三維虛擬仿真技術在平產接生實訓課中的應用研究

彭金

摘? 要：為探討三維虛擬仿真技術在平產接生實訓教學中的應用效果，本文選取60名2017級泉州醫學高等專科學校三年專助產專業的二年級女性學生，以隨機數字表法分成觀察組與對照組，每組30名學生。針對助產學實訓課程的平產接生部分，觀察組采用基于三維虛擬仿真技術的實訓教學，對照組采用傳統實訓教學，比較兩組學生的教學評價和技能考核成績。結果顯示，觀察組96.67%的學生認為基于三維虛擬仿真技術的實訓教學能夠輔助學習，93.33%的學生認為能激發學習興趣，86.67%的學生表示喜歡虛擬仿真系統;學生技能考核成績顯示，觀察組高于對照組，差異有統計學意義（p<0.05）。可見，三維虛擬仿真技術應用在助產學實訓教學中能激發學生學習興趣，提高學生技能操作水平，培養學生自主學習的能力。

關鍵詞：虛擬仿真;助產;教學;實訓

中圖分類號：G712? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2021）15-0014-04

實訓教學在助產教育和人才培養中占有非常重要的地位，是實現培養目標的關鍵性教學環節 [1]，國內高職院校的實訓室條件僅適用于教學，與臨床有較大差距，欠缺教學輔助手段，不能適應教學需要 [2]。三維虛擬仿真技術能夠模擬現實場景，較好地彌補實驗教學的短板 [3]。近年來，國內虛擬仿真教學研究進入快速發展期 [4]，但虛擬仿真技術用于助產教學尚處于探索階段。本研究擬通過三維虛擬仿真技術在助產技術之平產接生實訓課中的應用，了解虛擬仿真技術對助產實訓教學的影響，為助產教學改革提供理論依據。

一、對象與方法

（一）研究對象

本研究采用便利抽樣法選取2017級泉州醫學高等專科學校60名三年專助產專業二年級女性學生作為研究對象。納入標準：1. 全日制助產專業學生;2. 完成并通過第一學年的課程。排除標準：1. 由其他專業轉入的學生;2. 因病無法完成學習的學生。按隨機數字表法分為觀察組和對照組，每組各30名女生，觀察組平均年齡為21.1±0.8歲，對照組平均年齡為21.0±0.5歲。兩組學生性別一致，文化程度、年齡、入學測試成績的差異無統計學意義（P>0.05），有可比性。

（二）方法

1. 虛擬仿真系統的構成

泉州醫學高等專科學校與某數字科技有限公司合作研發了“四步觸診”“分娩機制”“平產接生”等助產技術虛擬仿真軟件，共十七個模塊，如分娩機制模塊可以完整、清晰地展示分娩過程，并能從多種模式、多個方位觀看分娩，可在透視模式下顯現分娩時胎體轉動的情況。在開發助產技術虛擬仿真軟件的基礎上，校、行、企共同設計方案，合作建設助產技術虛擬仿真中心。中心由虛擬現實、增強現實教學區與四面融合的沉浸交互式教學區組成。配備3D立體顯示屏、3D圖形工作站、全息3D學習操作平臺、背包式VR專用電腦、空氣觸摸交互系統、助產桌面三維仿真系統等設備和軟件。

2. 教師準備

授課教師按照兩種教學模式分別備課。

觀察組。教師熟悉虛擬仿真系統的使用方法，明確教學的具體實施步驟。通過三維虛擬仿真技術，設定醫院內產房為體驗場所，以接生過程為核心，融合接生前準備、平產接生、新生兒處理、胎盤娩出四大環節的教學內容。

對照組。教師按照傳統實訓教學模式備課。

3. 干預方法

觀察組。第一步（具體體驗）：教師講解虛擬仿真系統使用方法后，學生每3～4人為一小組，以小組為單位，通過虛擬現實交互系統——虛擬現實頭盔、手勢識別系統、動作捕捉、力反饋裝置等，進行3D動態模擬和交互式控制，多視角、多方位對分娩機制及接生前準備、平產接生、新生兒處理、胎盤娩出的操作步驟進行觀看和學習，體驗情境教學內容。第二步（觀察反思）。學生通過觀察虛擬助產士接生步驟，和自身操作進行對比，從中反思自身操作不足的地方。第三步（抽象概括）。教師組織學生討論總結，并給予指導，幫助學生掌握平產接生的知識與技能。第四步（主動檢驗）。學生將虛擬實驗中所學的接生知識和技能應用在實體產婦模型上，進行接生操作，檢驗所學知識，通過練習達到熟練應用。

對照組。采用傳統實訓教學法，教師講解、示教，學生在產婦模型上直接練習。兩組持續時間均為6課時，分兩次完成。

4. 測評指標

（1）教學評價

采用國內學者李紅梅等設計的問卷 [5]，調查觀察組學生滿意度及對虛擬仿真系統的反饋情況。問卷包括理論學習（2個條目）、操作技能（5個條目）及學習興趣（2個條目）共3個維度。問卷信效度良好，Cronbach′α系數為0.874。問卷以無記名形式填寫，課程結束后當場發放，填畢直接收回。問卷發放30份，回收率100%。

（2）技能考核

教學結束后由相同教師統一考核觀察組和對照組學生的平產接生技能。按本校實驗指導操作考核的評分標準進行評分，總分為100分。

（三）統計學處理

將收集的資料進行整理，運用SPSS 20.0軟件建立數據庫，錄入數據。計量資料以（x±s）形式，計數資料以百分率形式描述。以t檢驗分析均數之間的差異。P<0.05視為有統計學意義。

二、結果

（一）學生評價

大多數學生對助產技術虛擬仿真系統表示喜歡，認為基于三維虛擬仿真技術的實訓教學能夠激發學習興趣、輔助學習，提高了操作的熟練程度，有利于培養臨床思維能力，有助于盡快適應臨床實踐。如表1所示。

（二）技能考核成績

通過使用基于三維虛擬仿真技術的實訓教學模式，學生的平產接生技能考核成績觀察組明顯高于對照組，有統計學意義（P<0.05），如表2所示。

三、討論

（一）三維虛擬仿真技術應用在平產接生實訓課的優勢

1. 實訓仿真度提高，有助于激發學生學習興趣

單純通過產婦模型來進行平產接生實訓，存在示教范圍有限、難以反復示教、缺乏臨床真實性等缺陷，導致學生缺乏學習興趣、難以實現學習目標。三維虛擬仿真技術直觀生動，用以展示助產學教學內容，能夠有效解決傳統教學中分娩機制抽象及難理解、難掌握的問題，使平產接生技能顯性化、趣味化，又可操作、易實現，激發學生的學習興趣。與其他專業應用虛擬仿真教學的結果相同 [6-10]。

2. 可以反復模擬，利于學生主動學習

虛擬仿真系統通過3D動態模擬與交互式控制開展三維交互式教學，能夠觀察多個視角（剖視、透視、360度旋轉），對操作部位通過放大或縮小等方式觀看操作步驟。操作步驟條理清晰，學生可以通過模擬操作掌握動作要領，根據自己學習進度調整學習過程，實現自主學習、反復訓練 [11]，加深學生對專業知識的理解，激發創新思維，有利于提高學習主動性 [12]。單純在產婦模型上練習，學生只是機械模仿教師的示教操作，被動執行學習任務，不利于提高學生的積極性。

3. 再現臨床工作場景，提高實操流程的規范性和準確性

平產接生是助產士必備的操作技能，但不宜在真人身上練習操作。助產實訓室通常存在以下不足：一是實訓場地與臨床真實的環境有一定差距，學生未能以身臨其境的方式進行觀察、學習與實踐;二是在實踐教學中，具體的操作步驟不能逼真地展現在學生眼前，不能為學生提供更多的臨床體驗。因此，運用虛擬仿真技術進行實驗教學是非常有必要的，這樣既能避免涉及患者隱私，也能保證學生掌握臨床技能 [13]。本研究表明，基于三維虛擬仿真技術的實訓教學可以彌合課堂教學和臨床實踐的差距，真實再現臨床一線的實際工作情景，與陳艷玲、廖瑩等研究結果一致 [14-15]。此外虛擬仿真系統有實時評價功能，通過強化虛擬仿真訓練，能明顯提高實操流程的規范性和準確性，有利于提高教學效率、提升教學質量。

（二）基于三維虛擬仿真技術實訓教學的局限性

1. 需要耗費大量時間做好課前準備

教師需要精心設置情境教學場景、過程，才能對整個教學環節起到引導作用。學生需要在課前了解整個流程，熟悉虛擬仿真系統界面的打開、頭盔的使用、手柄的操作等。隨著技術的進步，可以使操作更簡便。

2. 虛擬仿真系統有待于進一步完善

虛擬仿真訓練能夠提高學生的平產接生操作熟練度，但與真實操作相比，還有一定距離。虛擬仿真系統的畫面美觀度、流暢度、真實度還需不斷提升，還不能完全實現面對面交流的真實感。

四、小結

傳統以教師為中心的助產實訓教學方式，難以提高學生的學習熱情，無法培養學生自主學習的能力。通過在平產接生實訓課程中的探索性運用發現，基于三維虛擬仿真技術的實訓教學能引導學生利用虛擬仿真平臺自主學習平產接生知識和技能，激發學生的學習熱情、有效提高技能考核成績，培養其多種能力，對提高助產技術教學質量有積極意義。

參考文獻：

[1] 陸難平. 高職高專人才培養模式研究的探索[J]. 黑龍江教育學院學報，2013，32（08）：29-30.

[2] 鄧開玉，王桂敏，苑芯瑕. 高職高專院校助產學實訓教學現狀及對策[J]. 中華護理教育，2015，12（03）：194-196.

[3] Hayward，J.，Cheung，A.，Velji，A.，et al. Script-theory Virtual Case：A Novel Tool for Education and Research[J]. Med Teach，2016，38（11）：1130-1138.

[4] 范小露，張新毅. 國內虛擬仿真實驗教學研究趨勢與熱點分析[J]. 科教文匯，2020（09）：3-4.

[5] 李紅梅，田朝霞，張紅，等. 虛擬仿真訓練在基礎護理學教學中的應用[J]. 中華護理雜志，2017，52（03）：275-279.

[6] 盛杰，金忠秀，黃芬，等. 衛生檢驗專業虛擬仿真實驗教學的探索[J]. 實驗室研究與探索，2019，38（01）：99-102.

[7] 陶維，張佳怡，王維. 數字虛擬仿真系統在普通外科教學中的應用[J]. 中國繼續醫學教育，2020，12（04）：38-40.

[8] 殷秀敏，聶立婷，郭敏，等. 基于鼻飼術的虛擬仿真平臺在基礎護理教學中的應用[J]. 護士進修雜志，2019，34（16）：1445-1448.

[9] 吳天秀，符華春，蔡潔. 三維虛擬仿真教學系統3Dbody在系統解剖學實驗教學中的應用體會[J]. 解剖學雜志，2020，43（01）：77-79.

[10] 顧琳，魏碧蓉. 三維虛擬仿真軟件用于婦產科護理學實驗教學的效果分析[J]. 齊齊哈爾醫學院學報，2020，41（01）：102-104.

[11] 李平. 推進虛擬現實技術應用 提高高校教育教學質量[J]. 實驗室研究與探索，2018，37（01）：1-4.

[12] 吳亞楠，張連生. 計算機虛擬仿真技術在綜合性預防醫學實驗教學中的應用[J]. 中國醫學教育技術，2020，34（02）：195-198+205.

[13] 裴彩利，劉曉，俞夢盈，等. 護理虛擬仿真實驗平臺的研究與應用現狀[J]. 中國高等醫學教育，2018（05）：97-99.

[14] 陳艷玲. 基于三維虛擬仿真的理實一體化教學改革——以集裝箱碼頭業務操作為例[J]. 物流工程與管理，2019， 41（06）：149-151.

[15] 廖瑩，文學錦，黎曄，等. 虛擬仿真實訓教學模式在口腔專科護士崗前培訓中的應用[J]. 護理學雜志，2017，32（06）：81-83.

（責任編輯：淳潔）