基于核心勝任力的護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺設(shè)計與開發(fā)

羊 洋, 陳明霞， 李新香， 許 勤

(南京醫(yī)科大學(xué) 護理學(xué)院， 南京 211166)

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，教育信息化推動著全球范圍內(nèi)教育教學(xué)的深刻變革，給醫(yī)學(xué)模擬教學(xué)帶來了新方法——虛擬仿真實驗教學(xué)[1]。它依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象。學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展實驗，達到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果[2]。護理學(xué)是實踐性很強的學(xué)科，培養(yǎng)學(xué)生獲得護士職業(yè)勝任力是護理教育的最終目標[3]。實驗教學(xué)是培養(yǎng)本科護理人才核心勝任力的重要環(huán)節(jié)。但是，隨著招生規(guī)模不斷擴大，校內(nèi)的實驗師資、實驗場所、用物、時間相對不足，難以滿足快速增長的實驗教學(xué)需求。另一方面，患者安全，法律法規(guī)和社會倫理等因素對實習護生的臨床護理能力提出了更高的要求，也增加了實驗教學(xué)的壓力。

引入虛擬仿真技術(shù)可以緩解護理實驗教學(xué)壓力，推進實驗教學(xué)改革，適應(yīng)教育信息化發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，虛擬仿真實驗教學(xué)有助于提高學(xué)生的臨床操作能力、培養(yǎng)臨床思維能力、加強創(chuàng)造力的培養(yǎng)[4-7]?；趧偃瘟Ρ疚唤逃砟?，設(shè)計、開發(fā)了V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺，為學(xué)生提供了有“醫(yī)療環(huán)境”而無“醫(yī)療風險”的實驗條件，創(chuàng)造了“時時可學(xué)，處處可學(xué)”的學(xué)習平臺，并在線開放以促進教育資源共享。

1 V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺的設(shè)計

1.1 設(shè)計思想

以“加強基礎(chǔ)訓(xùn)練，注重人文關(guān)懷，強化實踐能力，突出創(chuàng)新意識”的人才培養(yǎng)理念為指導(dǎo)，以提升學(xué)生學(xué)習和發(fā)展為宗旨，圍繞護理核心勝任力框架推進信息技術(shù)與實驗教學(xué)的深度融合。本著“易實不虛，虛實互補”的總原則，采取“設(shè)計-開發(fā)-應(yīng)用-調(diào)研-優(yōu)化-再應(yīng)用”的循序漸進的建設(shè)步驟，并在設(shè)計-開發(fā)-應(yīng)用過程中不斷優(yōu)化。設(shè)計過程中，樹立使實驗教學(xué)體系既相對獨立，又與理論教學(xué)體系相互促進的思想；注重建構(gòu)主義理論的指導(dǎo)[8]，以學(xué)生為主體，遵循自主學(xué)習-虛擬操作-自主測評的學(xué)習過程；內(nèi)容上注重以真實情境、案例引導(dǎo)設(shè)計，將情感態(tài)度與價值觀的培養(yǎng)融入到知識、技能和臨床思維訓(xùn)練中；形式上以生動、多樣的多媒體形式提供豐富的學(xué)習資源，提高學(xué)生的學(xué)習興趣，滿足學(xué)生個性化的學(xué)習需求；技術(shù)上注重以先進的虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建虛擬實驗環(huán)境，創(chuàng)造身臨其境的體驗感。

1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺是網(wǎng)絡(luò)化的虛擬仿真平臺，平臺采用CS+BS架構(gòu)，服務(wù)器采用Windows Server 2012，數(shù)據(jù)庫采用Windows SQL Server 2012。服務(wù)端承擔資源數(shù)據(jù)存儲、用戶認證、學(xué)習行為記錄等功能，客戶端調(diào)用具體資源、虛擬仿真項目展示、虛擬操作練習。服務(wù)端部署在學(xué)校國家級虛擬仿真平臺服務(wù)器上，與我校的E-Learning課程中心實現(xiàn)對接，通過ActiveX 控件實現(xiàn)與數(shù)字化校園或教學(xué)門戶系統(tǒng)的統(tǒng)一賬號認證，進行統(tǒng)一維護管理。客戶端可部署到任意的學(xué)生機，學(xué)生根據(jù)自己的學(xué)習需求，進行自主訓(xùn)練。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓撲圖如圖1所示。V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺實現(xiàn)了教學(xué)時間、空間上的延伸，使用范圍也從校內(nèi)擴展到校外，實現(xiàn)了護生-護士整個職業(yè)生涯的核心勝任力的持續(xù)培養(yǎng)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓撲圖

V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺依托于課程中心，與學(xué)校的評教系統(tǒng)、答疑系統(tǒng)、MOOC平臺等信息化平臺充分融合，形成了具有多向信息交流能力的新型教學(xué)空間。平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。

圖2 V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺系統(tǒng)架構(gòu)圖

V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺采用結(jié)構(gòu)化、模塊化的設(shè)計方法，設(shè)計了自主學(xué)習、虛擬操作、考核測評3個功能模塊，平臺內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺內(nèi)容結(jié)構(gòu)圖

平臺開發(fā)采用.net與Unity3D綜合完成，虛擬操作模塊中的3D模型與動畫是通過3D Max完成，三維交互開發(fā)是通過Unity 3D游戲引擎開發(fā)完成，數(shù)據(jù)存儲于學(xué)校虛擬系統(tǒng)專用服務(wù)器上。Unity是一個能夠輕松創(chuàng)建三維視頻游戲、建筑可視化、實時三維動畫等有互動內(nèi)容的多平臺綜合型游戲開發(fā)工具，是一個全面整合的專業(yè)游戲引擎，是利用交互的圖型化開發(fā)環(huán)境為首要方式的軟件[9，11]。Unity降低了開發(fā)的難度、提高了開發(fā)效率，是頗受歡迎的游戲開發(fā)引擎，被廣泛應(yīng)用于虛擬平臺的開發(fā)中。

2 V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺的應(yīng)用

V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺的教學(xué)資源豐富，覆蓋基礎(chǔ)護理學(xué)、內(nèi)科護理學(xué)、外科護理學(xué)、婦產(chǎn)科護理學(xué)、兒科護理學(xué)以及急危重癥護理學(xué)。形成以基本型實驗為基礎(chǔ)、綜合設(shè)計型實驗為主體、創(chuàng)新型實驗為提高的三層次的實踐教學(xué)課程體系。

2.1 自主學(xué)習

自主學(xué)習模塊提供形式多樣、內(nèi)容豐富的學(xué)習資源，包括基礎(chǔ)技能操作視頻、護理技能微課視頻、護理實踐教學(xué)課件、模擬情境教學(xué)案例庫、PBL教學(xué)案例庫、臨床見習大綱和日志，以及基礎(chǔ)技能操作考核評分標準。這些資源全面滿足了學(xué)生在課前預(yù)習、課堂學(xué)習、課后復(fù)習、考前復(fù)習、臨床見習各階段的自學(xué)需要?；A(chǔ)技能操作視頻由教學(xué)團隊指導(dǎo)、優(yōu)秀學(xué)生操作、專業(yè)攝制人員拍攝制作。護理技能微課視頻由專業(yè)老師精心設(shè)計、拍攝制作，以生動、簡潔的方式介紹?？谱o理操作的相關(guān)知識、操作流程以及重要環(huán)節(jié)。學(xué)生可以反復(fù)觀看操作視頻和微課視頻，加強對完整流程的理解和記憶，減少在操作細節(jié)上的錯誤。護理實踐教學(xué)課件介紹操作流程、適應(yīng)證、禁忌證和注意事項等，對虛擬操作具有指導(dǎo)作用。操作考核評分標準是正式考試使用的，便于學(xué)生理解和掌握操作重點，提高考試成績。情境模擬教學(xué)案例庫和PBL教學(xué)案例庫均為本學(xué)院教學(xué)團隊自編，并應(yīng)用于實踐教學(xué)。學(xué)生可以在課外開放實驗室中深入思考各項案例，在練習護理技能的同時，訓(xùn)練臨床護理思維，鞏固、深化課堂學(xué)習內(nèi)容。自主學(xué)習模塊提供的所有學(xué)習資料均依據(jù)教學(xué)大綱要求，并及時更新以貼近臨床實際。

2.2 虛擬操作

虛擬操作模塊中，設(shè)計了單項護理技能、綜合護理技能和臨床護理思維訓(xùn)練三個子模塊，每個子模塊包含多個虛擬操作軟件，供不同年級的護理專業(yè)學(xué)生使用，實現(xiàn)漸進式學(xué)習。所有虛擬軟件采用3D Max構(gòu)建全3D虛擬環(huán)境、人物和用物模型，逼真再現(xiàn)臨床實際工作情境。學(xué)生在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，通過鼠標的點擊、拖拽進行各項護理操作的虛擬練習。操作流程兼顧教材和臨床實際，以文字、語音和圖片的形式提示操作步驟和重要知識點，學(xué)生邊練邊學(xué)，知識點得以不斷強化鞏固。虛擬操作過程中，當學(xué)生出錯時，會有提示指導(dǎo)。初學(xué)的學(xué)生按照操作提示，逐步完成，操作錯誤不得進入下一步。熟練掌握的學(xué)生則可以跳步驟練習，實現(xiàn)個性化學(xué)習。

軟件界面布局合理，整體風格統(tǒng)一，導(dǎo)航清晰簡捷。色彩搭配協(xié)調(diào)，視覺效果好，符合視覺心理。文字、圖片、音、視頻、動畫等切合教學(xué)主題，制作精細，具有仿真性和趣味性，吸引力強，激發(fā)學(xué)習興趣。目前正在建設(shè)單項護理技能子模塊，包括侵入性的基礎(chǔ)護理操作、實驗室和臨床難以反復(fù)練習、見習的?？谱o理操作以及高風險高消耗的護理實驗項目。

2.3 考核測評

考核測評模塊包括了基礎(chǔ)護理學(xué)、內(nèi)科護理學(xué)、外科護理學(xué)、婦產(chǎn)科護理學(xué)、兒科護理學(xué)、社區(qū)護理學(xué)以及急危重癥護理學(xué)的內(nèi)容。針對各項護理操作的重要知識點、關(guān)鍵環(huán)節(jié)和注意事項等，從教學(xué)團隊自主設(shè)計的題庫中篩選合適的題目，以圖文的形式呈現(xiàn)。學(xué)生進行自測自評，即時獲得測評結(jié)果以便于學(xué)生了解學(xué)習效果，及時調(diào)整后續(xù)學(xué)習計劃。

3 V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺的應(yīng)用效果

(1) 虛實結(jié)合，創(chuàng)新護理實驗教學(xué)模式。 V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺的建設(shè)是將虛擬現(xiàn)實技術(shù)引入護理實驗教學(xué)的一次有益探索和嘗試。它擺脫了傳統(tǒng)實驗教學(xué)在客觀條件方面的限制，成為了護理實驗教學(xué)的新平臺，形成了“虛擬仿真模擬練習-實景仿真模擬教學(xué)-臨床實習”的新型遞進式實驗教學(xué)模式。

(2) 與課程結(jié)合，訓(xùn)練臨床護理思維能力。教學(xué)中，將V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺應(yīng)用到翻轉(zhuǎn)課堂。根據(jù)真實病例設(shè)計教學(xué)案例，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習案例，教師提供權(quán)威參考資料，并在反饋評價中進行詳細解答。教學(xué)案例充分考慮護理實踐的特點，注重護理臨床思維的訓(xùn)練，規(guī)范各類操作的正規(guī)程序、強調(diào)醫(yī)護合作和醫(yī)護職責的正確分配。訓(xùn)練學(xué)生綜合運用所學(xué)知識、技能去解決“病人”的實際問題，有效地培養(yǎng)學(xué)生的臨床思維能力。

(3) 保證患者安全，提高臨床護理實踐能力。 V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺的基本界面為統(tǒng)一的模塊化設(shè)計，學(xué)生只需熟悉一個虛擬操作后即可無障礙地進行全部案例自主學(xué)習。醫(yī)療情景、診療流程高度仿真、護患交流對白、病人及環(huán)境音效均為高仿真實景錄制，病房氣氛逼真，提供給學(xué)生沉浸式的病房環(huán)境，給予學(xué)生一定程度心理壓力，對學(xué)生的抗壓能力進

行很好的鍛煉。同時，保障了患者與學(xué)生的安全，節(jié)省實驗成本，彌補了學(xué)生在臨床實習中實踐機會不足，有助于培養(yǎng)學(xué)生熟練的技能操作，提高臨床護理實踐能力，為學(xué)生向患者提供安全、優(yōu)質(zhì)的護理打下堅實的基礎(chǔ)。

4 結(jié) 語

國家教育信息化戰(zhàn)略——將教育信息化定位為“改革教育理念和模式的深刻革命”，以促進教育公平，提高質(zhì)量的有效手段[12-14]。虛擬仿真實驗教學(xué)成了研究熱點。應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)可以實現(xiàn)實驗室資源共享與利用，更大程度上提高學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新實踐能力，給醫(yī)學(xué)教育的發(fā)展和改革帶來機遇和動力[15]。另一方面，虛擬仿真實驗平臺的建設(shè)是一項涉及教學(xué)、管理、技術(shù)的系統(tǒng)工作，是一項長期、持續(xù)性的工程，需要投入大量的人力、資源和經(jīng)費。V·Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺的設(shè)計開發(fā)過程中也遇到許多問題，部分功能、實驗項目需要進一步完善、開發(fā)。后續(xù)研究中，我們以護理核心勝任力培養(yǎng)為主線，將V· Care-護理學(xué)虛擬實驗軟件平臺進一步建設(shè)成為多元化、開放的實驗教學(xué)平臺，推進護理學(xué)高等教育的發(fā)展和改革，推動護理人才培養(yǎng)水平的提高。

[1] Nelson R. Replicating real life: Simulation in nursing education and practice[J]. American Journal of Nursing Reports, 2016, 116(5):20-21.

[2] 教育部高等教育司.關(guān)于開展國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作的通知.2013.

[3] 曹梅娟,姜安麗.護理本科人才整體勝任力標準框架模型的構(gòu)建[J].中華護理雜志，2009，44(6):536-538.

[4] 邵英杰.淺析虛擬仿真技術(shù)在護理技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].衛(wèi)生職業(yè)教育,2012(6)：36-37.

[5] 張 佩，姜秀文，吳廣霞.基于仿真技術(shù)的護理專業(yè)實踐教學(xué)基地的構(gòu)建[J].齊魯護理雜志，2015(19):114-115.

[6] 康曉鳳,李玉玲,梁 濤，等.護理虛擬仿真實驗中心的建設(shè)思路[J].中華醫(yī)學(xué)教育雜志，2015,35(2):250-252.

[7] 李昌秀,江智霞,樓 婷，等.急危重癥虛擬實驗室的設(shè)計與開發(fā)[J].中華護理教育, 2014(10):776-779.

[8] 李明霞，范秀珍.基于建構(gòu)主義理論的護理操作技能教學(xué)方法設(shè)計[J].護理學(xué)雜志，2006,21(1):24-26.

[9] 方 沁．基于Unity和3DV Max的虛擬實驗室三維建模設(shè)計與實現(xiàn)[D]．北京：北京郵電大學(xué)，2015．

[10] Menard M.Unity游戲開發(fā)實戰(zhàn)[M]．史曉明,李強,譯．北京：機械工業(yè)出版社，2012.

[11] 于瀟翔，彭月橙，黃心淵，等．基于Unity 3D的道具系統(tǒng)研究與開發(fā)[J]．成都理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2014,41(4):523-528．

[12] 劉利民.融合應(yīng)用扎實推進基礎(chǔ)教育信息化快速發(fā)展[J].中國教育信息化，2013(21)：4-6.

[13] 王宇飛.虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在實驗教學(xué)中的應(yīng)用[J].教學(xué)與管理，2005(1)：88-89.

[14] 劉澤良.發(fā)揮虛擬實驗室建設(shè)對實驗教學(xué)的促進作用[J].實驗技術(shù)與管理，2011,28(7)：193-194.

[15] 郁 鵬，萬桂怡．虛擬仿真技術(shù)的醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)研究[J].實驗室研究與探索，2016,35(11):99-102．