能与时更新，需要在评判护生的学习效果上有统一的标准。标准化VR护理课程需以书本理论为基石且取于临床，需大量资源供给整合，综合性强。将复杂的概念或者临床操作整合到VR护理课程离不开软件研发专家和临床护理专家的共同协商制作，两者缺一不可。标准化VR课程在硬件上是否满足大量护生的需求、5G网络是否能全面覆盖，都将成为标准化VR护理课程推动发展的重要环节。新研发的VR课程需要不断试点、增加样本量，在实践中调整改良，直至标准化且可操作性稳定后才能广泛投入市场使用。前期工作繁杂且漫长，需耗费大量的时间、精力、金钱。软件设计是否满足护生综合临床能力培养需求及硬件设备高昂的价格是否与日益增长的护生的数量相协调，这些因素仍制约标准化VR护理课程在护理教学中的广泛推广与应用。

2.2 任课教师对VR技术的认知与使用培训

虚拟现实的应用将带来教学形式的重大变化。任课教师自身对VR技术的熟悉度和认可度直接导致老师是否能将VR教学在学校成功推广的关键的一环，因此，任课教师对于VR技术的培训与考核也显得尤为必要。

2.3 VR课程的舒适度有待完善

VR课程在护理教学中可以辅助提高教学质量，但是在使用过程中，部分操作者觉得舒适度欠佳，如：因网络不顺畅而引起的体验感不佳、操作者出现眩晕、戴眼镜的操作者使用不方便、不同于左右手习惯的操作者使用不顺畅等〔30〕。未来可以在VR的传感设备上加以改良，使其更加轻薄适用，尤其是要解决眼镜护生的困扰；在操作手柄上的设计上也可以适当考虑以左手操作习惯为主的护生。在今后VR课程的设计中如何提高护生的舒适度，有待进一步改良。

3 总结与展望

VR技术在护理教学中提供了逼真的虚拟环境且注重了人机和谐自然的交互性，在知识的认识和重组迁移上提供了更多的整合性和灵活性。VR使护生对于知识的获取形式由被动转为主动，把枯燥复杂的知识以三维动态的形式呈现出来，既注重知识的根本，又注重知识的重建融合，强调培养护生的临床综合能力的教学方式，缩短护生从校园走向临床的过渡期。VR技术促进了护理教学观念的转变，强化了护生在视觉、听觉、触觉的综合感知下的学习能力，调动了护生的参与性与积极性。在现有的研究中，VR辅助护理教学在理论知识的讲解、临床护理技能培训、综合心理素质培养等方面均得到认可，VR技术在护理教学中的应用已初见成效。但VR技术应用于护理教学中样本量相对较小且分散，各地VR护理课程实施效果标准无法统一，所以，VR课程如何与护理教学进行深度融合，广泛纳入护理高校教育仍有待进一步研究。基于VR技术在护理教学中的应用前景及5G网络的到来，未来有望研发标准化VR护理课程并推广纳入高校护理课程教学以突破地域和时空的界限，促进优质教育，快速、高效、安全地培养护理人才。

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