元宇宙教育在护理临床教学中的应用与挑战

The application and challenges of metaverse education in nursing clinical teaching

摘要

2021年起，元宇宙作为热门词汇迅速在教育领域得到应用。文章对元宇宙的起源及定义进行梳理，探讨其在医疗和教育等领域中的广泛应用，并重点分析元宇宙教育在护理临床教学中的多元化应用，突出反映元宇宙教育在提升教学资源共享、实现全球教育均衡、增强学习体验及推动个性化教学方面所显示出的巨大潜力。此外，文章还讨论了在这一新兴领域中所面临的技术挑战、教师与学生的适应问题、评估与反馈机制的完善，以及教育公平性的提升，为元宇宙在全球护理教育领域的应用提供理论支撑和实践指导。

Abstract

Since 2021, the term “metaverse” has gained popularity and been rapidly applied in the field of education. This paper provides an overview of the origin and definition of the metaverse, explores its wide applications in fields such as medicine and education, and focuses on the diversified applications of metaverse education in clinical nursing teaching. It highlights the huge potential of metaverse-based education in enhancing resources sharing, achieving global education equity, enhancing learning experience, and promoting personalized teaching. Additionally, the paper discusses the technological challenges, teacher and student adaptation issues, improvement of evaluation and feedback mechanisms, and educational equity enhancement in this emerging field, in the hope of providing theoretical support and practical guidance for its application in global nursing education.

关键词

元宇宙 / 护理临床教学 / 教学模式

Key words

metaverse / nursing clinical teaching / teaching mode

元宇宙（metaverse）是一种融合了增强现实（AR）、虚拟现实（VR）、区块链以及社交媒体等多种技术的全新虚拟世界。它将现实生活与虚拟世界紧密结合，为人们提供更深层次、互动性更强的体验^[1]。在医疗与教育两大关乎民生福祉的领域，元宇宙技术的融入尤为引人瞩目，它为解决传统教学模式中内容单一、方法陈旧及实践机会匮乏等提供了全新的视角和可能，尤其在重视实践能力的护理临床教学领域，元宇宙教育的出现将会在更新教学资源、提高信息传递效率、扩大教学范围、完善评价体系等诸多方面带来很大改变^[2]。

1 元宇宙的起源及定义

元宇宙概念首次出现于尼尔·斯蒂芬森1992年的科幻小说《雪崩》^[3]中，该小说描绘了一个平行于现实世界的虚拟世界。自此，元宇宙概念应运而生，且与虚拟世界等概念密切相关。其实远在此之前，元宇宙的概念萌芽已经悄然萌发。1933年，劳伦斯·曼宁在《觉醒者》中提出了虚拟生活概念；1987年，雅龙·拉尼耶正式提出虚拟现实（virtual reality），并被业界普遍接受^[4]；在2000多年前，中国道家学派代表人物庄子在《齐物论》中描绘了其在梦中化为蝴蝶体验世界，梦醒后又无法分辨，这种被“物化”的认知，实际上是模糊了虚拟与现实边界的元宇宙。元宇宙没有明确的定义，北京大学学者指出“元宇宙是利用科技手段进行链接与创造的，与现实世界映射与交互的虚拟世界，具备新型社会体系的数字生活空间”^[5]。清华大学新媒体研究中心发布了关于元宇宙的发展研究报告^[6]，指出元宇宙是整合多种新技术而产生的新型虚实相融的互联网应用和社会形态。不同的领域分别从宇宙学视角、哲学视角、技术视角、新闻传播学视角、服务业视角、社会视角以及经济学视角等诠释着元宇宙，不同领域的参与者正在用不同的方式不断地丰富它的含义^[7]。

2 元宇宙的多元化及其在医学领域的应用

高速发展的元宇宙已经与销售、娱乐、文旅、健身、医疗等领域进行梦幻联动，逐渐覆盖大众生活的方方面面^[8]。爱奇艺在2022年推出了虚拟现实游戏闯关节目《元音大冒险》；网易瑶台举办了“2022生态守护映像”沉浸式公益摄影展，使参展者以虚拟身份进行观展和交流；随着谷爱凌的虚拟分身“Meet Gu”的问世，越来越多的虚拟代言人应运而生，包括文化出海国风虚拟人“天妤”、浙江卫视虚拟人“谷小雨”和知识类虚拟人“Dr.Yu宇博士”等。而在高速发展的医学领域，元宇宙的应用也正在开启一个前所未有的可能性。通过元宇宙，科研人员能够在虚拟世界中模拟现实世界的一切生物现象，包括疾病的发生、发展和治疗过程，从而为医学研究和临床治疗提供更多的便利。首先，元宇宙允许医师在无需实体操作的情况下进行手术模拟。传统手术模拟依赖动物或模型，不仅成本高，还涉及伦理问题。元宇宙提供的逼真三维环境可以提升医师的手术技能并减少医疗事故^[9]。例如，Fundamental VR公司开发的虚拟现实手术训练系统就能让医师在元宇宙中模拟手术操作，并提供实际的触觉反馈。此外，元宇宙在辅助疾病的诊断、预测和预防方面也显示出巨大潜力^[10]。比如，Zebra Medical Vision公司开发的AI医学影像分析系统能够快速准确地识别影像上的疾病特征，提高诊断效率。DeepMind的AI系统在眼科疾病诊断方面的准确度甚至超过实际临床，对医学生的教育极有帮助。元宇宙还能基于大量数据预测疾病，助力疾病预防；更进一步的是科研人员将基因编辑技术与元宇宙结合，可以在元宇宙环境中模拟基因编辑的结果，提前预知编辑后可能带来的效果或是副作用，从而使得基因疗法的研发过程更为安全、有效。元宇宙还能提供沉浸式体验，利用这一特点，医师可以向患者详细解释疾病的情况以及手术的过程，让患者有更直观、深刻的理解，降低其恐惧感。

3 元宇宙教育的兴起及其在医学教育中的应用

元宇宙教育概念的迅速崛起已引发国内外专家和机构的广泛研究^[11]。自2021年起，元宇宙作为热门词汇，迅速在教育领域得到应用。2021年，斯坦福大学推出首门完全在VR中进行的课程；2022年，Meta和VictoryXR投资1.5亿美元，开放10个元宇宙虚拟校园；2023年，荷兰乌特勒支大学建立了捕捉和虚拟现实实验室。而亚洲地区也不甘落后，如日本和韩国多所高校也纷纷布局元宇宙教育项目^[12]；截至2023年2月，中国共有71所高校布局元宇宙领域，包括北京理工大学设计的一款元宇宙录取通知书、上海工程技术大学与某科技公司联合打造出了“元宇宙智能校园”等，在创新引才机制、沉浸式校园体验、虚实融合教学、数字创意学习等方面都成功设计出了“元宇宙”实践案例。这些实践案例表明，元宇宙在教育领域正展现出广泛的应用前景。在医学临床教学中，元宇宙被应用于模拟实操训练、远程教育、多学科交叉以及医患交流^[13]。例如：CAE Healthcare公司开发的Vimedix是一个多模态虚拟仿真系统，主要用于超声学教学。通过使用Vimedix，护生可以进行各类超声检查技术的学习和训练，从而在进入临床之前对这项技术有更全面的理解和掌握。医学专家能实现跨地域的远程授课，提升教学资源的获取率。元宇宙也促进了各学科间的信息资源整合和知识交流，同时也优化了医患间的交流方式。虽然目前元宇宙医学还面临数据安全等挑战，但其在医学教育中的潜力不容小觑^[14]。

4 元宇宙教育在护理临床教学中的应用

4.1 护理临床教学的重要性及现有挑战

护理工作是医疗体系中不可或缺的一部分，对于维护和提升公共健康具有极其重要的作用。在现代社会，护理工作已经远远超出了过去“照顾病人”的简单定义，它包括了病患的身心照顾、疾病的预防和教育、健康的促进和恢复等多个层次。因此，对护理专业人才的要求也越来越高。他们需要具备良好的临床技巧、扎实的医学知识，以及出色的沟通能力、同情心和包容心等综合素质。然而，目前的护理临床教学往往过于注重技术操作的训练而忽视了对于护生思维能力和人文素质的培养。临床教学作为护理人员教育的核心，直接关系到护生能否获得必要的实践技能和决策能力，进而影响到未来患者的护理质量和安全^[15]。因此，高质量的护理临床教学不仅是培养合格护理人才的基础，也是提升整个医疗服务水平的关键。尽管护理临床教学的重要性不言而喻，但传统教学模式面临着多方面的挑战^[16]，主要包括实践机会有限、教学资源不足、信息传递效率低下、护生个性化需求得不到满足、技术和内容更新滞后等，如何有效评价和提高护理教学质量，也是一大挑战。

4.2 元宇宙对护理临床教学的潜在影响

元宇宙的引入为解决上述挑战提供了新的可能性。通过虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，元宇宙能够提供沉浸式和互动性的学习体验，为护生提供高度逼真的模拟环境，从而提升其实践技能。此外，元宇宙还有利于远程教育，突破地域限制，实现全球资源共享，提高学习的便捷性和灵活性。同时，教师可以通过元宇宙进行实时监控和反馈，利用其深度分析功能，使教学评价和激励机制更加客观、智能。

4.2.1 教学资源共享与全球化教育的实现

元宇宙技术的出现为护理临床教学带来了显著的变化，最重要的一点是实现了资源的全球共享。传统的护理临床教学主要依赖实体教室、实验室和临床实习基地，这些资源由于地理位置和可用性的限制，难以满足护理教学的需求。相比之下，元宇宙提供了一个全新的教学环境，突破了地域限制，使得全球领先的教育机构和专家、优质的教学资源以及虚拟教学环境能够共享。通过元宇宙技术，护理学生不仅可以接触到全球前沿的护理教育，还可以获取其他国家的优质教学资源。例如，学生可以在线参加由国际知名专家主持的课程，借助虚拟现实技术，进行亲临现场般的实时互动学习，从而极大地丰富了教学资源。这对提高偏远地区的教育质量也具有深远影响。以往由于地理环境的限制，许多护生无法获得与城市护生同等的实践机会和教学资源，而通过元宇宙模拟的临床环境，这些护生能够获得远超以往的实践机会和教学资源，从而大大缩小城乡教育的差距。模拟空间推动了教学资源的全球化，让更多护生能够接触到高质量的教育资源，提升了护理教育的国际化程度。这种资源共享模式不仅有利于弥补地域间的教育资源差异，也为护生提供了丰富的学习资源和实践机会，并开拓了其视野。通过这种方式，元宇宙技术真正实现了护理教育资源的全球共享，为护理教学带来革命性变化。

4.2.2 虚拟临床实践环境的构建，增强护生的学习动机和参与度

元宇宙中丰富多彩的教学内容和互动体验，能够有效吸引护生的注意力，使其更加主动地参与到学习过程中来^[17]。元宇宙提供了一个沉浸式的3D虚拟环境，通过构建高度仿真的虚拟医院和临床场景，教育者能够构建近乎真实的临床实践环境^[18]。在这个虚拟环境中，护生通过导入真实临床病例，搭建护理预设情景，在高度仿真的临床护理场景中进行各种护理操作模拟训练，从基础护理到复杂的专科操作的整个过程中，无需担心患者安全和伦理问题。这种将线下教学与三维数字平台深度结合的教法转变，不仅大大增加了护生的实践机会，还使得护生能够在安全的环境中进行学习和错误尝试，加深其对知识的理解和记忆，极大地提升了教学效果和护生的学习体验。与此同时，增强现实（AR）技术的融入也为护理临床教学提供了更大的灵活性和扩展性^[19]。有研究人员将AR技术融入妇产科护理学教学，模拟产妇自然分娩以及剖宫产的全过程，通过全方位360°旋转的展示，让护生直观地了解产妇的生产过程并参与其中，不仅提高了护生的临床思维，也增强了其同理心和责任感。

4.2.3 交互式模拟训练，提升社会互助体验

在传统护理教学中，学习往往与实际环境脱节，理论知识与实际操作之间存在显著差距。相对而言，元宇宙教学模式以其核心的交互性为基础，能极大地弥补这种差异。通过元宇宙技术，教育者能够创建极为逼真且可交互的模拟护理训练环境。例如，在模拟的重症监护室中，护生可以应对各种紧急情况；在模拟的门诊环境中，护生可以进行接诊和初步诊断等操作。这种虚实结合的具身交互训练突破了传统教学的局限，为护生提供了更加丰富和真实的学习体验。在这种新型教学环境中，护生不仅可以与虚拟环境中的对象进行互动，还能与远程的教师或其他学生进行交流，扩展全球同行间的联系，并分享学习心得和经验^[20]。这样的交互不仅提升了学习的沉浸感和实效性，还有助于学生提高沟通能力、团队协作能力及临床决策能力。此外，元宇宙还能够提供虚拟心理支持服务，帮助护生在面对学业压力和挑战时获得必要的心理援助。通过虚拟心理咨询师和心理支持小组的帮助，护生可以有效应对心理挑战，从而全面提高其学习和实践效果。

4.2.4 个性灵活的学习路径及差异化教学的体现

元宇宙能够提供多种多样的学习方式和学习途径，激发护生的学习兴趣和积极性^[21]。借助元宇宙技术，护理教学可以变得更加个性化和充满灵活性。护生针对自己的需求、学习进度、学习能力和偏好，设计个性化的学习路径和学习计划，通过先进的虚拟现实技术，护生能够自主选择不同的教学模块，不受时间和地域限制，随时调整学习计划，从而避免传统课堂教学的束缚。例如，急需提高急诊处理能力的护生可以使用系统提供的多种急诊情境模拟，并得到实时反馈，而对儿科护理感兴趣的护生则可以选择更多相关课程和虚拟实习机会。通过虚拟环境中的表现进行个性化评估，真实反映护生的实际水平和进步状况，避免主观和片面的传统评估方式。利用元宇宙的数据分析功能以及智能评估系统，教师能够真正做到因材施教^[22]。具体来说，元宇宙可以记录每个学生的学习行为和成绩，通过分析这些数据，生成个性化的学习建议和评估报告。例如，某个学生在某项操作中表现欠佳，系统会自动推荐相关的练习模块，并提供详细的指导视频和操作建议。对于学习速度较快的护生，系统可以提供难度更大的内容以激发其兴趣和挑战感；对于学习较慢的护生，则可以提供细致的辅导，帮助其理解知识内涵。高阶护生可获得复杂深入的教学内容以满足其学术需求和挑战能力，初阶护生则能得到简单易懂的内容以逐步建立知识体系。这种自主性和个性化的学习与评估方式不仅满足各个层次护生的学习需求，还能激发护生的学习动机，提高其临床思维和解决实际问题的能力。

4.2.5 护理综合能力和人文素质的提升

在以患者为中心的责任制整体护理过程中，护理人员需要与医师、药剂师、康复治疗师、营养师以及心理咨询师等人员协同配合，需要护理人员具备过硬的综合护理能力以及良好的护理沟通能力。因此，对护生进行跨专业教育对提升其综合素质和人文素养至关重要。在元宇宙创建的护理实践环境中，各类医务人员均可化身虚拟形象进入预设的医疗事件，共同为患者的健康目标展开协同合作。护生可以扮演护士的角色，与人工智能控制的患者及家属进行有效沟通，这些虚拟患者和家属能够根据护生的语气、表情和行为做出逼真的反应，考查护生应对各种突发事件的能力。此外，元宇宙能够打破时间和空间的限制，允许护生身临其境地体验历史上的重大医疗事件。比如：进入1854年的克里米亚战场，敬仰南丁格尔前辈的人道主义精神；与医护人员一同进入武汉方舱医院，感受护理前辈们的奉献和专业精神。通过这些丰富的实践操作和深刻的历史体验，不仅能提高护生的临床技能，更能加深他们对护理职业道德和人文关怀的理解和认识。随着技术的进步和教育模式的创新，元宇宙将在护理教育领域扮演着越来越重要的角色。

4.3 元宇宙视域下护理临床教学面临的挑战

4.3.1 相关研究与关注度的提升

目前，护理教育元宇宙（nursing education metaverse，NEMS）的理念和相关研究仍处于初级阶段，临床护理教学对NEMS的关注度尚且不足^[23]。学术界对其概念、框架和实施策略缺乏系统性的探讨，这导致护理教育在实操层面难以形成统一标准，从而影响其实际应用效果。目前，大多数护理教育实践仍依赖传统教学模式，而关于NEMS的实践研究相对较少，缺乏科学的数据支持和实际案例分析。这导致护理教育在NEMS应用过程中存在许多未知问题，影响了其广泛推广和应用。教育工作者应加大理论和实践研究的力度，从多维视角关注NEMS的应用需求和实际效果，积极探索和推进适合NEMS的护理教育新模式。

4.3.2 技术和设备的创新与优化

随着元宇宙技术的不断进步，未来研究可以关注技术和设备的创新与优化。其中，针对提高虚拟临床环境的真实感和逼真度，可以通过引入先进的生物特征建模和生理参数仿真技术。另外，可以采用先进的手势识别技术和情感交互设计，提升虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术的交互性能，以满足用户与虚拟环境的互动体验。同时，可以结合云计算和边缘计算技术，降低设备成本，并通过可穿戴设备、智能手机等终端设备进行更广泛的普及。元宇宙技术的不断发展，对系统的稳定性和易用性也提出了更高的要求，需结合人机工程学、人因工程学等学科知识，以确保其在护理教学中的广泛应用。

4.3.3 教师与学生的适应性有待提高

尽管元宇宙提供了一个全新的教学平台，但教师和学生对这一平台的适应过程也充满挑战。对于许多教师而言，从传统的教学方法转变为使用高度技术化的元宇宙教学工具，需要经历一段学习和适应期。教师需要接受培训以掌握新的教学技术和方法，这不仅涉及技术操作的学习，更包括如何在虚拟环境中有效地传授知识和技能。学生也面临着适应新学习方式的挑战，尽管现代学生普遍对技术持开放态度，但从完全虚拟的环境中获得临床护理教育仍是一大跳跃。此外，虚拟环境可能影响学生的学习动力和效率，特别是在家庭环境中，可能缺乏适当的学习空间和氛围。

4.3.4 教学评估与反馈机制的完善

在元宇宙教学模式中，教学评估和及时反馈对提高教学质量至关重要。未来的研究需要致力于探索和开发更加精准、全面的评估工具和方法。这些评估工具和方法应该不限于技能和知识的评估，还应包括学习态度、团队合作能力等非技术能力的评价。同时，需要建立一个实时反馈机制来帮助护生及时了解自己的学习进度和不足，以促进其持续改进和学习。例如，评估护生的团队合作能力可以采用团队项目的实际情况或者同伴评价等方法来进行。另外，建立实时反馈机制也是护生持续改进和学习的关键支持。可以通过实时数据监控护生的学习进度、定期讨论学习计划等来及时了解护生的不足和进步。

4.3.5 教育资源公平性的提升

虽然元宇宙教育为资源共享提供了可能，但现实中的资源分配仍可能存在不均衡现象，影响教育的公平。未来的研究可以探讨如何利用元宇宙平台，为偏远地区和资源不足的护生提供高质量的教学资源。通过虚拟化的教学环境，打破地域限制，使每位护生都能享有平等的学习机会。此外，应研究如何降低参与元宇宙教学的技术门槛，确保所有护生都能无障碍接入。

4.3.6 持续的专业发展和教师培训

目前，跨专业、跨机构合作的不足显著限制了NEMS在技术整合、学习设计、标准化、资源配置、监管政策以及教师培训等多个关键环节的发展，从而制约了其整体推进和普及^[24]。医学院校需要积极开展多元化的校企合作，有效优化资源配置，协同发展NEMS，不断提升其质量和影响力。同时，随着元宇宙技术在教育领域的应用，教师的角色和教学方法也将发生变化。因此，未来的一个重要研究方向是如何为教师提供持续的专业发展和培训。这包括培训教师使用元宇宙平台的技术技能，以及如何在虚拟环境中有效地设计和实施教学活动。此外，还须研究如何激励和支持教师在新教学模式下的创新和探索。

5 结束语

元宇宙作为一种前沿技术，在护理临床教学中展示了其独特的价值。未来，医学教育研究者应继续探索与实践元宇宙教育的最佳途径以解决现有挑战，充分发挥其在全球护理教育领域中的潜力。通过这种方式，研究者不仅能有效提升教育质量和效率，还能为护理专业人员的培养打开新的视野，为其提供更广阔的职业发展空间。

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基金资助

辽宁省教育厅研究生教育教学改革研究项目“学科交叉背景下医学教育学研究生培养体系研究与实践”(LNYJG2022319)

锦州医科大学研究生教育教学改革研究项目“学科交叉培养复合型人才路径探索与实践”(YJ2023-001)