开发一种具有增强现实功能的智能手机应用程序， 以支持护理学生对心衰的虚拟学习外文翻译资料

 2023-03-15 15:22:17

开发一种具有增强现实功能的智能手机应用程序， 以支持护理学生对心衰的虚拟学习

关键词：增强现实；虚拟学习；智能手机；应用程序；护理教育；远程教育；应用程序

摘要：

背景：本研究的目的是开发一种针对护理学生进行远程培训的关于心力衰竭的增强现实(AR)应用程序，并将其与录制的视频讲座进行比较。我们对初级护理学生进行了一项采用测试前-测试后设计的准实验研究。

方法：实验组采用自定节奏的应用程序；对照组使用预录制的视频讲座观看相同的内容。结果：在学习方面没有显著差异，尽管更多的学生表示他们更喜欢AR应用程序。

结论：AR应用程序作为一种独立的教学方法，可以像视频讲座一样表现出色，并可能鼓励学生的参与。

介绍/背景

关键点：

bull;这项研究开发了一款智能手机AR 应用程序，使用3心脏可视化和集成滑动课程来传达心力衰竭(HF)的信息。

bull;该研究实证比较了AR 智能手机应用程序提供护理心力衰竭内容与传统录制的视频讲座的有效性，并请求了对这两种学习方法的定性可用性反馈。

bull;结果表明，智能手机AR应用程序可以在学习结果与未来课程或物理项目关闭时相似，就像当前大流行期间许多护理项目的情况一样。

心力衰竭(HF)是一个主要的公共卫生问题，目前影响着美国近600万患者，直接成本预计在2030年将达到接近700亿美元(Niamp;Xi，2015)。

护士教育工作者需要为学生提供学习机会，以达到为这一人群提供安全有效的护理的目的。虽然心功能和心力衰竭教育逐渐被纳入护理课程，但传统的讲座和临床经验还是会产生学生理解的空白。护理教育越来越多地采用模拟的方式来连接课堂上和技能实验室获得的知识(亚当森， 2015 ； 海登、斯迈利、亚历山大、卡尔东-埃德格伦，amp;杰弗里斯，2014；杰弗里斯，2012年)。在国家护理委员会(NCSBN) 具有里程碑意义的模拟研究的支持下，使用模拟来满足这些临床护理教育结果(Haydenetal.，2014)。基于模拟的教育(SBE) 正在成为教育医疗保健提供者的标准，让学生沉浸在复杂的“现实生活”场景中，以促进临床知识的应用和实践技能的发展。然而，由于专业的实验室、维护、高保真人体模型模拟器和专业的工作人员和教师的成本，传统的模拟对许多护理项目可能非常昂贵（豪兹、霍伊特、弗雷泽、格林纳，amp;马歇尔，2019）。传统的模拟经验需要现场出席，这些可能会给生活在农村的人带来挑战。随着新型冠状病毒的(COVID-19)大流行，护理教育最直接的变化之一是为了紧急地将面对面的课程、实验室和模拟转移到在线教学策略中 (Morin，2020；Ferrelamp;Ryan，2020)。为了确保护士和学生的安全，需要教师使用远程学习平台快速修改和提供教育机会，这通常是在缺乏提供经验或证据支持这些教学模式的情况下完成的(Gardner，2020)。

沉浸式技术的创新方法，如增强现实(AR)，代表了一种很有前途的新的虚拟解决方案，但尚未被彻底研究。下载内容以供以后使用和增加参与度的能力也有可能满足这些需求。本研究的目的是确定一个交互式移动AR应用程序是否能比传统的视频讲座更有效地提高护理学生对心衰内容的知识。

增强现实

增强现实被医疗保健研究和质量机构(AHRQ) 定义为“旨在增强学习过程的现实和数字信息叠加的结合”(Lioce等，2020年，第9页)，不同于虚拟现实(VR) 或“物体具有空间存在感的三维世界”(Lioce等， 2020年，第53页)。最近，目前AR/VR的技术进步被证明在以相对较低的价格在游戏和其他应用中创造更大的现实感方面非常有用(McCoy、刘易斯和道尔顿， 2016；麦克洛伊amp;斯通，2001；西伦、威雷尔、奎斯特、尼兰德和斯迈德比，2008)。智能手机AR应用程序教授的复杂的概念，如心力衰竭内容，可能是一种高效和经济的教学策略。

尽管智能手机技术和增强现实应用作为一种教育工具具有很大的潜力，但前任的研究者们需要检查它们的有效性和可用性。托雷格罗萨等人（2016）得出结论，当使用AR 应用时，也能将自主工作推广到学生，尽管该技术没有完全开发作为一种教育工具。这些应用在护理教育中的效果很少(阿科斯塔，2017；赵、洪，amp;金，2013；金、申、李、康、巴特利特，2017；Parkamp;Cho，2015)。需要人们对其作为教学平台的优势、弱点和可用性进行更系统的调查。为了解决这个问题，我们开发了一款智能手机AR应用程序，它使用心脏的3d可视化和集成的滑动课程来传达关于心力衰竭(HF)的信息。

关于心力衰竭的智能手机应用程序的开发

智能手机AR应用程序的开发是为了更好的教育护理本科生的解剖学和生理学心脏，以及病理生理学和护理学，使他们理解得更加清晰。该应用程序的核心是AR摄像头，该摄像头可以显示一个悬浮在参与者面前桌子上的动画心脏模型。通过使用苹果的ARKit2功能 ，当参与者移动自己的手机时，心脏模型就会静态地停留在桌子上方，同时允许他们根据用户的意愿实时改变视角和距离。这个应用程序在此AR视图中嵌入了一层用于用户交互(UI)的元素，该层的作用就是显示由专家专门为本实验创建的自定义课程的内容。此应用程序会在屏幕底部的UI部分包含几个组件，包括教育信息、用于显示生命体征的栏和用于导航课程的箭头(请参见图1A)。

现实的课程本身就包括45个用于教学和教育的“幻灯片”，供参与者滑动和互动。每张幻灯片包括：(a)小型讲座(b) 文本教育信息，(c)基于病理数据的心脏动画变化，(d) 更新与心脏相关的模拟生命体征，以及(e)图像覆盖在心脏上的位置，同时还有提供关于心脏特定区域压力的额外信息（见图1B）。

课程的一部分还包含一个交互式的部分，参与者可以通过被指示点击“选项”来访问不同的变量，例如：心率，并查看其他的任何变化是如何实时影响心脏动画和其他的变量。用户可以操作的交互式组件包括：(a) 心率、(b) 血压、(c)Pox%、(d)行程量和(e)心输出量。这些变量可以通过手动更改数字或滑动条来编辑，以查看动态变化如何在模拟中根据输入量进行变化(参见图1C)。

图1(A)应用程序的前视图。(B)应用程序屏幕突出了心脏的一部分。对右侧(i)和左侧(ii)两侧血流正常的解释。红色箭头表示两侧之间Pox%的变化。(C)应用程序屏幕显示滑块，以改变参数，如心率和中风量， 及其对心输出量的影响。

理论框架

为了设计有效的基于模拟的教育(SBE)经验，NLN/杰弗里斯模拟理论（杰弗里斯，罗杰斯，亚当森，2015） 和国际临床模拟和学习护理协会(INACSL)的最佳实践的标准：模拟sm（2015）为设计和实现仿真技术提供了一个良好的框架和最佳实践指南。该框架允许护士教育工作者将自己的经验技术与教学方法进行集成并且连接起来， 通过这种方式来促进学生的学习。实施任何教育方法的成功都取决于在框架内确定 适当的结果，如“获得的知识、技能、参与者的满意度、批判性思维和自信”(Jeffries ， 2012 ， 第36 页)。随着AR智能手机应用程序等新技术的开发，该框 架促进了这些新发现整合到护理教育中。

方法

研究目的

本研究的目的是确定智能手机AR应用程序是否是护理 学生学习护理项目中所需的心力衰竭内容的有效工具。移动应用程序作为学习工具的开发可以为医疗保健教 育工作者提供一个具有成本效益的虚拟平台，作为传 统讲座或模拟格式的替代品。收集了用户满意度、可 用性、最有用的设计功能和改进建议。

研究问题

与观看有关心力衰竭视频讲座的护理学生相比，参 加智能手机心力衰竭课程的护理学生在心力衰竭方 面的知识得分是否更高？

与录制的视频讲座相比，参加智能手机的心衰AR课 的护理专业学生是否更喜欢使用AR应用课？

研究设计

本研究为准实验、前测后对照组设计，随机分配给各 组。实验组参加了通过自定节奏的智能手机AR应用程 序提供的关于心力衰竭的课程，而对照组则使用了传 统的关于相同心力衰竭内容的视频讲座。

同意

人权得到了缅因大学机构研究委员会批准的保护(UMRIC2018-12-14)。所有自愿参与的学生都签署了一 份同意书，描述了研究的所有方面。同意书中包括对 参与者权利的详细解释，包括对测试后获得的信息的 保密权，使用指定的数字收集数据，以及在任何时候 拒绝参与或退出而不受惩罚的权利。

样本

该研究采用了参加同一护理科学学士学位(BSN)课程的 第二学期初级护理学生的方便样本。所有研究参与者 之前在同一护理项目中都收到过相同的心力衰竭内容， 没有人有过使用智能手机AR应用心力衰竭的经验。最初的样本包括38名参与者。19名学生被随机分 配到对照组或实验组。对照组的5名参与者由于日程冲 突没有完成研究（见图2）。

干预措施

控制。对照组参与者(n14)观看了该研究的= 简短介绍视频，然后完成了心力衰竭评估(HFA)。对照组随后观看 了一名内容专家的30分钟的心力衰竭录音讲座。当讲 座完成时，对照组的参与者重复了相同的HFA。

实验。实验组参与者(n19)观看了一个特定的AR介绍视频= ，完成了与对照组相同的HFA，然后提供了一个iPhone-10预加载的智能手机AR应用程序10。在开始AR 课之前，每个参与者都被允许打开和操作智能手机的 AR应用程序，以获得熟悉程度，并澄清任何关于可操 作性的问题。然后，他们被要求使用智能手机AR应用 程序单独完成心力衰竭课程。实验组然后完成相同的HFA。此外，实验小组还完成了针对智能手机AR应用程 序的关于满意度、可用性、最有用的设计功能和改进 建议的调查问题。

数据收集过程。处理器提供了视频和书面说明，以 确保所有组的程序相同。所有研究参与者的数据都是 使用大学维护的安全链接收集的。对照组和实验组的 预测试数据都使用提供的iPad收集，安全链接嵌入到 设备上。数据收集还包括所有参与者完成前测和后测 的平均时间。

仪器

定量评估。在记录的讲座或智能手机AR应用程序中提 供的材料的定量数据是通过使用心力衰竭评估(HFA)的 测试前-测试后设计获得的。HFA是根据美国心脏协会

（2019年）的指导方针开发的，并利用了整个护理项 目的学习资源。这个41 个项目的仪器由34 个多项选择，6个所有选择的应用，和一个真理组成。HFA上的 每一个项目都使用布鲁姆的教育目标分类法进行标 记，其中5个项目在“记住”类别，19个项目在“理 解”类别，14个项目在“应用”类别，3个项目在“分 析”类别（布鲁姆、恩格尔哈特、弗斯特、希尔和克 拉斯沃尔，1956；克拉斯沃尔，2002）。每个正确的 回答得分为“1”，而不正确的回答得分为“0”。通过比较实验组和对照组的测试前和测试后反应的差异 来计算学习数据。然后比较对照组与实验组之间的差异。此外，HFA还被用于收集对于对照组和实验参与者的前测和后测的完成时间

图2 研究设计流程图

满意度和可用性评论。实验参与者被问及额外的满 意度和可用性调查问题，这些问题的重点是他们对智 能手机AR应用程序的体验和印象。该调查包括9个问 题，

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