紅外線體感互動操作教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)及其在婦產(chǎn)科護(hù)生臨床教學(xué)的應(yīng)用

王丹

吉林醫(yī)藥學(xué)院附屬醫(yī)院婦產(chǎn)科 吉林吉林 132013

0 引言

現(xiàn)階段，隨著教學(xué)理念和現(xiàn)代教育裝備的發(fā)展，教學(xué)技術(shù)和工具呈多樣化發(fā)展的態(tài)勢，且深入地融入到高校的教學(xué)工作中[1-3]，對護(hù)理學(xué)實(shí)習(xí)階段的教學(xué)影響巨大。在此背景下，筆者所在醫(yī)院以婦產(chǎn)科實(shí)習(xí)的護(hù)生為教學(xué)對象，結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和紅外線體感技術(shù)，設(shè)計(jì)了紅外線體感互動操作教學(xué)平臺。在教學(xué)平臺中，不僅構(gòu)建了較為真實(shí)的虛擬護(hù)理操作環(huán)境，也有效實(shí)現(xiàn)了操作者與虛擬環(huán)境的有機(jī)融合。同時(shí)在具體的教學(xué)工作中，結(jié)合教學(xué)平臺的特點(diǎn)，對教學(xué)方法加以改良。優(yōu)化后的教學(xué)過程包括紅外線體感環(huán)境設(shè)置、正確護(hù)理操作錄入、正確護(hù)理操作軌跡描述、教師講解、護(hù)生操作、護(hù)生護(hù)理操作軌跡形成、紅藍(lán)護(hù)理操作軌跡比較、紅色軌跡再次觀摩學(xué)習(xí)等。其設(shè)計(jì)及研究過程如下。

1 臨床實(shí)習(xí)階段教學(xué)現(xiàn)狀分析

實(shí)習(xí)階段與校內(nèi)階段面對的對象是不同的，后者主要以書本、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器為主。在教學(xué)過程中，由于教學(xué)的內(nèi)容本就以實(shí)物為主，因此對教學(xué)設(shè)備或工具的依賴性相對較小。而實(shí)習(xí)階段護(hù)生面對的則是患者。毫無疑問，患者是具有生命的個(gè)體，且具有獨(dú)立的情感和感情。若以患者為對象展開教學(xué)，首先需要征得患者的主觀同意，部分患者受到疾病和心理的影響，可能主觀上并不能配合教學(xué)工作的開展[4]。因此，在實(shí)習(xí)階段的教學(xué)工作中，往往需要引入新的教學(xué)設(shè)備或工具，幫助護(hù)生更好地學(xué)習(xí)和掌握護(hù)理操作技能。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，為臨床護(hù)理教學(xué)工作帶來了極大的便捷[5-6]。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用后，操作者能夠通過視覺和聽覺等感知環(huán)境，但在護(hù)生與虛擬場景融合方面，存在一定的不足。現(xiàn)階段的場景融合方法主要分為兩種。

一種是借助體感手柄實(shí)現(xiàn)。護(hù)生在操作時(shí)，需要手持額外的設(shè)備，這些設(shè)備可能影響護(hù)理操作的開展。如有的護(hù)理操作需要手掌張開才能完成，但手持體感設(shè)備顯然無法進(jìn)行合格的操作，導(dǎo)致教學(xué)體驗(yàn)并不理想。另外護(hù)生與場景融合的部位也較為有限，即除了體感手柄外，護(hù)生的頭、軀干和下肢無法在情境中顯現(xiàn)，相關(guān)的肢體動作自然也無法識別。

另一種是采用視頻攝像頭實(shí)現(xiàn)。通過攝像頭和其獨(dú)有的數(shù)據(jù)算法，能夠錄入護(hù)生全身的行為和動作，但弊端是會受到光線和周圍環(huán)境的制約，影響用戶和虛擬環(huán)境的融合效果。

2 紅外線體感技術(shù)的引入

體感技術(shù)是指在無體感手柄等其他設(shè)備的協(xié)助下，直接判斷操作者的肢體動作，并由此實(shí)現(xiàn)操作者與虛擬患者的互動操作。

紅外線識別是體感技術(shù)常用的方法，其工作原理為通過紅外線接收裝置，收集人體因熱輻射產(chǎn)生的紅外線，而一般的物品由于本身不產(chǎn)生熱量，所以沒有熱輻射的現(xiàn)象。因此，通過紅外線體感技術(shù)，可以更加有效地獲取人體的動作信息。

由此可見，通過紅外線體感技術(shù)，可以更加準(zhǔn)確有效地將用戶與虛擬環(huán)境合二為一。在可行性方面，紅外線體感技術(shù)雖然屬于一種較新的技術(shù)，但在短短數(shù)年間，已經(jīng)非常成熟，已實(shí)現(xiàn)了與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的有效融合，尤其在游戲領(lǐng)域，很多體感游戲是基于紅外線體感技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。在體感識別過程中，動作的識別也非常準(zhǔn)確，識別也較為迅速，完全能夠滿足婦產(chǎn)科臨床護(hù)理的教學(xué)需求。

3 基于紅外線體感互動操作教學(xué)平臺的教學(xué)過程

3.1 紅外線體感環(huán)境設(shè)置

紅外線體感環(huán)境設(shè)置層可實(shí)現(xiàn)紅外線體感技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的融合。其中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)負(fù)責(zé)構(gòu)建場景，紅外線體感技術(shù)負(fù)責(zé)識別和判斷教師與護(hù)生的動作。構(gòu)建完成后，教師在場景中先進(jìn)行初步的體驗(yàn)，檢查操作者與虛擬場景的融合情況。若融合效果較差，如人物在虛擬場景中成像過大或過小，或者操作識別準(zhǔn)確率較低等，則及時(shí)調(diào)整多臺設(shè)備的角度和距離，以糾正以上錯(cuò)誤。

3.2 正確護(hù)理操作錄入

教師首先在紅外線體感互動操作教學(xué)平臺中，錄入正確的護(hù)理操作。如以孕婦的日常運(yùn)動護(hù)理為例，教師依次錄入雙腿前后張合、下蹲、膝蓋并攏和盤腿坐等動作。教師在錄入動作時(shí)，雖然不是面向真實(shí)的患者，但必須按照臨床操作的要求完成，如必要的護(hù)患交流等環(huán)節(jié)均不能省略，以保證護(hù)理操作的完整性。

3.3 正確護(hù)理操作軌跡描述

由于在上一層中，教師錄入的動作將會定義為標(biāo)準(zhǔn)動作，因此教師在本層中再次觀察護(hù)理操作的錄入情況，仔細(xì)核對每個(gè)動作是否正確。若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，及時(shí)進(jìn)行修正。核對無誤后，通過計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)，用紅色的線條，標(biāo)注出教師每個(gè)動作的輪廓和細(xì)節(jié)，形成護(hù)理操作軌跡。然后對該護(hù)理操作軌跡進(jìn)行命名并存儲。

命名規(guī)則包括護(hù)理動作名稱、護(hù)理操作時(shí)長、適用的疾病等，以便于后期進(jìn)行資源的檢索和利用。若錄入的護(hù)理操作步驟較為復(fù)雜，操作時(shí)間較長，則需分解為多個(gè)部分。建議每項(xiàng)護(hù)理操作以15 分鐘為單位，超過15 分鐘，則以15 分鐘為單位對文件進(jìn)行分解存儲。

3.4 教師講解

與常規(guī)的教學(xué)過程相同，教師向護(hù)生詳細(xì)講解本次護(hù)理實(shí)踐內(nèi)容及護(hù)理操作細(xì)節(jié)。如同樣以孕婦運(yùn)動護(hù)理為例，具體的護(hù)理操作為孕婦雙腿前后張開，緩慢下蹲后再雙腿合并等。同時(shí)系統(tǒng)講解此操作的目的和意義，如雙腿開合運(yùn)動，能夠促進(jìn)孕婦下肢的血液循環(huán)，預(yù)防和避免下肢水腫的發(fā)生等。在講解過程中，強(qiáng)化教師與護(hù)生之間的互動交流，若護(hù)生理解錯(cuò)誤或不當(dāng)，及時(shí)加以解釋和說明。

3.5 護(hù)生操作

護(hù)生對以上知識理解后，在紅外線體感互動操作教學(xué)平臺進(jìn)行獨(dú)立的操作。需要注意的是，由于教師和護(hù)生的身高和體重不一，而紅外線體感裝置的位置是固定的，因此在距離紅外線感應(yīng)裝置位置相同或相近的情況下，融入虛擬場景的人體大小可能存在差異。

舉個(gè)例子，如教師的身高為160 厘米，某護(hù)理專業(yè)男性學(xué)生身高為180 厘米。20 厘米的身高差距，足以影響教學(xué)平臺對人物的識別和動作的判斷。針對此問題，教師需根據(jù)學(xué)生具體的身高和體重，適當(dāng)調(diào)整體感裝置的位置。

3.6 護(hù)生護(hù)理操作軌跡形成

護(hù)生操作后，同樣通過計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)，記錄護(hù)生的護(hù)理操作軌跡。在此需要注意三個(gè)問題：一是無論護(hù)生操作是否正確，均記錄護(hù)理操作軌跡，其目的是便于護(hù)生總結(jié)錯(cuò)誤的經(jīng)驗(yàn)，避免再次發(fā)生類似錯(cuò)誤；二是生成的護(hù)理操作軌跡用藍(lán)色線條標(biāo)識，以與正確的護(hù)理操作軌跡相區(qū)分；三是不僅要記錄整體的護(hù)理操作時(shí)間，也要分別記錄每個(gè)細(xì)節(jié)的完成時(shí)間。

3.7 紅藍(lán)護(hù)理操作軌跡比較

在該層中，同步顯示紅色和藍(lán)色軌跡的操作情況，以便護(hù)生觀察護(hù)理操作中存在的問題。為了提高此環(huán)節(jié)的教學(xué)效果，教師以2 ～3 人為單位，對護(hù)生進(jìn)行分組。組織護(hù)生以小組為單位，開展集體的觀摩學(xué)習(xí)。各小組觀察完畢后，通過討論的方式，探討操作不當(dāng)?shù)脑蚣敖鉀Q方法[7-9]。

3.8 紅色軌跡再次觀摩學(xué)習(xí)

以上環(huán)節(jié)的教學(xué)工作完畢后，教師以紅色軌跡即正確的護(hù)理操作為內(nèi)容，對操作的要點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)和提煉，如歸納出每項(xiàng)護(hù)理操作由幾步完成，每個(gè)護(hù)理操作的要點(diǎn)和重點(diǎn)等，以強(qiáng)化護(hù)生的理解。

4 紅外線體感互動操作教學(xué)平臺的使用建議

4.1 強(qiáng)化教學(xué)前的護(hù)生摸底

在以往護(hù)理臨床實(shí)習(xí)期教學(xué)過程中，主要采取理論講解和護(hù)理操作相互結(jié)合的方式，開展教學(xué)工作。但在紅外線體感互動操作教學(xué)平臺應(yīng)用后，教學(xué)工作的重心完全偏重于臨床護(hù)理操作，相應(yīng)的知識講解時(shí)間明顯減少。這種教學(xué)模式的變化，對理解能力較強(qiáng)的護(hù)生影響較小，更便于其臨床護(hù)理技能的掌握。但對理解能力較差的學(xué)生，在未有效理解的情況下就開始實(shí)踐操作，可能影響整體的學(xué)習(xí)效果。因此，教師在開展教學(xué)前，應(yīng)該強(qiáng)化教學(xué)前的護(hù)生摸底環(huán)節(jié)[10-11]。主要摸底內(nèi)容包括早期輪轉(zhuǎn)科室對護(hù)生能力的評價(jià)，以及通過訪談的方式，逐一了解護(hù)生具體的理解和動手能力等。教師根據(jù)摸底結(jié)果，動態(tài)地增加或減少知識講解的內(nèi)容和時(shí)間。或者也可以采取組織護(hù)生課前預(yù)習(xí)的方式，加速護(hù)生對護(hù)理操作的理解。

4.2 注重與臨床護(hù)理操作的銜接

紅外線體感互動操作教學(xué)平臺的教學(xué)完成后，教師根據(jù)護(hù)生具體的護(hù)理操作情況，及時(shí)與臨床護(hù)理操作進(jìn)行銜接[12]。即若護(hù)生操作情況較差，則再次利用教學(xué)平臺開展學(xué)習(xí)。若護(hù)理操作掌握情況較好，則及時(shí)組織護(hù)生以孕產(chǎn)婦等婦產(chǎn)科收治的患者為對象，進(jìn)行護(hù)理操作實(shí)踐[13]。同時(shí)在護(hù)生臨床操作時(shí)，也允許護(hù)生隨時(shí)利用教學(xué)平臺熟練護(hù)理操作技能，以此進(jìn)一步發(fā)揮教學(xué)平臺的意義和價(jià)值。

4.3 以技術(shù)手段對教學(xué)平臺加以升級

紅外線體感互動操作教學(xué)平臺，主要是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和紅外線體感技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，通過二者的結(jié)合，有效實(shí)現(xiàn)了教師、護(hù)生與虛擬場景的有效融合。但其中還存在一個(gè)問題，如心電監(jiān)護(hù)、胎心監(jiān)測等物理設(shè)備，無法較好地融入虛擬場景中，實(shí)現(xiàn)與操作者的動態(tài)互動。針對此問題，計(jì)劃在未來的工作中，對教學(xué)平臺的功能加以擴(kuò)展，將虛擬場景與護(hù)理設(shè)備實(shí)物嵌套在同一個(gè)場景中，以此對教學(xué)工具和手段進(jìn)行進(jìn)一步的完善。

5 結(jié)束語

護(hù)理臨床實(shí)習(xí)階段的教學(xué)工作具有一定的特殊性，如教學(xué)內(nèi)容以護(hù)理操作為主，而護(hù)理操作的對象是患者，患者受到心理和疾病等影響，可能無法配合教師有序地完成教學(xué)工作[14-15]。因此，現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備或工具，是護(hù)理臨床教學(xué)的有力支撐。在此背景下，筆者所在醫(yī)院設(shè)計(jì)了紅外線體感互動操作教學(xué)平臺。平臺主要通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和紅外線體感技術(shù)實(shí)現(xiàn)，其中虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)負(fù)責(zé)構(gòu)建場景，紅外線體感技術(shù)實(shí)現(xiàn)操作者與虛擬場景的互動。并結(jié)合教學(xué)平臺的特點(diǎn)，對常規(guī)的教學(xué)法進(jìn)行合理改良和優(yōu)化。

優(yōu)化后的教學(xué)過程包括紅外線體感環(huán)境設(shè)置、正確護(hù)理操作錄入、正確護(hù)理操作軌跡描述、教師講解、護(hù)生操作、護(hù)生護(hù)理操作軌跡形成、紅藍(lán)護(hù)理操作軌跡比較、紅色軌跡再次觀摩學(xué)習(xí)等。通過各教學(xué)環(huán)節(jié)的有序開展，為護(hù)生護(hù)理能力的提高，打下了良好基礎(chǔ)。

但受水平和能力的制約，在教學(xué)平臺和教學(xué)方法的設(shè)計(jì)上，必然存有一定的問題，在未來的教學(xué)工作中，擬根據(jù)具體的教學(xué)情況，對教學(xué)平臺和教學(xué)方法加以完善。