留置導尿術虛擬仿真實驗建設研究

朱群娥,雷 璇,李 循,鄭云慧,肖素香,葉先才,彭 溶,許曉萍

(1.嘉興學院 醫學院，浙江 嘉興 314001； 2.嘉興學院南湖學院 醫學系，浙江 嘉興 314001)

臨床醫學和護理學是實踐性、操作性很強的學科和專業。實踐教學是這兩個專業教學的重要組成部分,它既是訓練學生實踐技能和提升專業素養的主要途徑,也是培養學生發現問題、分析問題、解決問題等臨床思維能力的重要方法,在專業人才培養中發揮著不可替代的作用。在臨床教學實踐中,為避免侵入性操作存在的醫療風險和醫患糾紛的困擾,在我國醫學教育中已經越來越多地將高仿真模型、綜合模擬人、標準化病人等仿真和模擬技術運用到實驗教學中[1-2]。

近年來,新的醫學理論和醫療技術層出不窮,對實驗技術和實驗方法的研究也越來越深入。醫學教育工作者將虛擬仿真技術引入醫學實驗教學中,開創了實驗教學新模式。隨著教育部關于國家級虛擬仿真實驗教學中心的認定和建設工作的開展,虛擬仿真技術已經在醫學教育領域得到廣泛應用[3-5]。虛擬仿真實驗教學平臺逐步形成規模,成為推進實驗教學改革進程、提高實驗教學質量的新途徑。

本文以留置導尿術虛擬仿真實驗為例,介紹嘉興學院醫學院臨床技能虛擬仿真實驗的建設經驗。

1 傳統臨床技能實驗教學面臨的困境

傳統的臨床技能實驗教學采用模型實訓+臨床見習+臨床實習的模式,目的是使學生逐步掌握臨床基本技能。但是在教學實踐中,這種實驗教學模式常面臨一些困境。

1.1 臨床實習中,讓患者成為“活教材”遭遇瓶頸

(1) 學生動手實踐機會少。首先，在以往的臨床醫學和護理學教學實踐中,臨床技能的學習和訓練很大程度上是在臨床環境和真實的患者身上進行。但是近年來,隨著高等教育由精英教育向大眾化教育轉變,醫學生人數成倍增加,實習基地的設備和帶教師資已不能滿足實習的需要,實習人數多、實習基地少的問題日益突出,實習生的平均動手操作機會減少。其次,由于多方面的原因,越來越多的患者和患者家屬不愿配合臨床實踐教學活動。第三,一些醫院把大量的精力、物力投入臨床醫療中,而對臨床實踐教學工作不夠重視,學生在工作場所進行臨床實踐變得日益困難[6-7]。

(2) 醫院對實習生要求提高。為避免醫療差錯和醫療糾紛的困擾,醫院采取了各種防范措施,而實習生熟練掌握基本臨床技能已成為進入醫院實習的先決條件。與此同時,醫院帶教教師為避免出現差錯,不愿放手讓實習生在患者身上獨立操作,不同程度地擠壓了實習生實習的空間。

(3) 存在醫療風險。客觀地說,在臨床實踐教學過程中,讓學生直接在患者身上進行操作,本身存在醫療風險,特別是侵入性、有創性操作,如導尿術、靜脈穿刺、插胃管、吸痰術、氣管插管、血管介入技術、腔鏡技術等臨床操作。而且,由于學生的臨床技能水平參差不齊,未達到一定標準的學生參與臨床技能實踐,醫療風險將大大增加。

1.2 模型實訓的人文氛圍弱,教學效果不理想

(1) 教學手段無法與時俱進。例如傳統的留置導尿術采用教師示教、學生練習、教師糾錯、學生回示四部曲,這樣的實驗教學方法難以吸引學生的注意力和激發學生的學習興趣,實驗教學效果難以得到保證。

(2) 實訓課堂人文氛圍弱。一方面,在留置導尿術模型實訓環節,由于模型不能自主交流,學生無法與之進行語言互動。在整個操作過程中,有的學生一直保持沉默,與“患者”零溝通；有的學生和“患者”同學進行交流,在實訓過程中不時出現笑場；也有的學生用自問自答的方式“交流”,但互動內容過于簡單。此外,在操作過程中還存在動作粗魯、模型暴露時間隨意拖長等現象。操作中學生沒有將模型當作真正的患者,在實訓中缺少對“患者”的關愛。因此,模型實訓人文氛圍不強,實訓教學很難起到通向臨床實踐的橋梁作用。

(3) 學生臨床應變能力不強。在傳統模型實訓課中,留置導尿術都是依照固定的、規范的流程操作,在模型上學習。但在實際臨床工作中,經常會遇到特殊情況,如導尿管誤入陰道、導尿管插入過淺壓迫尿道、導尿管插入困難、導尿管堵塞、導尿管污染等。面對突發情況,學生往往不知所措,不能靈活處理臨床情境。

2 虛擬仿真實驗的設計

虛擬仿真實驗依托虛擬現實、數據庫、多媒體、人機交互和網絡通信等多學科的綜合性技術,將抽象的實驗內容形象化和具體化,構建高度仿真的虛擬實驗對象和實驗環境,并設計人機交互,提供給使用者關于視覺、聽覺、觸覺等感官的模擬,讓使用者如同身臨其境一般,是一種利用系統模型對實際或設想的系統進行的動態實驗[8-9]。

2.1 實驗設計背景

留置導尿術屬于人體侵入性操作,學生在患者身上進行實訓的機會甚少。但是該項操作既是臨床醫學和護理學專業學生必須掌握的基本臨床技能,也是國家執業醫師資格考試和執業護士資格考試的內容。筆者根據臨床技能學、基礎護理學教學大綱和國家執業醫師、護士資格考試大綱的要求,以留置導尿術操作作為虛擬仿真實驗設計對象,以計算機和專用設備為工具,通過虛擬現實、多媒體等技術,將實驗用物、實驗對象、實驗環境、實驗內容、實驗方法、實驗步驟等與操作實踐有機結合,設計了留置導尿術虛擬仿真實驗[10]。

2.2 實驗內容

留置導尿術虛擬仿真實驗由操作視頻、虛擬實驗操作和考核測評3個模塊組成。

操作視頻包括無菌持物鉗的使用、無菌包的使用、無菌手套的使用和留置導尿術規范操作4部分。操作視頻直觀、真實地展示了留置導尿術每一步驟的關鍵操作點,學生能通過視頻了解留置導尿術全過程。實驗所涉及的相關知識點、重點操作和注意事項都有詳細的配音講解,使學生在“知其然”的同時也“知其所以然”,靈活掌握該項技能,避免盲目照搬。

虛擬實驗操作模塊是留置導尿術虛擬仿真實驗系統的核心模塊,包括案例情景、操作前“四準備”(患者、物品、環境、自身)、初步消毒外陰、留置導尿、操作后處理5部分。虛擬操作以案例導入、任務驅動的方式進行,系統提供了臨床留置導尿術實驗的案例情景、操作物品、臨床操作流程、工作場景、健康教育，以及醫患、護患溝通等內容,再現了臨床實際工作情境。學生必須掌握實驗目的、實驗用物、實驗步驟、注意事項等相關的理論和實驗知識才能進入系統操作。操作時需根據臨床實際操作流程,正確完成當前的任務,系統才允許其進入下一項任務,直至完成全部操作。

在軟件開發中,考慮到臨床情境的復雜性,設計了導尿管插管過程中可能出現的不同臨床情境,如誤入陰道、插入過淺壓迫尿道等,采用3D動畫加Flash技術,呈現會陰部解剖結構的動畫演示,并提示學生操作錯誤,需返回上一級任務重新開始操作。實驗所涉及的相關知識點設計成每項操作前的選擇題,使理論與實踐融合在一起,增加學習的趣味性。

在考核測評模塊中,對每一任務中的關鍵操作點和知識點進行賦分,學生操作時不管對與錯,都能進行下一項任務直至操作完畢,系統沒有提示。操作完畢,系統根據學生操作情況進行自動評分。但是在導尿管插管過程中如果出現誤入陰道、插入過淺壓迫尿道等臨床情境,系統會自動停止運行,考核測評成績直接評為不及格。

2.3 項目創新

留置導尿術虛擬仿真實驗具有以下創新點。

(1) 內容全面。該實驗項目涵蓋了留置導尿術的相關理論知識和實驗所涉及的多項操作,理論與操作相互融合,讓學生從實踐中學習知識、鞏固知識,進而靈活運用知識。

(2) 形式多樣。虛擬仿真實驗建立了三維實驗環境和可視化的實驗對象,真正實現了人機交互。學生在學習時可以先在Web下觀看視頻,然后再動手操作,如身臨其境地完成實驗操作的全過程,最后進行測評,檢查學習效果[11]。也可以從操作視頻、虛擬實驗操作和考核測評3個模塊中任選模塊進行學習。

(3) 情境仿真。留置導尿術虛擬實驗系統提供了虛擬臨床案例、患者、臨床工作場景和臨床操作流程,為學生提供了生動、逼真的學習情境,也為培養學生的關愛意識和人際互動能力提供了良好的實踐平臺。

3 虛擬仿真實驗項目開發的意義

3.1 手段先進,寓教于樂

傳統的實驗教學是視頻和模型實訓相結合,教學手段單一、枯燥,不易調動學生的積極性；而虛擬仿真實驗融入了影像、圖形、動畫、聲音和文字,使學生腦、手、耳、眼多器官并用,其沉浸性使學生能獲得身臨其境的感受。虛擬仿真實驗的交互性可以使學生通過計算機控制虛擬環境,虛擬環境可及時反映學生的操作。當學生操作有誤時,系統會自動給出提示和指導。

虛擬仿真實驗再現了臨床一線工作場景,其沉浸式、交互性使學生在虛擬的學習情境中能夠全身心融入醫護人員的角色中。在這種模式下,學習氛圍輕松愉快、課堂教學生動有趣,能激發學生的學習興趣、提高學生學習的參與度,從而提高實驗課的教學效果。

3.2 自主學習,開放安全

臨床醫學專業的臨床技能學課程和護理學專業的基礎護理學課程實驗項目多、項目操作過程復雜,學生要熟練掌握各項常用基本臨床技術操作,必須經過多次反復、強化練習。在實驗室進行操作練習會受到時間和空間等因素的制約；而虛擬仿真實驗不受時間和空間的限制,學生可以隨時隨地反復進行實驗、練習和測評,共享學習資源且沒有醫療風險和消耗品的損耗。

虛擬仿真實驗的另一個優勢是可以提供全天候開放的網絡實驗環境。學生可以自選實驗項目、自主進行預習和復習,最大限度地發揮學習的主動性。例如學生在低年級時學習了留置導尿術基本操作技能,而在高年級的綜合實訓課程中難免有知識的混淆與遺忘,使教學效果受到影響。這時,如果學生課余時間集中在實驗室進行操作復習,往往因受空課時間、實驗室使用安排、指導教師等因素制約而難以進行。通過實驗平臺的開放式學習和反復實踐,學生可以更好地強化基本臨床技能,提高綜合實訓效果并激發求知欲,從而縮小課堂教學與臨床實際工作的差距[12]。

3.3 增強人文氛圍,靈活應變

虛擬仿真實驗平臺虛擬再現了臨床實際工作情境,學生在實訓時可以通過與“患者”之間的語言溝通和交流,不斷地感受到操作者對患者的關愛,使課堂教學人文氛圍增強,能更充分地調動學生的能動性和參與性。

對于操作過程中的異常情況,通過人機互動、動畫演示與提示,使學生的臨床應變能力得到進一步訓練。通過實訓,學生臨床意識得到培養,臨床心理得到培育,職業態度得到端正,在面對真實患者時，臨床情境的應對能力得到了增強,實訓教學質量得到提高。融入人文氛圍的虛擬仿真實驗能使學生提前進入“醫院”、走進“科室”、接觸“病人”,對“患者”開展綜合治療和護理,為積累臨床經驗提供了有效途徑。

4 結語

隨著計算機技術和多媒體技術日新月異的發展,虛擬仿真技術已逐漸應用于高等教育的各個領域。醫學虛擬仿真實驗教學模式也為實踐教學改革注入了新的活力。它克服了傳統實驗教學的局限性,提高了信息的傳播與利用率,具有傳統實驗不可比擬的優越性[8]。但是,虛擬仿真實驗目前還缺少真實環境的實物感,也無法完全替代臨床真實的體驗和實際操作[13]。因此,采用多元化教學模式彌補單一教學模式的不足顯得尤為重要。在臨床技能實訓教學設計中,應科學整合虛擬仿真實訓和基礎模型實訓、高仿真模型實訓、標準化病人仿真實訓,實現虛實結合、優勢互補,才能真正提高醫學生的基本臨床技能和臨床思維,有利于醫學生進入醫院實習時爭取更多面對臨床真實患者操作的機會,才能培養更多高素質應用型醫學專業人才[14]。

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