■吳蘭蘭

（海南科技職業(yè)大學(xué)國際護理學(xué)院,海南 ?？?571126）

《外科護理學(xué)》是護理專業(yè)的核心課程之一，主要研究和闡述對外科疾病病人整體護理的理論講解及實訓(xùn)操作技術(shù)[1]。本課程是一門實踐性很強的應(yīng)用性學(xué)科，學(xué)習(xí)外科護理學(xué)必須遵循理論與實踐相結(jié)合的原則。外科護理學(xué)的實踐內(nèi)容主要以外科手術(shù)操作為中心，包括術(shù)前準備、術(shù)中操作配合、術(shù)后康復(fù)護理等內(nèi)容。在傳統(tǒng)的實踐教學(xué)過程中，學(xué)生主要是作為聽眾，以接受知識為主，缺少直接面對患者的操作體驗，對知識的掌握出現(xiàn)“盲人摸象”現(xiàn)象。

教學(xué)內(nèi)容是靈魂，現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)是手段，只有將現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)有效地運用到現(xiàn)代教學(xué)中，才能提升教學(xué)效果，提高教與學(xué)的效率。虛擬現(xiàn)實(virtual reality,簡稱VR)技術(shù)作為一種新型現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)，可以利用計算機、傳感器技術(shù)和圖形成像技術(shù)生成一種模擬環(huán)境，使受教者通過虛擬環(huán)境來感受真實的實訓(xùn)操作環(huán)境[2]。VR技術(shù)在外科護理學(xué)手術(shù)室實驗中的應(yīng)用，可以模擬真實手術(shù)室環(huán)境，節(jié)約實訓(xùn)室成本和耗材損耗；激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和自主學(xué)習(xí)動力；提升教師教育教學(xué)能力和運用現(xiàn)代化技術(shù)的能力。整個授課過程在興趣中進行，在游戲中開展。本文將從項目設(shè)計理論策略、項目設(shè)計過程、VR虛擬手術(shù)室的構(gòu)建和進行闡述。

一、項目設(shè)計理論策略

VR技術(shù)是利用計算機技術(shù)、多種傳感器技術(shù)以及各種圖形成像軟件來組成的一種現(xiàn)代化教育教學(xué)技術(shù)，為受眾對象構(gòu)建3D虛擬場景[3]，并能讓受眾對象與虛擬世界中的各種場景產(chǎn)生交互。整個虛擬環(huán)境與真實環(huán)境高度吻合，真實性強；整個過程在游戲中進行，趣味性強；受眾者充分融入虛擬環(huán)境，沉浸感強。本課題由本校護理學(xué)院、海南醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院、北京豐源智通科技有限公司、北京鐳嘉科技公司組成課題組，旨在研發(fā)基于VR技術(shù)的外科手術(shù)室虛擬實驗室。

本課題設(shè)計思路如下：（1）搜集教學(xué)資料：整理護理專業(yè)人才培養(yǎng)方案、外科護理學(xué)教學(xué)大綱、教師授課教案、PPT課件、相關(guān)參考文獻等，并深入臨床醫(yī)院外科手術(shù)室搜集與實驗教學(xué)相關(guān)的手術(shù)視頻資料、手術(shù)室圖片資源等。（2）應(yīng)用VR相關(guān)技術(shù)[4]：本研究構(gòu)建一個從術(shù)前外科刷手，到穿手術(shù)衣、戴手套，最后由多人協(xié)同完成闌尾手術(shù)切除的VR手術(shù)室虛擬環(huán)境構(gòu)建。需要用到多種VR相關(guān)技術(shù)和設(shè)備來構(gòu)建VR虛擬沉浸式體驗場景，如Unity3D、Kinect光學(xué)設(shè)備等。（3）成果應(yīng)用:通過問卷調(diào)查、理論考試成績、技能考核成績、評判性思維能力測評等方法，對其應(yīng)用效果進行評價、論證、反思。

本項目設(shè)計內(nèi)容：基于虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)，研究設(shè)計并開發(fā)虛擬現(xiàn)實手術(shù)室以及相關(guān)外科護理學(xué)手術(shù)室實驗項目，實現(xiàn)學(xué)生通過VR智能體感設(shè)備進入設(shè)計的虛擬手術(shù)室中，身臨其境地進行手術(shù)操作實驗。根據(jù)外科護理學(xué)手術(shù)室實驗中外科刷手、穿手術(shù)衣、戴手套、消毒鋪巾、手術(shù)過程中多人協(xié)同操作等內(nèi)容，進行開發(fā)設(shè)計[5]。

二、外科護理學(xué)手術(shù)室實驗項目設(shè)計

外科護理學(xué)手術(shù)室仿真實驗項目主要在虛擬的開放式刷手間、手術(shù)室內(nèi)走廊和外科手術(shù)室等3個操作空間完成[6]，設(shè)計的手術(shù)室實驗項目主要有：外科刷手、穿無菌手術(shù)衣與戴手套、消毒鋪巾、外科手術(shù)操作配合等。以消毒鋪巾項目為例，具體設(shè)計流程如下：

（1）第一部分為演示學(xué)習(xí)場景。在此場景內(nèi)把本次實驗項目進行要點展示，學(xué)生在三維虛擬環(huán)境中先進行觀看，了解本次實驗項目的重點內(nèi)容和相關(guān)知識。

（2）第二部分為提示場景。學(xué)生進行外科刷手完畢進入虛擬的外科手術(shù)室，操控面板提示“請您進行消毒鋪巾操作”。點擊文本消失，進入下一個操作場景。

（3）第三部分為虛擬實驗用物選擇場景。學(xué)生根據(jù)目前的任務(wù)提示選擇合適的實驗用物，如碘伏棉球、換藥碗、卵圓鉗、布巾鉗、手術(shù)治療巾、手術(shù)中單、手術(shù)剖腹單等。如果學(xué)生在操作過程中間選錯用物系統(tǒng)將給予提示。

（4）第四部分為實驗操作場景。學(xué)生在虛擬的患者身上進行具體實驗操作，包括手術(shù)切口選擇定位、用卵圓鉗夾持碘伏棉球?qū)κ中g(shù)區(qū)域進行從上向下、由中心到四周、單方向疊瓦狀消毒、依次鋪手術(shù)治療巾、中單、剖腹單等。在此操作過程中間，系統(tǒng)可根據(jù)學(xué)生的操作步驟判斷其操作是否規(guī)范正確。如果有錯誤操作或者遺漏動作，系統(tǒng)將會給予提示。

（5）第五部分為綜合考核評價場景。學(xué)生完成操作以后，系統(tǒng)會根據(jù)學(xué)生的操作情況進行綜合評價考核。如果整個操作步驟連續(xù)規(guī)范，沒有明顯誤差，將提示操作通過。如果操作未通過，系統(tǒng)將列出具體的錯誤之處，并告知正確答案。提示面板提示是否需要重新進行操作訓(xùn)練，讓學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)，增加操作的熟練性，直到學(xué)生完全掌握該項操作。

三、外科護理學(xué)手術(shù)室虛擬實訓(xùn)環(huán)境構(gòu)建

外科護理學(xué)手術(shù)實驗室虛擬實訓(xùn)環(huán)境的構(gòu)建包含VR虛擬手術(shù)室、VR虛擬模型和VR虛擬沉浸式交互實訓(xùn)環(huán)境三個部分的構(gòu)建。

（一）VR虛擬手術(shù)室的構(gòu)建

外科護理學(xué)虛擬手術(shù)室虛擬空間主要包括手術(shù)室內(nèi)走廊、開放式刷手間和外科手術(shù)室等3個操作空間，主要依據(jù)臨床手術(shù)室實景圖片、手術(shù)操作錄像、教學(xué)圖片等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)創(chuàng)建編寫腳本，在空間的描述上主要有空間類型、空間描述、空間大小、是否位移、空間動線、空間動線描述、場景布置、避讓物、避讓條件、避讓要求、禁行區(qū)域、可通行區(qū)域等方面[5]。尤其是場景布置要點較多，腳本書寫詳盡，才能通過電腦構(gòu)建更加逼真的空間環(huán)境，讓學(xué)生有身臨其境的感覺，增加角色體驗感，提高實際操作練習(xí)的效果。

（二）VR虛擬模型構(gòu)建

學(xué)生進入虛擬空間之后，需要在該空間內(nèi)根據(jù)手術(shù)室實驗項目選擇相對應(yīng)的操作物品，這就是虛擬模型的創(chuàng)建。如外科手術(shù)操作配合實驗需要的虛擬模型主要有：手術(shù)刀、手術(shù)剪、手術(shù)鑷、泡鑷桶、止血鉗、卵圓鉗、布巾鉗、組織鉗、闌尾鉗、手術(shù)紗布等。為增強實驗的真實感，創(chuàng)建模型腳本主要從物品類型、物品名稱、型號、物品數(shù)量、物品位置、組合邏輯、時間邏輯、變形、是否連通、是否穿戴等方面進行描寫。最后，利用Unity模型技術(shù)對物品的外觀、大小、色彩和與實物的比例進行紋理映射和渲染，讓學(xué)生使用起來更具真實感。

（三）VR虛擬沉浸式交互實訓(xùn)環(huán)境的構(gòu)建

基于VR技術(shù)的外科護理學(xué)手術(shù)室仿真實驗可以使學(xué)生脫離枯燥乏味的技能訓(xùn)練，自主選擇角色并體驗到角色價值，“以虛補實、虛實結(jié)合”，激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣。主要采用以下相關(guān)技術(shù)：（1）開發(fā)平臺采用目前在VR領(lǐng)域主流的開發(fā)引擎。通過Unity3D的作用對三維視頻、模型、動畫等內(nèi)容進行編輯制作，產(chǎn)出相關(guān)的VR內(nèi)容等等。（2）全景拍攝。這是目前虛擬場景構(gòu)建成本最低的方式，也是VR視頻拍攝方式。利用全景攝像機拍攝影片，經(jīng)過后期制作后，即可在VR場景中進行觀看，制作周期較快。（3）在交互功能的實現(xiàn)方面，采用Kinect這樣的光學(xué)設(shè)備進行動作捕捉、虛擬現(xiàn)實手柄作為動作反饋，然后加入語音交互功能，使沉浸式的交互體驗更加自然。

四、結(jié)論

基于VR技術(shù)的外科護理學(xué)手術(shù)室仿真實驗在我校護理專業(yè)2019級學(xué)生中應(yīng)用，并與傳統(tǒng)實驗室教學(xué)進行對比實驗，通過對實驗結(jié)果的收集分析驗證，基于VR技術(shù)的外科護理學(xué)手術(shù)室仿真實驗將傳統(tǒng)的以教師為主導(dǎo)、以教促學(xué)的實驗教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為主體、通過VR技術(shù)進行角色體驗的沉浸式交互學(xué)習(xí)模式。當(dāng)然VR技術(shù)構(gòu)建的虛擬實驗室并不能完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗實訓(xùn)室，整個過程的實施，需要在教學(xué)大綱和教學(xué)內(nèi)容的指引下，適時運用VR技術(shù)。只有將VR技術(shù)和傳統(tǒng)教學(xué)有機結(jié)合，形成“臨床理論教學(xué)＋模型輔助演示＋虛擬現(xiàn)實仿真”的三維立體實驗教學(xué)體系才能培養(yǎng)出實踐能力強，臨床思維能力縝密的高素質(zhì)護理人才。