護(hù)理教育領(lǐng)域應(yīng)用沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概況性評(píng)價(jià)

林 琳，袁 帥，徐沁悅，鄭 娥，楊 梅*

（1.四川大學(xué)華西醫(yī)院，四川 成都 610041；2.四川大學(xué)華西護(hù)理學(xué)院，四川 成都 610000）

沉浸式體驗(yàn)是指人們投入一種活動(dòng)中去而完全不受其他干擾，需要參與者高度集中注意力獲取更多信息，喚醒認(rèn)知的同時(shí)產(chǎn)生聯(lián)想與頓悟，從而獲得更多知識(shí)、信息并提高相應(yīng)技能。將沉浸式體驗(yàn)應(yīng)用于教學(xué)始于20 世紀(jì)60 年代的加拿大，如全天候使用目的語(yǔ)進(jìn)行教學(xué)的語(yǔ)言培訓(xùn)項(xiàng)目[1]。以往的沉浸式教學(xué)主要通過營(yíng)造相關(guān)氛圍，形成封閉式教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生沉浸其中提高學(xué)習(xí)效率。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，VR）技術(shù)作為沉浸式體驗(yàn)的載體和實(shí)現(xiàn)方式，在教學(xué)中的應(yīng)用更加多元和具體。

VR 技術(shù)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的高科技手段模擬生成的視覺、聽覺、觸覺一體化的虛擬環(huán)境，用戶借助設(shè)備操作虛擬對(duì)象，產(chǎn)生如同身處真實(shí)環(huán)境中操作的感受和體驗(yàn)[2]。根據(jù)所應(yīng)用的VR 技術(shù)浸入程度，可將其分為沉浸式和非沉浸式兩種[3]。真正的沉浸式VR 技術(shù)至少需要包含以下4 個(gè)特性：（1）虛擬空間，如由計(jì)算機(jī)模擬軟件編程構(gòu)建出的仿真環(huán)境和空間；（2）沉浸感，由頭戴式顯示器或計(jì)算機(jī)圖像圍繞的房間營(yíng)造出的浸入虛擬環(huán)境中的身心感受；（3）感官反饋，系統(tǒng)根據(jù)參與者的身體位置等向他們提供直接的感覺反饋；（4）交互性，系統(tǒng)對(duì)用戶的行為做出反應(yīng)或響應(yīng)[4-5]。將VR 技術(shù)應(yīng)用于護(hù)理教育中，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的感官，讓學(xué)生身臨其境，全面掌握相關(guān)知識(shí)及技能，因此，在國(guó)內(nèi)外掀起了研究和應(yīng)用的熱潮[6]。但因成本投入大且技術(shù)要求高，成熟的沉浸式系統(tǒng)應(yīng)用并不普及，已報(bào)告的沉浸式VR 技術(shù)類型和應(yīng)用目的差異性大。概況性評(píng)價(jià)作為一種識(shí)別和整理研究證據(jù)的方法，可以全面了解某一領(lǐng)域現(xiàn)有研究的數(shù)量、屬性及特征[7]。因此，本研究將以概況性評(píng)價(jià)方式總結(jié)國(guó)內(nèi)外護(hù)理教育領(lǐng)域沉浸式VR 技術(shù)研究現(xiàn)狀，并歸納其使用效果，為護(hù)理教育實(shí)踐提供參考。

1 資料與方法

按照Arksey 等提出的概況性評(píng)價(jià)方法學(xué)框架[8]，結(jié)合JBI（Joanna Briggs Institute，喬安娜布里格斯研究所）2015 年發(fā)布的指南[9]進(jìn)行評(píng)價(jià)，包括研究小組的成立、納排標(biāo)準(zhǔn)的制定、文獻(xiàn)篩選、數(shù)據(jù)提取和數(shù)據(jù)整合方法等，同時(shí)按照PRISMA（系統(tǒng)評(píng)價(jià)和薈萃分析優(yōu)先報(bào)告的條目）聲明提出的范圍綜述報(bào)告規(guī)范[10]進(jìn)行規(guī)范報(bào)告。

1.1 文獻(xiàn)納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

1.1.1 納入標(biāo)準(zhǔn)（1）研究對(duì)象：學(xué)生（在校或?qū)嵙?xí)）專業(yè)為護(hù)理學(xué)；（2）研究?jī)?nèi)容：包含4 個(gè)特征的沉浸式VR 技術(shù)，且技術(shù)應(yīng)用目的為護(hù)理專業(yè)教學(xué)或技能培訓(xùn)；（3）研究類型：語(yǔ)言為中文或英文原始研究，包括實(shí)驗(yàn)性和觀察性研究。

1.1.2 排除標(biāo)準(zhǔn)（1）研究對(duì)象：護(hù)理學(xué)中麻醉或助產(chǎn)專業(yè)學(xué)生，自考自學(xué)的學(xué)生或在職護(hù)理研究生；（2）研究?jī)?nèi)容：VR 技術(shù)內(nèi)容描述不詳或低沉浸感的VR 技術(shù)，如基于電腦桌面、網(wǎng)絡(luò)的虛擬技術(shù)或模擬器等；（3）研究類型：質(zhì)性研究、橫斷面研究、灰色文獻(xiàn)、會(huì)議論文及原始研究中未對(duì)沉浸式VR 技術(shù)詳細(xì)描述以及其他不能獲取全文的中英文文獻(xiàn)。

1.2 文獻(xiàn)檢索

采用布爾邏輯運(yùn)算符將主題詞與自由詞相結(jié)合，以“虛擬技術(shù)/虛擬仿真/虛擬現(xiàn)實(shí)、護(hù)理、教育/教學(xué)/學(xué)生”為中文檢索詞，以“virtual reality/VR/virtual simulation、nursing/nurses/nurse、educat*/teach*/train*”為英文檢索詞。搜索的中文數(shù)據(jù)庫(kù)包括中國(guó)知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)、萬(wàn)方數(shù)據(jù)庫(kù)和維普數(shù)據(jù)庫(kù)，英文數(shù)據(jù)庫(kù)包括Pub Med、Web of Science、Scopus、the Cochrane Library（via Ovid）和Embase（via Ovid）。

1.3 文獻(xiàn)篩選

文獻(xiàn)篩選由兩名研究者獨(dú)立完成。首先根據(jù)文獻(xiàn)題目和摘要進(jìn)行初步篩選，隨后閱讀全文信息進(jìn)行全文篩選，如有不同意見共同討論解決，若仍無(wú)法達(dá)成共識(shí)則由第三方介入?yún)f(xié)商解決。

1.4 資料提取

由兩名研究者根據(jù)提前設(shè)定的資料類別，分別采用統(tǒng)一的表格清單提取納入文獻(xiàn)的各項(xiàng)資料，包括作者、發(fā)表年份、國(guó)家、研究對(duì)象、樣本量、沉浸式VR 技術(shù)內(nèi)容、研究目的、研究結(jié)果和相關(guān)結(jié)論。

2 結(jié)果

2.1 證據(jù)選擇

初步檢索得到1 692 篇文獻(xiàn)，經(jīng)閱讀標(biāo)題和摘要初步篩選后納入文獻(xiàn)114 篇，閱讀全文后最終有9 篇原始研究納入資料提取及結(jié)果綜合。文獻(xiàn)篩選流程見圖1。

圖1 文獻(xiàn)篩選流程及結(jié)果Figure 1 Literature screening process and results

2.2 證據(jù)特征

近3 年來(lái)沉浸式VR 技術(shù)應(yīng)用于護(hù)理教育領(lǐng)域的研究呈上升趨勢(shì)，但原始研究數(shù)量仍有限，本文最終納入9 項(xiàng)研究[11-19]，來(lái)自6 個(gè)國(guó)家，包含質(zhì)性研究、類試驗(yàn)性研究和隨機(jī)對(duì)照研究等。沉浸式VR 技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景主要為護(hù)理技能訓(xùn)練和護(hù)理情景模擬訓(xùn)練，研究目的以收集用戶體驗(yàn)反饋和對(duì)比技能及理論學(xué)習(xí)效果為主。9 項(xiàng)研究的具體特征見表1。

表1 納入文獻(xiàn)的證據(jù)特征Table 1 Evidence characteristics of the included literature

2.3 結(jié)果綜合

常見的沉浸式系統(tǒng)硬件通常由頭盔式或洞穴式3D 影像顯示器構(gòu)成[20]，以手柄和位置追蹤器為交互裝置，把參與者的視覺、聽覺和其他感覺封閉起來(lái)，使參與者暫時(shí)與真實(shí)環(huán)境隔離而成為VR 系統(tǒng)內(nèi)部的一個(gè)參與者，并利用各種交互設(shè)備操作和駕馭虛擬環(huán)境，讓參與者全情投入[21]。納入的9 項(xiàng)研究均詳細(xì)介紹了沉浸式VR 技術(shù)的系統(tǒng)配置，有2 項(xiàng)使用了空間投影系統(tǒng)，7 項(xiàng)使用了頭顯系統(tǒng)，而軟件則根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景及目的的不同差異較大。5 項(xiàng)研究有明確的實(shí)驗(yàn)分組，比較了沉浸式虛擬教育與傳統(tǒng)教學(xué)模式或非沉浸式虛擬教育的教學(xué)效果；3 項(xiàng)研究以問卷調(diào)查和橫斷面研究為主，收集不同類型用戶對(duì)沉浸式VR技術(shù)使用的體驗(yàn)感和系統(tǒng)滿意度；1 項(xiàng)研究采用質(zhì)性研究方法調(diào)查學(xué)生使用沉浸式VR 技術(shù)后的經(jīng)驗(yàn)及看法。通過以上研究結(jié)果可以認(rèn)為沉浸式VR 技術(shù)應(yīng)用于護(hù)理教育領(lǐng)域具有可行性，雖有少部分參與者會(huì)出現(xiàn)眩暈、頭昏等不適，但通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)參與者體驗(yàn)感較好，滿意度較高，培訓(xùn)后的理論和技能評(píng)分也體現(xiàn)了較好的學(xué)習(xí)效果。

3 討論

3.1 沉浸式VR 技術(shù)應(yīng)用于護(hù)理教育領(lǐng)域能取得良好教學(xué)效果

護(hù)理專業(yè)學(xué)生需要完成醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)、護(hù)理理論學(xué)習(xí)和護(hù)理技能培訓(xùn)等，沉浸式VR 技術(shù)的運(yùn)用可改變傳統(tǒng)枯燥的學(xué)習(xí)模式，充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)效果[22]。例如，將沉浸式VR 技術(shù)應(yīng)用于解剖學(xué)教學(xué)，可以更生動(dòng)地展現(xiàn)各系統(tǒng)器官的解剖結(jié)構(gòu)及生理學(xué)特征，學(xué)生也能更直觀地了解人體內(nèi)部器官的結(jié)構(gòu)、空間位置，并借助交互功能按照自己的步驟去解析人體各系統(tǒng)，掌握相關(guān)理論知識(shí)，F(xiàn)airén 等[19]的研究從學(xué)生角度證實(shí)了這一效果。在護(hù)理技能訓(xùn)練中引入沉浸式VR 技術(shù)，學(xué)生不再擔(dān)心因操作失誤造成患者不適或引發(fā)醫(yī)療糾紛，更專注于技能本身的訓(xùn)練和提高。無(wú)菌導(dǎo)尿技術(shù)在臨床上訓(xùn)練機(jī)會(huì)非常少，且操作不規(guī)范可能會(huì)造成患者不適及感染等重大風(fēng)險(xiǎn)，因此Butt 等[17]將沉浸式VR 技術(shù)應(yīng)用于無(wú)菌導(dǎo)尿技術(shù)訓(xùn)練中并設(shè)置無(wú)菌技術(shù)反饋環(huán)節(jié)，讓學(xué)生迅速掌握規(guī)范流程的同時(shí)也能兼顧重點(diǎn)環(huán)節(jié)。王萍等[14]在成人真空采血技能培訓(xùn)中發(fā)現(xiàn)沉浸式VR 技術(shù)組護(hù)生理論和技能得分均優(yōu)于傳統(tǒng)教學(xué)組。同時(shí)，一些特殊場(chǎng)景下要求護(hù)理人員有充分的臨床判斷及推理能力，如災(zāi)害救援、危重急救和創(chuàng)傷評(píng)估等，傳統(tǒng)模擬教學(xué)無(wú)法營(yíng)造真實(shí)場(chǎng)景，學(xué)生難以融入其中。Smith 等[18]利用沉浸式VR 技術(shù)培養(yǎng)護(hù)士在災(zāi)難中去除污染源、防污染和傳染的能力以及個(gè)人安全防護(hù)設(shè)備使用能力，從而能夠減少錯(cuò)誤操作，降低發(fā)病率和死亡率?？梢姵两絍R 技術(shù)提供了一個(gè)獨(dú)特的教學(xué)策略，能讓學(xué)生在學(xué)習(xí)臨床技能的同時(shí)培養(yǎng)協(xié)作、溝通以及臨床判斷能力[23]。

3.2 學(xué)生對(duì)沉浸式VR 技術(shù)的體驗(yàn)感較好，滿意度較高

將沉浸式VR 技術(shù)應(yīng)用于護(hù)理教育領(lǐng)域仍處于早期發(fā)展階段，因此來(lái)自學(xué)生的反饋尤為重要，能從受訓(xùn)者角度了解該技術(shù)的接受度及可行性。本次納入的9 項(xiàng)研究中有6 項(xiàng)有參與者反饋記錄，其中美國(guó)將沉浸式游戲用于護(hù)理專業(yè)學(xué)生無(wú)菌導(dǎo)尿技術(shù)培訓(xùn)的兩項(xiàng)研究[16-17]均使用了Brook 在1996 年研制的系統(tǒng)可用性調(diào)查量表（SUS）。該量表具有良好的信效度，總分100分，從個(gè)人參與感、系統(tǒng)舒適度、練習(xí)的可操作性和反饋性等條目測(cè)量參與者對(duì)該技術(shù)的體驗(yàn)。兩項(xiàng)研究結(jié)果分別得出總分為64.03 分和72.5 分，均處于體驗(yàn)感較好這一區(qū)域。然而調(diào)查同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了該技術(shù)的缺陷，如個(gè)別參與者會(huì)出現(xiàn)頭暈?zāi)垦５炔贿m，使用時(shí)間越長(zhǎng)癥狀越明顯；目前的系統(tǒng)存在對(duì)佩戴眼鏡或慣用左手的用戶舒適度不夠等局限性。一項(xiàng)質(zhì)性研究通過訪談結(jié)合問卷調(diào)查了解護(hù)理專業(yè)學(xué)生對(duì)兩種類型沉浸式VR 技術(shù)應(yīng)用于解剖課程教學(xué)的感受和滿意度，得出結(jié)論VR 技術(shù)是一個(gè)強(qiáng)大的學(xué)習(xí)工具，有助于學(xué)生了解人體各系統(tǒng)的解剖結(jié)構(gòu)[19]。

3.3 沉浸式VR 技術(shù)應(yīng)用于護(hù)理教育領(lǐng)域的局限與挑戰(zhàn)

納入的9 項(xiàng)研究均有沉浸式VR 技術(shù)應(yīng)用時(shí)所涉及的硬件、場(chǎng)景及軟件的描述，可以看出利用該技術(shù)開展教學(xué)需要大量資金支持，包括設(shè)備的購(gòu)買和維護(hù)、程序的編輯和更新以及虛擬仿真場(chǎng)景的開發(fā)等費(fèi)用[24]，不論是初始的一次性投入還是后續(xù)長(zhǎng)期維護(hù)更新都需要大量人力物力等資源，這是影響沉浸式VR 技術(shù)廣泛應(yīng)用的重要因素。目前有報(bào)告顯示沉浸式VR技術(shù)使用者會(huì)出現(xiàn)頭暈?zāi)垦５炔贿m情況，說明系統(tǒng)姿態(tài)角度定位的精確度和速度還存在一定不足[14，17]。因此，關(guān)鍵技術(shù)的改進(jìn)和突破以及5G 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展對(duì)沉浸式VR 技術(shù)的應(yīng)用既是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)。另外，沉浸式VR 技術(shù)應(yīng)用于護(hù)理教育領(lǐng)域?qū)逃咛岢隽烁咭骩25]。教師不僅要與高級(jí)編程專家合作參與設(shè)備的研發(fā)及持續(xù)改進(jìn)，以提供更符合培訓(xùn)要求和貼近臨床需求的產(chǎn)品，還要在教學(xué)全過程中擔(dān)任技術(shù)指導(dǎo)，負(fù)責(zé)專業(yè)培訓(xùn)講解、虛擬環(huán)境角色創(chuàng)建和教學(xué)日程安排等工作。為此，教師要熟練掌握虛擬教學(xué)方法，能利用虛擬設(shè)備幫助學(xué)生并對(duì)學(xué)習(xí)重點(diǎn)進(jìn)行個(gè)性化調(diào)整。在巴西圣保羅大學(xué)的基于沉浸式采血技能模擬培訓(xùn)研究的第一階段，首先納入了有臨床實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教職工來(lái)了解系統(tǒng)的使用體驗(yàn)和缺陷[13]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著醫(yī)學(xué)模式的轉(zhuǎn)變、人類疾病譜的變化、衛(wèi)生保健體制的改革、公眾健康意識(shí)的增強(qiáng)以及全球人口老齡化進(jìn)程的加快，護(hù)理工作范圍和內(nèi)容日趨拓展，工作內(nèi)涵越發(fā)豐富，護(hù)士的角色和任務(wù)也隨之發(fā)生了轉(zhuǎn)變，這些都對(duì)護(hù)理教育和培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的護(hù)理人才提出了挑戰(zhàn)。21 世紀(jì)的護(hù)理學(xué)必將與信息技術(shù)、社會(huì)科學(xué)和其他學(xué)科融合發(fā)展，將現(xiàn)代高科技手段與護(hù)理教育相結(jié)合，如將沉浸式VR 技術(shù)應(yīng)用于護(hù)理技能培養(yǎng)和臨床情景演練中，是護(hù)理教育模式創(chuàng)新和新型護(hù)理人才培養(yǎng)的有效策略[23]。目前而言，先進(jìn)的硬件、軟件和編程技能的迅速發(fā)展是開展沉浸式虛擬教育的基礎(chǔ)，也讓真實(shí)與虛擬交互成為可能。其不僅在護(hù)理常規(guī)技能訓(xùn)練及理論教學(xué)中有顯著作用，還在幫助學(xué)生掌握高級(jí)技能或完成臨床特殊情況下的各類培訓(xùn)方面有著巨大潛能[26]，同時(shí)也避免了臨床見習(xí)和實(shí)習(xí)訓(xùn)練的各種倫理問題，對(duì)保護(hù)患者有著重要意義。護(hù)理教育研究者在未來(lái)還需進(jìn)一步探索，包括在虛擬設(shè)備中增加人際交流訓(xùn)練、提高VR 技術(shù)的普及性和各級(jí)機(jī)構(gòu)間的資源共享性，讓沉浸式VR 技術(shù)成為護(hù)理教育的常規(guī)工具。