劉蓓蓓,陳文清

廣州醫(yī)科大學附屬第三醫(yī)院,廣東 510000

虛擬現(xiàn)實(virtual reality,VR)是指借助各種現(xiàn)代科技手段創(chuàng)造的集視、聽、觸覺于一體的虛擬環(huán)境,讓學習者產(chǎn)生身臨其境的感受,給予全方位的學習體驗,具有安全、重復、不受時間和空間限制、經(jīng)濟成本效益等特點[1]。虛擬現(xiàn)實教育歷經(jīng)30余年,已成為全球各國發(fā)展核心素養(yǎng)的重要戰(zhàn)略。北美和歐洲等國家從教育層面提出將虛擬現(xiàn)實作為推動教育改革的重要技術。近年來,我國虛擬現(xiàn)實教育進入發(fā)展階段。2018年教育部發(fā)布《關于開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作的通知》,堅持“以能力為先”的人才培養(yǎng)理念,通過虛擬仿真實驗教學項目助推高等教育教學變革和質(zhì)量提升[2]。虛擬現(xiàn)實在醫(yī)學和護理教育中發(fā)揮的優(yōu)勢日益凸顯。本研究旨在繪制國外護理教育虛擬現(xiàn)實科學知識圖譜,對該領域的研究現(xiàn)狀、熱點和前沿趨勢進行分析和預測,以期為國內(nèi)的實踐和發(fā)展提供可供參考的計量學依據(jù)。

1 資料與方法

本研究數(shù)據(jù)來源于Web of Science(WOS)核心合集,采用主題詞檢索方式,虛擬現(xiàn)實檢索詞為:"virtual reality" OR "VR" OR "virtual simulation" OR "virtual patient" OR "reality-virtuality continuum" OR "virtual technology" OR "virtual environment" OR "virtual situation" OR "immersive simulation" OR "screen-based simulation" OR "web-based simulation" OR "serious game" OR "head mounted display" OR "HMD";教育檢索詞為:"education" OR "educational" OR "training" OR "learning" OR "student";學科領域為Nursing。檢索時限為2012年1月—2022年1月,語種為英文,文獻類型:article,最終得到519篇文獻。研究借助CiteSpace 5.8.R3軟件,對樣本文獻進行合作機構、作者、關鍵詞及文獻共被引等可視化分析,直觀展現(xiàn)國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究的現(xiàn)狀、熱點與趨勢。

2 結果

2.1 發(fā)文量

通過觀察每年發(fā)文量可直觀反映研究領域發(fā)展概況,這是衡量領域研究熱度的重要指標。本研究顯示每年發(fā)文量呈不斷上升趨勢,2012年—2019年論文數(shù)量增幅平緩;2020年論文數(shù)量增加開始明顯,為2019年發(fā)文量的1.67倍;2021年論文數(shù)量突增,為2020年發(fā)文量的1.87倍,占總文獻量的26.59%。詳見圖1。國外護理教育領域?qū)μ摂M現(xiàn)實的研究熱度大增,得到學者的高度關注。

圖1 國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究發(fā)文量

結合時間背景分析,自2019年末全球新型冠狀病毒感染以來,在線遠程教育承擔起了史無前例的“停課不停學”重任。但是,即在線教學解決了基本教學需求之后,還能否實現(xiàn)同面對面教學相當甚至更優(yōu)的教學效果?基于二維網(wǎng)絡技術的在線教育似乎遇到了瓶頸,而能夠?qū)崿F(xiàn)多終端三維沉浸式感知環(huán)境的多通道體驗式交互的虛擬現(xiàn)實技術則可以重塑在線教育,從根本上改變遠程教育的學習場域與教學方法。虛擬現(xiàn)實可以在沒有教師的情況下提供非接觸式學習,通過提供客觀和即時的虛擬指導反饋。在偏向表現(xiàn)、操作型在線課程的開發(fā)中應用潛力巨大,因此,可以預見,在未來一段時間內(nèi)虛擬現(xiàn)實在護理教育中的應用研究將會繼續(xù)呈現(xiàn)增長態(tài)勢。

2.2 研究機構

從國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究發(fā)文機構的合作網(wǎng)絡圖譜機構名稱可以發(fā)現(xiàn),該領域研究的主要力量集中在高校。標簽字體越大,代表機構發(fā)文量越多。發(fā)文量≥10篇的機構按照降序排列分別為:瑞爾森大學(18篇)、百年理工學院(16篇)、圣保羅大學(12篇)、蒙納士大學和女王大學(各11篇)、渥太華大學(10篇),說明這些高校在虛擬現(xiàn)實研究領域具有很高造詣,國內(nèi)學者可以有目標性地進行交流學習。中介中心性排名居前4位且>0.03的機構為Univ Sunshine Coast(陽光海岸大學)、Federat Univ Australia(澳大利亞聯(lián)邦大學)、Boise State Univ(博伊西州立大學)、Monash Univ(蒙納士大學),表示這些機構在溝通和連接其他機構中起到橋梁作用。詳見圖2。

圖2 國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究機構合作網(wǎng)絡圖譜

2.3 研究作者

表1 國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究作者發(fā)文量排名居前16位作者分布

從作者合作聯(lián)系情況來看,已形成若干個凝聚力較強的群體,并維系著較穩(wěn)定的合作關系;其他學者大多數(shù)處于獨立狀態(tài),作者節(jié)點密度為0.005 7,說明該領域作者合作關系較稀疏。以Verkuyl M為主的研究群體廣泛研究了虛擬現(xiàn)實課程學生不同反思類型的設計、對比及效果分析,在學生反思領域進行深入剖析。其他合作群體暫未形成深耕的研究方向。詳見圖3。

圖3 國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究作者合作網(wǎng)絡圖譜

2.4 關鍵詞

2.4.1 高頻關鍵詞

關鍵詞是高度提煉文獻研究內(nèi)容的名詞性術語,通過考察某一研究領域文獻的關鍵詞出現(xiàn)頻次,以此反映該領域的研究熱點。數(shù)據(jù)文獻共有關鍵詞351個,頻次≥15次的高頻關鍵詞有20個(見表2)。對同義關鍵詞進行合并后,按頻次進行排序。排名居第1位的是education,頻次93次,首次出現(xiàn)于2012年,中介中心性0.11;頻次居第2位至第5位的關鍵詞分別是:nursing education、student、simulation、virtual reality、virtual simulation,這些關鍵詞出現(xiàn)頻次高與本研究的檢索策略有關,也是本研究的基礎。

表2 國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究高頻關鍵詞(頻次≥15次)

從時間維度來看,對關鍵詞首次出現(xiàn)年份進行統(tǒng)計,并按照頻次高低排序。2012年的研究熱點包括教育、護理教育、學生、模擬/仿真、照護、技能、護士、策略、虛擬病人、健康,所涉及的領域較為廣泛;從2013年開始,研究熱點聚焦在影響、體驗、環(huán)境、健康照護4個方面;2014年研究熱點圍繞虛擬現(xiàn)實和有關技術開展;2015年重點關注虛擬現(xiàn)實對知識和表現(xiàn)的影響;2016年研究熱點關注新的虛擬現(xiàn)實技術,如虛擬仿真和嚴肅游戲。中心性排名居前3位的是:care、impact、management,說明照護、影響、管理在連接不同關鍵詞時起到了重要的中介作用。

2.4.2 關鍵詞聚類

經(jīng)LLR算法對關鍵詞進行聚類,圖譜中共顯示17個聚類,見圖4。模塊值(modularity,Q值)和平均輪廓值(silhouette,S值)為評價聚類結果的主要指標。本研究中Q值=0.803 2>0.3,趨近于1,說明聚類結果具有顯著性。S值=0.939 5>0.7,表示每個聚類內(nèi)的成員具有高同質(zhì)性,聚類結果具有可信度。聚類標簽#0～#16表示聚類的大小,#0為最大聚類,所含文獻數(shù)量最多,以此類推,#16為最小聚類。

圖4 國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究關鍵詞聚類圖譜

2.4.2.1 虛擬現(xiàn)實類型及定義

在國外護理教育中應用較為廣泛的虛擬現(xiàn)實技術包括3種類型:①基于計算機平臺的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),學習者通過計算機屏幕來觀察虛擬界面,并能利用鼠標、觸摸設備或控制器等工具與虛擬現(xiàn)實情境進行交互;②沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng),頭盔裝置通過視覺和聽覺刺激提供沉浸感,觸覺裝置模擬現(xiàn)實世界的觸覺,如佩戴觸覺感覺手套模擬導尿過程[3]、利用腕力反饋模擬導管插入阻力[4];③嚴肅游戲,是指那些主要不是為了娛樂,而是為了一個明確和深思熟慮的教育目的而設計的游戲。從聚類標簽“computer simulation””virtual simulation””virtual reality”“ serious game”可發(fā)現(xiàn),不同學者對虛擬現(xiàn)實的理解和定義不完全相同,目前對虛擬現(xiàn)實尚無統(tǒng)一定義。隨著相關術語數(shù)量的不斷增長和發(fā)展,對虛擬現(xiàn)實精確定義的需求越來越迫切[5]。有學者建議,要從3個方面對虛擬現(xiàn)實技術進行詳細描述,包括保真度水平(高、中或低)、虛擬仿真是否為交互式或沉浸式,病人的身體形態(tài)(病人模型或由計算機生成的化身)[6]。通過闡述更多的細節(jié),可以了解技術設計組件,并衡量這些與學習者效能的相關性,提高研究的嚴謹性。

2.4.2.2 應用領域

主要探討國外虛擬現(xiàn)實在護理教育領域應用場景。①根據(jù)教育目標將場景分類。獲得程序性知識或技能,如導尿[3]、傷口換藥[7]、正確使用個人防護裝備[8]等;應急演練,訓練學習者的綜合能力,包括知識、技能、自信、行為表現(xiàn)等[9-10];素質(zhì)培養(yǎng),如溝通技能、臨床推理能力、文化共情能力、跨專業(yè)合作實踐能力等[11-14]。②創(chuàng)造學習體驗。通過虛擬醫(yī)院,了解醫(yī)院的空間結構和內(nèi)部環(huán)境,以及護士一天的日常工作[15];在進入臨床危重癥區(qū)受限的情況下,虛擬現(xiàn)實給予護生一個安全的臨床實習體驗[16];通過讓學習者遭受癡呆癥折磨的生活體驗,以教授其同理心。③對病人及照顧者的健康指導。如解決兒童肥胖問題[17]、教授和強化癌癥、心力衰竭老年人關鍵癥狀的自我管理策略[18-20]、為癡呆病人照顧者提供咨詢和健康教育[21]。

2.4.3 突變詞

通過突發(fā)性探測,得到突變詞信息圖。突變詞表示在短時間內(nèi)受到大量關注,突然變成熱點,對前沿研究具有潛在影響的熱點因素。強度越大,表示突變程度越強,成為研究前沿的可能性越大。紅色線條表示突變開始和結束的年份。大致可分為3個時期,第1個階段為2012年—2015年,范圍集中在第二人生和技術;第2個階段為2016年—2019年,聚焦在學生;第3個階段以2021年為始,虛擬仿真和虛擬學習是當前國外護理教育虛擬現(xiàn)實領域的研究前沿。詳見圖5。

圖5 國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究突變詞信息

2.5 文獻共被引

2.5.1 高被引文獻與聚類

在科學研究中,學者通過互相引用來顯示學科之間知識流動的方向。研究前沿代表學科最新的發(fā)展狀況,其相應的引文則是該學科的研究基礎。文獻共被引分析產(chǎn)生476個節(jié)點、1 091條連線,形成16個聚類。節(jié)點大小(即半徑)代表文獻被引用的頻次,節(jié)點越大說明被引次數(shù)越多。兩節(jié)點之間連線的顏色表示共被引第一次發(fā)生的年份,顏色越深代表共被引出現(xiàn)時間越早,顏色越淺則相反。詳見圖6。圖中左側(cè)標簽顯示的是國外2012年—2022年護理教育虛擬現(xiàn)實研究領域被引次數(shù)排名居前10位的文獻。節(jié)點內(nèi)紅色部分代表突現(xiàn)引文,是指該文獻的引用量在時間維度上出現(xiàn)突然增加,突現(xiàn)性高的文獻表示在相應時間區(qū)間內(nèi)受到較多的關注,一定程度上代表該學科在相應時間區(qū)間里的研究熱點。

圖6 國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究高被引文獻和聚類圖譜

2.5.2 文獻被引次數(shù)

被引次數(shù)最高文獻《INACSL standards of best practice:simulationSM simulation design》,是2016年由國際臨床仿真學習護理協(xié)會發(fā)布的標準化仿真設計最佳實踐標準,包含需求評估、構建教學目標、仿真形式、設計場景、使用各類型的仿真技術、保持以參與者為中心的促進方法、學習前后的復盤、多方評價、準備材料、預實驗等11項標準[22],對虛擬仿真設計具有重要的指導意義。有效的設計不僅促進結果的一致性,且能提升整體價值?！禖linical virtual simulation in nursing education:randomized controlled trial》被引次數(shù)排名居第2位,該隨機對照試驗結果顯示,在護理教育中應用臨床虛擬仿真,可提高學習初期和2個月后的知識保留率以及學習滿意度[23]。被引次數(shù)排名居第3位的《Virtual versus face-to-face clinical simulation in relation to student knowledge,anxiety,and self-confidence in maternal-newborn nursing:a randomized controlled trial》,通過比較2種虛擬仿真技術在母嬰護理教學中的應用效果,發(fā)現(xiàn)學生知識和自信心改變并無統(tǒng)計學意義,提示實踐中需慎重考慮臨床仿真教學成本和收益風險比[24]。

現(xiàn)對具有高突現(xiàn)性聚類進行闡述,聚類#0被引居前3位的文獻,Shandra和Kidd主要考察2nd-life在護生教學、多學科教育中的應用效果[25-26];Foronda聚焦虛擬仿真對護生溝通技能的影響[27]。排名居前3位的施引文獻也是考察虛擬現(xiàn)實技術的應用研究,但所涉及的技術包括vSIM、gaming等,且設計場景更為豐富,如處理病人病情惡化[28]、災害分類[29]及兒科領域[30]。聚類#1被引居前2位的文獻研究主要探討護理教育虛擬仿真的特點及效能[31-32];排名居前3位的文獻討論開發(fā)更多的應用場景,如替代真實臨床體驗[33]、加深對疾病知識的正確認知[34]、運用復盤的有意義學習[35]。聚類#4被引居前3位文獻主要探索網(wǎng)絡仿真[36]、虛擬病人[37]、仿真學習的應用[38];排名居前3位施引文獻研究面對面仿真和電子仿真[39]、行動過程分析評估學生處理病人病情惡化能力[40]以及嚴肅游戲的教育價值[41]。詳見表3。

表3 國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究被引次數(shù)排名居前10位的文獻

2.5.3 突變文獻

突現(xiàn)強度排名居第1位的文獻是Padilha JM的2019年的研究,主要探討臨床虛擬仿真對學習者的影響[23],其突現(xiàn)開始于2020年,直至2022年,說明該文獻在未來將持續(xù)受到關注。最后4篇突現(xiàn)文獻也是該領域當前的熱點論文[22,32,42-43],對后續(xù)的研究實踐具有參考價值。詳見圖7。

圖7 國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究突變文獻信息圖

3 討論

3.1 熱點

高頻關鍵詞是反映研究領域熱點的重要指標,高中心性關鍵詞在整個知識網(wǎng)絡中具有橋梁中介作用。從前面的分析可知,近年來,國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究主要圍繞學習者知識、技能、表現(xiàn)、體驗、健康照護及虛擬現(xiàn)實技術類型等多個熱點進行。虛擬現(xiàn)實技術巧妙地融合視、聽、觸覺,學習者通過清晰地觀察可視化模型,加深對抽象知識的理解和掌握。護理學專業(yè)具有較強的實踐性,傳統(tǒng)教學手段缺失互動和立體感,難以給予學習者高效指導。虛擬現(xiàn)實技術使技能操作訓練過程更具真實性和反饋性,且可反復練習,為學習者提供了一個安全的環(huán)境。通過模擬不同場景,沉浸式體驗促使學習者學會觀察、分析、判斷、決策和團隊協(xié)作意識,以培養(yǎng)學習者的綜合能力。虛擬現(xiàn)實技術憑借其獨特的優(yōu)勢在護理教育各方面展示出廣闊的應用前景,但虛擬現(xiàn)實尚處于起步階段,其設計方面仍存在不足,如大部分虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)開發(fā)缺乏理論框架指導[44],關于課程提供的內(nèi)容、學習者參與程度及性質(zhì)描述有限[6],使用專用設備導致暈動癥及其他不良反應[9],成癮、隱私被侵犯等倫理隱患[45-46]。因此,與之匹配的平臺標準研制和教學設計理論建構、教學資源體系、教學組織模式亟待開發(fā)。

3.2 趨勢

CiteSpace通過突現(xiàn)詞探測算法考察詞頻的時間分布,依靠詞頻的變化來確定學科的研究前沿。突現(xiàn)詞的突現(xiàn)程度越高,越能代表該時期內(nèi)最新的研究動態(tài)及其發(fā)展趨勢。結合前面的突現(xiàn)詞分析,虛擬仿真和虛擬學習在2021年成為國外護理教育領域的重點與前沿,并持續(xù)突變至2022年,這說明虛擬仿真和虛擬學習仍是未來的研究趨勢。本研究突現(xiàn)詞的突現(xiàn)時間都比較短,基本為2～3年的時間,說明國外護理教育虛擬現(xiàn)實研究領域主題豐富、內(nèi)容多樣、迭代速度快。

目前在線教育效果不甚理想,主要停留在淺層學習上,無法促使學習者在情感、行為和認知上的有效參與并形成深度學習。在未來,需抓住5G契機,深化虛擬學習,通過虛擬仿真教育打造在線深度學習共同體構建。在虛擬學習社區(qū)可通過遠程互動和信息融合打破時間、空間限制,促進校際間學習者的溝通與交流,調(diào)動學習者的情感參與、行為參與和認知參與,最終促進深度學習共同體形成。

4 小結

本研究分析了近10年國外護理教育虛擬實現(xiàn)研究的現(xiàn)狀、熱點和趨勢,并縱深剖析此領域的基礎與前沿文獻。當前該領域文獻數(shù)量呈上升趨勢,并形成多個研究熱點,可見虛擬現(xiàn)實研究正經(jīng)歷著從工程技術領域向人文社會領域的融合過程,打通學科邊界進而構建交流平臺,促進護理人文學科發(fā)展戰(zhàn)略落地,為提升整體護理教育質(zhì)量貢獻力量。但本研究未納入國內(nèi)相關研究,未能全方位呈現(xiàn)護理教育虛擬現(xiàn)實發(fā)展狀況是本研究的局限性,今后將進一步擴大文獻檢索范圍,概覽領域全貌。在護理教育虛擬現(xiàn)實的研究上,本研究初衷是借助國外數(shù)據(jù)研究拋磚引玉,為以后開展相關研究和實踐提供一些線索與思考。