孫晉潔 范本霞 丁晶晶 嚴(yán)紅燕

虛擬仿真技術(shù)是一種以計(jì)算機(jī)為核心的現(xiàn)代信息化技術(shù)，通過創(chuàng)造按用戶所需設(shè)定的實(shí)時(shí)變化和相互作用的虛擬世界，給予使用者視覺、聽覺、觸覺相結(jié)合的環(huán)境，用戶可以使用必要設(shè)備對(duì)虛擬對(duì)象進(jìn)行操作，給人一種身臨其境的感覺[1]，它的感知性、交互性、構(gòu)想性等特點(diǎn)給用戶帶來了真實(shí)的感受和體驗(yàn)，給予用戶全方位的沉浸式的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有特殊的優(yōu)勢(shì)，在解剖學(xué)、藥理學(xué)、內(nèi)外科、急危重癥學(xué)、兒科學(xué)以及護(hù)理學(xué)等應(yīng)用面不斷拓展[2]。1993 年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，世界市場(chǎng)上出現(xiàn)的805 個(gè)虛擬仿真技術(shù)系統(tǒng)中就有49 個(gè)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)體系。發(fā)達(dá)國家護(hù)理教育中虛擬仿真技術(shù)較普及，我國相關(guān)技術(shù)起步相對(duì)較晚，伴隨其技術(shù)突破以及效果凸顯，已經(jīng)逐漸引起了我國護(hù)理研究者的關(guān)注和重視。在此，文章對(duì)虛擬仿真技術(shù)在護(hù)理教育中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期幫助護(hù)理教育者更好地認(rèn)識(shí)、使用虛擬仿真技術(shù)，從而達(dá)到更好的教育教學(xué)效果。

1 虛擬仿真技術(shù)在在國內(nèi)外教育系統(tǒng)的應(yīng)用

1.1 國外應(yīng)用

虛擬仿真技術(shù)最早起源于美國，20 世紀(jì)80 年代，美國國家醫(yī)學(xué)圖書館開始人體解剖圖像數(shù)字化研究，即“可視人體計(jì)劃”，其利用虛擬仿真技術(shù)做出了虛擬人體，并將其用于了解剖學(xué)、放射學(xué)等學(xué)科的虛擬教學(xué)，為之后關(guān)于各種類型人體的研究提供了逼真的模型。隨后的20 世紀(jì)90 年代，由美國Immersion Medical 醫(yī)學(xué)公司研制出CathSim 靜脈穿刺系統(tǒng)，該系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)和觸覺反饋裝置聯(lián)合組成仿真手臂，使用者可以設(shè)置臨床情境去練習(xí)不同的操作，如外周靜脈穿刺、經(jīng)外周中心導(dǎo)管置入等，通過顯示屏可以展示區(qū)別不同的血管所需的進(jìn)針角度及深度的變化，還可模擬病人接受穿刺時(shí)發(fā)出疼痛的聲音，讓學(xué)生體會(huì)到如同臨床操作的“真實(shí)感”。操作中同步錄制視頻，結(jié)束后可以讓師生一起去看操作回放，教師能夠及時(shí)指出操作中的問題，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)不足，從而去不斷地改進(jìn)和練習(xí)。該系統(tǒng)低成本、高仿真、無風(fēng)險(xiǎn)，給學(xué)生帶來了很大的益處，相較于傳統(tǒng)的橡膠手臂，培訓(xùn)效果大大增加，因此，該系統(tǒng)在全球很多教育機(jī)構(gòu)和學(xué)校都得到了應(yīng)用，與傳統(tǒng)方式比較，其在培訓(xùn)效果和教學(xué)質(zhì)量上有更加顯著的提高。傳統(tǒng)橡膠手臂的優(yōu)勢(shì)在于它可以多次的訓(xùn)練能夠縮短時(shí)間，而針對(duì)參加該系統(tǒng)培訓(xùn)人員的調(diào)查提示，操作帶來的真實(shí)感對(duì)于練習(xí)會(huì)是最好的反饋[3]。

虛擬仿真技術(shù)有不同類型，有的需要借助一些工具，從而能創(chuàng)建一個(gè)逼真的情境，與傳統(tǒng)護(hù)理教學(xué)法相比有顯著的創(chuàng)新性，對(duì)教學(xué)法產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。有些則是不需要工具，因其實(shí)用和實(shí)惠的特性被廣泛應(yīng)用到了護(hù)理教育中[4]。

2008年Tsai等報(bào)道了Port-A Cath注射虛擬模擬系統(tǒng)，用于輸液港皮下植入與維護(hù)技能，系統(tǒng)含Port-A Cath 模擬和考試系統(tǒng)兩個(gè)模塊。他們對(duì)沒有臨床經(jīng)驗(yàn)的護(hù)理初學(xué)者進(jìn)行了研究，使用該系統(tǒng)可以有效降低初學(xué)者在操作時(shí)的擔(dān)憂恐懼，適用于初次學(xué)習(xí)或初入臨床的護(hù)士的培訓(xùn)教育。瑞典的Melerit Medical AB 公司設(shè)計(jì)了Melerit Urecath Vision TM 導(dǎo)尿技能培訓(xùn)系統(tǒng)，包括準(zhǔn)備和操作訓(xùn)練兩個(gè)模塊，該系統(tǒng)可提供真實(shí)觸感，兼具便攜式優(yōu)勢(shì)，用于導(dǎo)尿管的插入技術(shù)訓(xùn)練，也可對(duì)培訓(xùn)對(duì)象的操作能力進(jìn)行客觀檢測(cè)和評(píng)價(jià)，該系統(tǒng)整體的性能評(píng)價(jià)于2010 年完成，其成果也可于護(hù)理人員訓(xùn)練有導(dǎo)尿管置入使用需求的患者掌握相關(guān)技能。

2018 年P(guān)adiha 等將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于臨床基礎(chǔ)護(hù)理教學(xué)，試驗(yàn)組在教學(xué)有效性、技術(shù)易操作性、使用意愿方面均獲得良好的反饋[5]。虛擬仿真技術(shù)自問世開始，從簡(jiǎn)單的聲、形、動(dòng)態(tài)的模擬，發(fā)展到想象、交互、沉浸模式，其在護(hù)理教育方面應(yīng)用也在逐漸增加。

1.2 國內(nèi)應(yīng)用

在國內(nèi)，隨著信息技術(shù)在社會(huì)各領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為特征的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室開始逐步滲透到教學(xué)領(lǐng)域[6]，形成信息技術(shù)和教學(xué)資源相結(jié)合教學(xué)形態(tài)。華西醫(yī)科大學(xué)于1993 年首次在培訓(xùn)中使用標(biāo)準(zhǔn)化病人，能在教學(xué)中展示不同病人的臨床表現(xiàn)及癥狀，讓學(xué)生可以對(duì)病人進(jìn)行評(píng)估、問診、體格檢查等護(hù)理操作，并可以根據(jù)學(xué)生的操作做出相應(yīng)的反饋，該方法有利于增強(qiáng)學(xué)生思維能力、語言溝通能力，能在接觸真正的病人之前熟悉臨床環(huán)境，掌握護(hù)理操作技能。2004 年，山東大學(xué)開始建設(shè)臨床仿真訓(xùn)練中心，開發(fā)了高水平醫(yī)學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。該中心由形態(tài)數(shù)字化教學(xué)平臺(tái)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、臨床仿真訓(xùn)練平臺(tái)、醫(yī)學(xué)虛擬儀器平臺(tái)綜合構(gòu)建，涵蓋了醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)的所有實(shí)驗(yàn)課。這些平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了資源共享，改進(jìn)了教學(xué)模式，在技術(shù)的創(chuàng)新基礎(chǔ)上，給學(xué)生提供先進(jìn)靈活的操作環(huán)境，可鍛煉學(xué)生獨(dú)立思考能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)模式不斷變化的過程中，該中心帶來了創(chuàng)新的力量，促進(jìn)著虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新。

2005 年，桂林醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)教研室開發(fā)了“計(jì)算機(jī)虛擬急性毒性實(shí)驗(yàn)軟件”，該軟件能夠模擬急性中毒等情境，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)臨床不同的癥狀，在節(jié)省了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與人力資源的同時(shí)，也提高了學(xué)生對(duì)于新知識(shí)的興趣，改善教學(xué)質(zhì)量。

2007 年大連大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院開展“護(hù)理技術(shù)模擬教學(xué)系統(tǒng)”項(xiàng)目，該研發(fā)項(xiàng)目有13 個(gè)模塊，每個(gè)模塊有教學(xué)演示、模擬操作、考核測(cè)評(píng)三大部分，成果令人矚目。該研究項(xiàng)目為教育模式帶來了新的變革契機(jī)，實(shí)現(xiàn)了多方資源的共享，它的研發(fā)為虛擬仿真技術(shù)在護(hù)理教育方面的發(fā)展和廣泛應(yīng)用提供了參考。

2009 年貴州遵義醫(yī)學(xué)院護(hù)理系進(jìn)行了護(hù)理學(xué)基礎(chǔ)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的嘗試，同年重慶市衛(wèi)生學(xué)院也開展建設(shè)了仿真急救護(hù)理實(shí)訓(xùn)室，兩者都收獲豐厚成果。隨著虛擬仿真技術(shù)在教育中發(fā)揮的作用越來越大，大眾的態(tài)度也由懷疑轉(zhuǎn)變?yōu)榻邮?，并?duì)該技術(shù)開展了更深的推廣和應(yīng)用。

2012 年，李玉玲等借助Photoshop 圖像處理軟件、Flash 技術(shù)和Action Script 開發(fā)了虛擬護(hù)理記錄教學(xué)課件，具有數(shù)據(jù)共享以及修改處理等功能，可用于量血壓、體溫等護(hù)理教學(xué)。

2013 年，中華人民共和國教育部根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011——2020 年）》決定開展國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作，并于2015 年批準(zhǔn)清華大學(xué)等100 個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。虛擬仿真技術(shù)在護(hù)理教育方面作用不同，但都能讓學(xué)生在逼真的臨床情景下直觀地學(xué)習(xí)理論知識(shí)、掌握操作技能和培養(yǎng)臨床思維。文獻(xiàn)查閱結(jié)果提示，自2014 年—2017 年我國護(hù)理領(lǐng)域中有關(guān)虛擬仿真技術(shù)研究的文獻(xiàn)量持續(xù)激增，這跟國家政策支持與護(hù)理領(lǐng)域虛擬仿真技術(shù)研究的快速發(fā)展有關(guān)[7]。

2 虛擬仿真技術(shù)的作用

2.1 完善理論知識(shí)教育

傳統(tǒng)教學(xué)往往側(cè)重于“教授”理論知識(shí)，技能訓(xùn)練方式也是通過教師的指導(dǎo)進(jìn)行的練習(xí)，這種方式會(huì)有臨床模擬失真的情況[8]。虛擬仿真技術(shù)有助于建立較為逼真的臨床環(huán)境，學(xué)生能夠?qū)⑻摂M環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境相比較，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)探索，可拓寬知識(shí)面，真實(shí)領(lǐng)會(huì)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域概念，鍛煉解決問題、環(huán)境遷移的能力[9]，這將在護(hù)理教育方面產(chǎn)生極大的價(jià)值。

2.2 共享教育資源，促進(jìn)教學(xué)平等

在現(xiàn)實(shí)的教育中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)因?yàn)閳?chǎng)地、經(jīng)費(fèi)、設(shè)備等問題，以及醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的特殊性，往往使一些開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無法進(jìn)行，從而導(dǎo)致教學(xué)資源的減少，無法滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要[10]，也使每個(gè)學(xué)生所獲得的教育資源不對(duì)等。通過使用虛擬仿真技術(shù)，能將環(huán)境設(shè)備組合，反復(fù)使用而無人為的損壞，彌補(bǔ)了現(xiàn)存教學(xué)環(huán)境所存在的不足，可作為傳統(tǒng)教學(xué)模式的有效補(bǔ)充，為學(xué)生提供多層次、多樣化的教育服務(wù)，實(shí)現(xiàn)教育資源共享，達(dá)到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，促進(jìn)教育的平等性[11]，這也為今后的護(hù)理教育提供了更大的發(fā)展空間。

2.3 提高教學(xué)能力和水平

在這個(gè)信息技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)代，教師不僅要面對(duì)教學(xué)模式的改變、對(duì)新的教學(xué)方式方法也須有足夠清醒的認(rèn)識(shí)，還須思考對(duì)策與方法，并將其實(shí)施。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了完整詳細(xì)、動(dòng)態(tài)的操作過程的展示，一定程度上也開闊了教師的視野，加深了教師對(duì)操作過程關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、變化的認(rèn)知度[12]。教師使用該技術(shù)，能夠形象生動(dòng)地給學(xué)生演示專業(yè)內(nèi)容，可同時(shí)激發(fā)教師與學(xué)生參與、互動(dòng)意識(shí)，改善教學(xué)效果，適應(yīng)教學(xué)改革需求[13]。

2.4 有效避免教學(xué)中的倫理問題

在護(hù)理教學(xué)中，面對(duì)的對(duì)象是人，而大多數(shù)護(hù)理實(shí)踐技能訓(xùn)練都是侵入性操作，其中涉及了患者的安全、倫理等問題[14]。根據(jù)我國的相關(guān)法律與法規(guī)，在校護(hù)生不能在患者身上進(jìn)行技能訓(xùn)練，因此護(hù)生的實(shí)踐技能會(huì)局限，而無法得到提高。虛擬仿真技術(shù)可以模擬真實(shí)的人體解剖結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)操作對(duì)象以及突發(fā)急癥等場(chǎng)景模擬，讓護(hù)生產(chǎn)生真實(shí)體驗(yàn)，而對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象無損傷，在倫理學(xué)方面具有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)[15]。

3 虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用中的挑戰(zhàn)

虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用不斷寬泛，但也不可忽略虛擬仿真技術(shù)所遇到的挑戰(zhàn)。在教學(xué)方面，教師的職責(zé)已經(jīng)不僅僅是教學(xué)，還需在過程中負(fù)責(zé)虛擬環(huán)境管理、教程安排等工作，提高了對(duì)教師計(jì)算機(jī)水平的要求，對(duì)教師能力提出新的要求，而一些未接受過相關(guān)訓(xùn)練及技術(shù)支持的教師將難以勝任虛擬教學(xué)任務(wù)。

同時(shí)，虛擬患者無法成為真實(shí)患者，因此學(xué)生往往會(huì)忽略與患者之間的溝通，從而使學(xué)生的溝通能力無法獲得培養(yǎng)。虛擬仿真系統(tǒng)重在技術(shù)能力的培訓(xùn)，無法讓學(xué)生真正體會(huì)到患者不適和痛苦，如何在技術(shù)落實(shí)的同時(shí)，提升人文關(guān)懷素養(yǎng)的培養(yǎng)，值得研究者探索[16]。

虛擬仿真技術(shù)中，并非全部的系統(tǒng)都是低成本低維護(hù)，其中新設(shè)備的購買、新程序編輯、后期的設(shè)備維護(hù)、人員培訓(xùn)等方面[17]，可能需要大量人力物力投入，這些都對(duì)虛擬仿真技術(shù)發(fā)展形成限制。同時(shí)，所有人也應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，虛擬仿真教學(xué)涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)[18]，不同的教學(xué)機(jī)構(gòu)及醫(yī)院所擁有的虛擬仿真技術(shù)都較為封閉，可能存在重復(fù)建設(shè)，難以共享等問題，需要從管理層面上合理整合、應(yīng)用，給予開發(fā)者適當(dāng)?shù)膱?bào)酬，在降低應(yīng)用成本的基礎(chǔ)上，擴(kuò)大應(yīng)用面，提升效率。

4 小結(jié)

虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，已經(jīng)成為傳統(tǒng)教育模式的有益補(bǔ)充，兩者合理結(jié)合，可達(dá)到更好的效果。現(xiàn)階段虛擬仿真技術(shù)雖然在護(hù)理教育領(lǐng)域取得一定的成果，但仍欠完善。今后，還需充分認(rèn)識(shí)其優(yōu)缺點(diǎn)，積極探索，不斷完善，從而取得更好的效果。