红外线体感互动操作教学平台的设计及其在妇产科护生临床教学的应用

王丹

吉林医药学院附属医院妇产科 吉林吉林 132013

0 引言

现阶段，随着教学理念和现代教育装备的发展，教学技术和工具呈多样化发展的态势，且深入地融入到高校的教学工作中[1-3]，对护理学实习阶段的教学影响巨大。在此背景下，笔者所在医院以妇产科实习的护生为教学对象，结合虚拟现实技术和红外线体感技术，设计了红外线体感互动操作教学平台。在教学平台中，不仅构建了较为真实的虚拟护理操作环境，也有效实现了操作者与虚拟环境的有机融合。同时在具体的教学工作中，结合教学平台的特点，对教学方法加以改良。优化后的教学过程包括红外线体感环境设置、正确护理操作录入、正确护理操作轨迹描述、教师讲解、护生操作、护生护理操作轨迹形成、红蓝护理操作轨迹比较、红色轨迹再次观摩学习等。其设计及研究过程如下。

1 临床实习阶段教学现状分析

实习阶段与校内阶段面对的对象是不同的，后者主要以书本、实验设备和仪器为主。在教学过程中，由于教学的内容本就以实物为主，因此对教学设备或工具的依赖性相对较小。而实习阶段护生面对的则是患者。毫无疑问，患者是具有生命的个体，且具有独立的情感和感情。若以患者为对象展开教学，首先需要征得患者的主观同意，部分患者受到疾病和心理的影响，可能主观上并不能配合教学工作的开展[4]。因此，在实习阶段的教学工作中，往往需要引入新的教学设备或工具，帮助护生更好地学习和掌握护理操作技能。虚拟现实技术的出现与应用，为临床护理教学工作带来了极大的便捷[5-6]。

虚拟现实技术应用后，操作者能够通过视觉和听觉等感知环境，但在护生与虚拟场景融合方面，存在一定的不足。现阶段的场景融合方法主要分为两种。

一种是借助体感手柄实现。护生在操作时，需要手持额外的设备，这些设备可能影响护理操作的开展。如有的护理操作需要手掌张开才能完成，但手持体感设备显然无法进行合格的操作，导致教学体验并不理想。另外护生与场景融合的部位也较为有限，即除了体感手柄外，护生的头、躯干和下肢无法在情境中显现，相关的肢体动作自然也无法识别。

另一种是采用视频摄像头实现。通过摄像头和其独有的数据算法，能够录入护生全身的行为和动作，但弊端是会受到光线和周围环境的制约，影响用户和虚拟环境的融合效果。

2 红外线体感技术的引入

体感技术是指在无体感手柄等其他设备的协助下，直接判断操作者的肢体动作，并由此实现操作者与虚拟患者的互动操作。

红外线识别是体感技术常用的方法，其工作原理为通过红外线接收装置，收集人体因热辐射产生的红外线，而一般的物品由于本身不产生热量，所以没有热辐射的现象。因此，通过红外线体感技术，可以更加有效地获取人体的动作信息。

由此可见，通过红外线体感技术，可以更加准确有效地将用户与虚拟环境合二为一。在可行性方面，红外线体感技术虽然属于一种较新的技术，但在短短数年间，已经非常成熟，已实现了与虚拟现实技术的有效融合，尤其在游戏领域，很多体感游戏是基于红外线体感技术实现的。在体感识别过程中，动作的识别也非常准确，识别也较为迅速，完全能够满足妇产科临床护理的教学需求。

3 基于红外线体感互动操作教学平台的教学过程

3.1 红外线体感环境设置

红外线体感环境设置层可实现红外线体感技术与虚拟现实技术的融合。其中虚拟现实技术负责构建场景，红外线体感技术负责识别和判断教师与护生的动作。构建完成后，教师在场景中先进行初步的体验，检查操作者与虚拟场景的融合情况。若融合效果较差，如人物在虚拟场景中成像过大或过小，或者操作识别准确率较低等，则及时调整多台设备的角度和距离，以纠正以上错误。

3.2 正确护理操作录入

教师首先在红外线体感互动操作教学平台中，录入正确的护理操作。如以孕妇的日常运动护理为例，教师依次录入双腿前后张合、下蹲、膝盖并拢和盘腿坐等动作。教师在录入动作时，虽然不是面向真实的患者，但必须按照临床操作的要求完成，如必要的护患交流等环节均不能省略，以保证护理操作的完整性。

3.3 正确护理操作轨迹描述

由于在上一层中，教师录入的动作将会定义为标准动作，因此教师在本层中再次观察护理操作的录入情况，仔细核对每个动作是否正确。若发现错误，及时进行修正。核对无误后，通过计算机图形图像技术，用红色的线条，标注出教师每个动作的轮廓和细节，形成护理操作轨迹。然后对该护理操作轨迹进行命名并存储。

命名规则包括护理动作名称、护理操作时长、适用的疾病等，以便于后期进行资源的检索和利用。若录入的护理操作步骤较为复杂，操作时间较长，则需分解为多个部分。建议每项护理操作以15 分钟为单位，超过15 分钟，则以15 分钟为单位对文件进行分解存储。

3.4 教师讲解

与常规的教学过程相同，教师向护生详细讲解本次护理实践内容及护理操作细节。如同样以孕妇运动护理为例，具体的护理操作为孕妇双腿前后张开，缓慢下蹲后再双腿合并等。同时系统讲解此操作的目的和意义，如双腿开合运动，能够促进孕妇下肢的血液循环，预防和避免下肢水肿的发生等。在讲解过程中，强化教师与护生之间的互动交流，若护生理解错误或不当，及时加以解释和说明。

3.5 护生操作

护生对以上知识理解后，在红外线体感互动操作教学平台进行独立的操作。需要注意的是，由于教师和护生的身高和体重不一，而红外线体感装置的位置是固定的，因此在距离红外线感应装置位置相同或相近的情况下，融入虚拟场景的人体大小可能存在差异。

举个例子，如教师的身高为160 厘米，某护理专业男性学生身高为180 厘米。20 厘米的身高差距，足以影响教学平台对人物的识别和动作的判断。针对此问题，教师需根据学生具体的身高和体重，适当调整体感装置的位置。

3.6 护生护理操作轨迹形成

护生操作后，同样通过计算机图形图像技术，记录护生的护理操作轨迹。在此需要注意三个问题：一是无论护生操作是否正确，均记录护理操作轨迹，其目的是便于护生总结错误的经验，避免再次发生类似错误；二是生成的护理操作轨迹用蓝色线条标识，以与正确的护理操作轨迹相区分；三是不仅要记录整体的护理操作时间，也要分别记录每个细节的完成时间。

3.7 红蓝护理操作轨迹比较

在该层中，同步显示红色和蓝色轨迹的操作情况，以便护生观察护理操作中存在的问题。为了提高此环节的教学效果，教师以2 ～3 人为单位，对护生进行分组。组织护生以小组为单位，开展集体的观摩学习。各小组观察完毕后，通过讨论的方式，探讨操作不当的原因及解决方法[7-9]。

3.8 红色轨迹再次观摩学习

以上环节的教学工作完毕后，教师以红色轨迹即正确的护理操作为内容，对操作的要点进行总结和提炼，如归纳出每项护理操作由几步完成，每个护理操作的要点和重点等，以强化护生的理解。

4 红外线体感互动操作教学平台的使用建议

4.1 强化教学前的护生摸底

在以往护理临床实习期教学过程中，主要采取理论讲解和护理操作相互结合的方式，开展教学工作。但在红外线体感互动操作教学平台应用后，教学工作的重心完全偏重于临床护理操作，相应的知识讲解时间明显减少。这种教学模式的变化，对理解能力较强的护生影响较小，更便于其临床护理技能的掌握。但对理解能力较差的学生，在未有效理解的情况下就开始实践操作，可能影响整体的学习效果。因此，教师在开展教学前，应该强化教学前的护生摸底环节[10-11]。主要摸底内容包括早期轮转科室对护生能力的评价，以及通过访谈的方式，逐一了解护生具体的理解和动手能力等。教师根据摸底结果，动态地增加或减少知识讲解的内容和时间。或者也可以采取组织护生课前预习的方式，加速护生对护理操作的理解。

4.2 注重与临床护理操作的衔接

红外线体感互动操作教学平台的教学完成后，教师根据护生具体的护理操作情况，及时与临床护理操作进行衔接[12]。即若护生操作情况较差，则再次利用教学平台开展学习。若护理操作掌握情况较好，则及时组织护生以孕产妇等妇产科收治的患者为对象，进行护理操作实践[13]。同时在护生临床操作时，也允许护生随时利用教学平台熟练护理操作技能，以此进一步发挥教学平台的意义和价值。

4.3 以技术手段对教学平台加以升级

红外线体感互动操作教学平台，主要是基于虚拟现实技术和红外线体感技术实现的，通过二者的结合，有效实现了教师、护生与虚拟场景的有效融合。但其中还存在一个问题，如心电监护、胎心监测等物理设备，无法较好地融入虚拟场景中，实现与操作者的动态互动。针对此问题，计划在未来的工作中，对教学平台的功能加以扩展，将虚拟场景与护理设备实物嵌套在同一个场景中，以此对教学工具和手段进行进一步的完善。

5 结束语

护理临床实习阶段的教学工作具有一定的特殊性，如教学内容以护理操作为主，而护理操作的对象是患者，患者受到心理和疾病等影响，可能无法配合教师有序地完成教学工作[14-15]。因此，现代化的教学设备或工具，是护理临床教学的有力支撑。在此背景下，笔者所在医院设计了红外线体感互动操作教学平台。平台主要通过虚拟现实技术和红外线体感技术实现，其中虚拟现实技术负责构建场景，红外线体感技术实现操作者与虚拟场景的互动。并结合教学平台的特点，对常规的教学法进行合理改良和优化。

优化后的教学过程包括红外线体感环境设置、正确护理操作录入、正确护理操作轨迹描述、教师讲解、护生操作、护生护理操作轨迹形成、红蓝护理操作轨迹比较、红色轨迹再次观摩学习等。通过各教学环节的有序开展，为护生护理能力的提高，打下了良好基础。

但受水平和能力的制约，在教学平台和教学方法的设计上，必然存有一定的问题，在未来的教学工作中，拟根据具体的教学情况，对教学平台和教学方法加以完善。