虛擬仿真在國外護理教育中的研究熱點及趨勢分析

冉秦琴，羅媛媛，董新秀，李 洋，林 玲

（江漢大學醫學部，湖北 武漢 430056）

虛擬仿真（virtual simulation）是由計算機圖形學家Suther-land 博士最早提出[1]，是一種以計算機為核心，利用虛擬仿真語言建模，生成一種視覺、聽覺、觸覺一體化的虛擬環境和場景，用戶借助設備操作虛擬對象，可產生身臨其境的感受和體驗[2]。因其具有感知性、互動性、安全性等特點，被廣泛運用于實物實驗成本及危險性較高的學科中，如土木工程、數字電路、醫學等專業領域[3]?！督逃哭k公廳關于2017-2020 年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》中提出[4]，在高校實驗教學改革和實驗教學項目信息化建設的基礎上，于2017-2020 年在高校中開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設工作，統籌規劃到2020 年認定1000 項左右示范性虛擬仿真實驗教學項目。截至2022 年9 月，在國家虛擬仿真實驗教學課程平臺（https://www.ilab-x.com/）上，護理學類共55 項，國家一流課程僅6 項，其中基礎練習型4 項，研究探索型2 項，存在項目單一、綜合性實驗設計不足、質量參差不齊等問題。與其他學科比較而言，虛擬仿真在我國護理學領域起步晚，發展較緩慢，目前尚處于初步探索階段[5]。為促進其更好的發展，本研究以Web of Science（WOS）核心數據庫為基礎，利用CiteSpace 5.8 R3 軟件對虛擬仿真技術在護理教育中的應用情況進行可視化分析，梳理2012-2021 年虛擬仿真在護理教育中的研究熱點及趨勢，以期為日后在國內更好地開展虛擬仿真項目提供一定的參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源 以WOS 核心數據庫中檢索到的有關“虛擬仿真護理教育”相關文獻為基礎，構建檢索策略主題=（“virtual simulation”AND“nursing education”；檢索時間段為2012-2021 年，文獻類型限定為論文（Article）和綜述（Review），語言限定為英語（English），每條記錄均包括作者、題目、關鍵詞、摘要和引文等信息，將所有文獻記錄下載，以txt.格式保存?？傆嫬@得虛擬仿真護理教育領域文獻375 篇。

1.2 方法 統計WOS 核心合集數據庫中虛擬仿真護理教育的英文文獻數量，利用Excel 軟件繪制2012-2021 年的年發文量柱狀圖。在CiteSpace 5.8 R3 中設置基礎條件：①時間節點為2012 年1 月-2021 年12 月，時間切片為1 年；②節點設置包括國家、機構、作者、關鍵詞等；③閾值設置為“Top 50”；④路徑設置為“Pathfinder”。

2 結果

2.1 發文情況 在WOS 中檢索2012 年1 月-2021年12 月關于虛擬仿真在護理教育中應用的相關文章共375 篇，其中論文314 篇（83.73%），綜述61 篇（16.27%），年平均發文37.5 篇。近10 年間發文量呈增長趨勢，2021 年共計發文110 篇，為2012 年的10 倍；2012-2015 年為虛擬仿真技術在護理教育領域發文數量的第1 個增長階段，2019-2021 年為第2 個階段，見圖1。

圖1 2012-2021 年WOS 中虛擬仿真在護理教育領域年發文量情況

2.2 被引情況及期刊分布 375 篇文章總被引次數為4238，均被引次數為11.3，其中H 指數為32。文章分別發表在121 種期刊上，發文量≥10 篇的期刊分布見表1，其中發文量最多的期刊是Clinical Simulation in Nursing，發文量為78 篇，占20.80%；從影響因子來看，2 分以上的期刊有5 種，0～2 分的期刊有2 種，學科分布為護理類和健康護理科學與服務類期刊。

表1 發文量≥10 篇的高頻期刊分布

2.3 國家分布 根據發文量排序，375 篇文獻分布在46 個國家，其中美國發文量最多，為156 篇，占總量的41.60%，其次是加拿大、澳大利亞、中國，分別是55 篇、37 篇、28 篇。

2.4 研究熱點與趨勢分析

2.4.1 關鍵詞共現與聚類分析 去除檢索時原始關鍵詞“education”和“simulation”，將運行節點設置為關鍵詞進行共現網絡分析后，該網絡共482 個節點，2258 條連線，網絡密度為0.0195。結果發現，最常見出現的高頻關鍵詞是“student”47 次、“skill”47 次、“performance”28 次、“knowledge”26 次、“care”25 次，見表2、圖2。在運行節點設置不變的情況下，進行關鍵詞聚類分析，共得到22 個聚類，MQ 為0.6117，MS為0.8574，表明該聚類結構顯著，令人信服，適合進行分析；22 個聚類圍繞#0～#13 分布，故本研究僅羅列了前14 個聚類，主要包括training program（培訓項目）、clinical skill（臨床技能）、debriefing（任務報告）、dementia（癡呆）、e-simulation（e-模擬）、deterioration（退化）、cardiac arrest（心臟驟停）、virtual screening（虛擬篩查）、medical student（醫學生）、high fidelity simulation training（高保仿真模擬訓練）、character gender（性別特征）、safety testing（安全試驗）、students experience（學生經驗）、hybrid simulation（混合模擬/混合仿真），見圖3。

表2 2012-2021 年虛擬仿真在護理教育領域前10 位高頻關鍵詞（n）

圖2 2012-2021 年虛擬仿真在護理教育領域關鍵詞共現圖譜

圖3 2012-2021 年虛擬仿真在護理教育領域關鍵詞聚類圖譜

2.4.2 關鍵詞突現分析 為進一步了解虛擬仿真在護理教育領域不同階段的發展情況，根據關鍵詞突現開始時間進行突現關鍵詞分析，結果顯示近10 年來共出現了17 個最強關鍵詞，突現程度最高的3 個關鍵詞分別是“2nd Life”“environment”“health professions education”，而近3 年（2018-2021 年）突現關鍵詞是“standardized patient”和“reality”，見圖4。

圖4 2012-2021 年虛擬仿真在護理教育領域關鍵詞突現圖譜

2.4.3 關鍵詞動態前沿演化的時間線圖分析 將2012-2021 年虛擬仿真在護理教育領域關鍵詞可視化圖譜轉為聚類時間線圖，結果顯示虛擬仿真在護理教育領域的發展大致可以分為3 個階段：第1 階段（2012-2013 年），該階段主要圍繞培訓項目、虛擬平臺（如2nd Life）等方面來開展部分探索性試驗研究；第2 階段（2014-2016 年）主要側重于學習者綜合能力的培養，該階段主要以學習者為研究對象，通過虛擬仿真技術，探索如何提高學員的知識、溝通、協作、照護、管理等能力；第3 階段（2017-2021 年），該階段為虛擬仿真技術在護理教學領域應用的全面鋪開階段，在此階段，虛擬仿真技術廣泛運用于急危重癥護理、老年護理、精神心理護理、母嬰護理等領域，進一步填補了傳統護理教學中的不足，值得國內學者參考和借鑒。通過橫向分析，發現培訓項目、任務報告、癡呆、高仿真模擬訓練一直是該領域研究的熱點。此外，關于安全試驗的研究于2014 年開始受到關注，2015 年開始出現聚冷現象，見圖5。

圖5 2012-2021 年虛擬仿真在護理教學領域關鍵詞聚類時間線圖

3 討論

3.1 虛擬仿真在護理教育領域研究的基本情況 通過CiteSpace 5.8 R3 軟件可視化分析結果可知，過去10 年在WOS 中共發表375 篇文章，分別發表在121 種期刊上，發文量呈持續上升趨勢，刊文量最多的期刊為Clinical Simulation in Nursing，該期刊2020 年影響因子為2.391，位于護理類Q1 區。共有46 個國家發表了相關文章，其中美國發文量（156 篇）、澳大利亞發文量均位列前茅，說明美國和澳大利亞的文章數量以及質量均處于國際領先水平。國外虛擬仿真起步早，目前已經廣泛應用于護理教學中，國內護理教育者應借鑒國外發展經驗，帶動虛擬仿真在國內護理教學中的應用。

3.2 虛擬仿真在護理教育領域的研究熱點 根據關鍵詞共現和聚類分析，可以將虛擬仿真在護理教育領域研究熱點總結概括為以下幾個方面。

3.2.1 虛擬仿真的培訓項目 該領域側重于項目的設計與應用，例如鼻飼法、導尿術、心肺復蘇、真空采血技術[7-10]等單項技能操作訓練，是虛擬仿真技術在護理領域推廣應用最為廣泛的。國內目前也有部分高校也將虛擬仿真運用到相關技能訓練中，例如山東大學護理學院將虛擬仿真技術應用在鼻飼術和導尿術的項目訓練中，不僅激發學生的學習興趣，還可以提高教學質量，降低實驗耗材費用[11，12]。此外，還有部分研究證明，虛擬仿真可用于培養護生的溝通能力[13]、評判性思維[14]、崗位勝任力[15]、跨團隊合作能力[16]等能力。此外，除了在校護理教育，在醫院護士培訓中也可推廣虛擬仿真，一方面方便護士靈活安排學習時間，強化專業知識，還可以提高崗位勝任力和臨床決策能力，改善護理質量，豐富護士繼續教育內涵[17，18]。國內有醫院將虛擬仿真應用于口腔?？谱o士崗前培訓，不僅提高了新護士的綜合素質和能力，還使其能夠更快的適應臨床工作[19]。在?？谱o士培訓方面，華中科技大學同濟醫院利用虛擬仿真教學平臺對麻醉?？谱o士培訓，有效促進其自我導向學習能力和考核成績的提升[20]。當前，在新入職護士崗前培訓、繼續教育、?？谱o士培訓中使用虛擬仿真技術也一直都是國內外護理教育者以及管理者研究的重點。

3.2.2 虛擬仿真的使用方法 通過梳理文獻發現，早期關于虛擬仿真使用方法的研究主要通過Java、flash 技術進行建模，以網頁為基礎構建虛擬學習環境（virtual learning environment，VLE）[21]。隨著科技的進步與發展，逐漸由2D 過渡到3D 技術，以滿足高保仿真、人機交互的需求，在應用方式上側重于高保仿真模擬訓練、混合模擬訓練、虛擬篩查、虛擬游戲模擬訓練等方向。此外，以人工智能為基礎的虛擬現實（virtual reality，VR）和增強現實（augmented reality，AR）沉浸式虛擬仿真技術的開展也是目前該研究領域的熱點。

3.2.3 虛擬仿真在疾病護理中的應用 該領域聚焦虛擬仿真在癡呆、認知功能障礙患者康復護理中的應用研究。國外學者回顧相關文獻發現[22]，對癡呆和輕度認知功能障礙患者進行以虛擬仿真為基礎的認知訓練，可進一步改善其認知功能，促進個體舒適，提高生活質量。此外，對護生和主要照顧者上使用沉浸式虛擬仿真技術，可改善其對癡呆的知識和態度，提高癡呆照護勝任力[23]。因此，虛擬仿真作為某些疾病護理的干預措施也是目前研究的熱點。

3.2.4 虛擬仿真的用戶體驗 虛擬仿真技術可以營造一種接近臨床的模擬環境，學員在使用過程中，可通過視覺、觸覺、聽覺進行沉浸式體驗，相比單純的描述更生動形象，可操控性更強。但是國外有研究提出[24]，護生在實施模擬操作時，感覺人機交互流暢性欠佳、設置流程過于復雜。部分護生在使用過程中容易出現眩暈，甚至惡心嘔吐等不良生理反應等癥狀[2]，故如何改善學習者的學習體驗與感受也是目前研究的熱點。

3.3 虛擬仿真在護理教學領域的研究趨勢 通過分析突現詞圖譜，虛擬仿真在護理教育領域的發展趨勢整體可以大致劃分為3 個階段，第1 階段為2012-2013 年，該階段主要集中探討虛擬仿真社區（如2nd life）的使用、虛擬環境、模式的構建；第2 階段為2014-2016 年，在此階段主要以虛擬世界、課程設置、學生協作能力的培養等方面的研究為主。第3 階段為2017-2021 年，在此階段，虛擬仿真在護理教學領域的研究更為豐富，主要圍繞在手術、安全管理、質量控制、臨床決策、標準化病人等方面。與關鍵詞動態前沿演化的時間線圖及演變路徑較為相似。近3 年（2018-2021 年）突現的關鍵詞是“標準化病人（standard patient，SP）”和“現實（reality）”。標準化病人[25]指經過標準化、系統化培訓后，能準確表現病人的實際臨床問題的正常人或病人。SP 既可用于日常教學與考核中，也可用于學生或臨床醫護人員的綜合能力測評，近幾年來，國外有研究[26]將SP 與虛擬仿真技術相結合，采用混合式教學的方法，既能克服人機交互不暢的缺點，又能達到預期的效果，SP在虛擬仿真中的應用也是未來研究的重要趨勢。但國內關于該領域的研究還處于探索階段，需要進一步拓寬思維，借鑒國外經驗。

另一個突現的關鍵詞是現實（reality），主要包括VR、AR 以及混合現實（mixed reality，MR）等方向，其中VR 與AR 是連接真實場景與數字世界的紐帶，也是大數據、人工智能背景下，沉浸式數字應用的核心技術。當前教育領域，沉浸式體驗學習以及沉浸式學習空間正從設計層面開始走向應用層面[27]。故未來VR/AR 沉浸式虛擬仿真技術在護理教育中的應用將成為該領域發展的新趨勢。

綜上所述，虛擬仿真在護理教學領域應用的相關研究呈逐年上升的趨勢，發文量在近幾年呈增長趨勢。未來的研究趨勢側重于SP 與虛擬仿真技術的結合、VR/AR 沉浸式虛擬仿真技術的發展等方向。后期需進一步加強國家、地區、機構及作者之間的合作，拓展研究方向，完善技術手段，豐富虛擬教學的內涵，以促進其在護理教育中更好的發展。