四川大学华西医院
华西护理毕业后教育
人基于虚拟模拟的移动技术应用对护生学习成绩和认知负荷的影响：随机对照试验
The effects of a virtual simulation-based, mobile technology application on nursing students’ learning achievement and cognitive load:
Randomized controlled trial
文章讯息：
研究背景
虚拟模拟是一种基于移动应用程序（APP）和虚拟现实技术的创新教学方法，通过模拟真实医疗场景，为护生提供交互式、个性化的学习体验。其高仿真的场景设计和灵活的学习模式，能够突破时间和空间的限制，在避免对患者造成潜在风险的同时，为学生提供实时反馈、个性化指导以及更多试错机会，帮助学生巩固知识和技能，提升决策能力，增强临床实践的信心。然而，学生在模拟训练中常因交互性、操作复杂性和情绪压力导致认知负荷增加，影响学习效果。
认知负荷包含内在认知负荷、外在认知负荷和关联认知负荷三种类型。研究表明，通过优化学习设计、简化操作流程、提供实时反馈等方式，虚拟模拟能有效降低外在认知负荷，帮助学生专注于内在和关联认知负荷的处理。虚拟模拟在改善学习成果、减轻认知负荷方面具有显著优势。
基于上述背景，研究团队利用移动APP虚拟现实技术，针对给药和经鼻气管吸痰操作，设计了一套针对护生的虚拟模拟培训方案。本研究的假设为：与采用传统方法学习的护生相比，采用移动应用程序进行技能学习的护生会有更高的知识水平、技能表现，更高的满意度和更低的认知负荷水平。
研究方法
2.1研究设计
该研究为一项前瞻性、随机、双盲、对照研究。
2.2研究地点、对象和随机化
该研究招募了2018-2019学年入学的护生，且已获得伦理委员会的伦理批准。经样本量公式计算，结合失访等因素考虑，本研究所需样本量为96人。
纳入标准：受试者完成《护理学基础》、《护理实践基础》、《内外科护理学》三门课程并且自愿参与本研究。排除标准：已参加过临床实习、注册护士后继续教育课程或已辍学。通过在公告栏上张贴广告招募受试者。学生登记入组后，研究人员对其进行合格性筛选，然后安排其接受进一步指导。符合入选标准的受试者签署知情同意书后，按1:1比例随机分配到实验组和对照组。最终，本研究纳入100名有效受试者。
2.3 干预措施
两组护生均接受了由同一位研究人员主持的自我训练指导，时长40分钟。
实验组：护生采用基于虚拟仿真的移动学习APP进行学习。APP内容均来自文献，包含相关技能的循证在线指南。护生点击进入链接，即可启动学习。护生在APP上可选择不同的培训场景，进行多源感官刺激的交互式学习。APP设置交互预期时长，护生互动超过预期时长，APP会显示闪烁的“NEXT”按钮。护生如果未点击此按钮，会被阻止参加下一项培训活动。对重要信息（如医嘱），APP设置了超链接按钮，方便护生进行再次信息回顾与核查。
对照组：护生使用传统纸质材料，采用常规模拟方法进行学习。纸质材料涉及5个模拟场景，采用故事情节描写和对话形式，展现不同护理活动和技能。
2.4 结局指标与测量
2.4.1 一般资料
本研究收集的资料包括一般资料、知识水平评估、通过直接观察程序技能的技能表现和认知负荷量表。一般资料包含：年龄、性别、学制和入学年份。
2.4.2 知识水平评估
内容选自“注册护士执照考试教育数据库”的多项选择题。这些题目与经鼻气管吸痰和给药护理技能有关。两名护理师和一名临床导师组成小组，对题目进行审核。经删除争议性、相似性题目，以及区分指数低于0.4的题目，最终留下50个题目做为题库。
研究小组选择40个题目，进行干预前与干预后知识水平评估。其中，30个题目完全相同，10个题目不同。知识水平评估得分越高，反应学生获取的相关知识就越多，最高得分为100（每题2.5分）。
2.4.3 操作技能评估
评估表根据护士协会有关经鼻气管吸痰和给药的技能的指南进行制定。评估内容涉及六个领域：医疗访谈技能、健康评估技能、临床判断、组织/效率、咨询技能和职业素养，共41个题目，其中对经鼻气管吸痰的20个题目，给药21个题目。各技能评估用表内容效度指数均大于0.8。
2.4.4 认知负荷量表
认知负荷量表包含8个条目，其中5个条目测量外在认知负荷，3个条目测量内在认知负荷，所有条目采用6分Likert评分方案（1=非常不同意，6=非常同意）。量表两个维度的Cronbach’s α系数分别为0.85和0.86。
2.4.5 满意度
满意度包含两个条目：（1）您对技能表现的满意度如何？（2）您对学习过程的满意度如何？满意度评分采用9分评定量表：分为不满意（1-3分）、满意（4-6分）和非常满意（7-9分）3个等级。
2.5 数据收集
护生签署知情同意书后，会收到一个装有知识测试题以及随机分配信息的密封信封。护生分组完成学习，由临床带教老师在实验室对其进行考核。护生、主要研究人员和临床带教老师均不知晓护生的分组情况。在基线阶段，实验组和对照组的参与者完成知识水平评估的预测试。干预后，护生完成认知负荷量表、知识水平评估表，和技能评估等。
2.6 数据分析
本研究采用IBM® SPSS® 22.0版软件包对数据进行分析。采用独立样本t检验和单因素方差分析，对实验组与对照组的前测数据（基线）进行比较。采用独立样本t检验，从知识水平、技能表现及认知负荷等方面对实验组和对照组进行比较。
2.7 研究伦理
研究已获机构伦理审批。
研究结果
3.1 一般资料
研究对象的平均年龄为19.1±0.66岁。在100名研究对象中，46名为5年制护理专业（46%），54名为4年制护理专业（54%）。所有学生均为女性。各年龄组（F=2.16，p=0.121）或不同学年制之间（F=1.47，p=0.146）的基线数据无统计学差异。实验组和对照组的基线数据也无统计学差异（F=0.05，p=0.961）（表1）。
表1 不同组别干预前知识水平比较
3.2 干预方式对学习成绩的影响
干预后，两组的知识水平得分均有所提高：对照组的知识水平评估得分从69.3分提升至74.4分（t=-5.97，p<0.001），实验组的知识水平评估得分从69.4分提升至80.9分（t=-7.57，p<0.001）。干预后，实验组的知识水平评估得分高于对照组的知识水平评估得分（t=3.46，p<0.001）。此外，实验组在给药操作的技能评估平均得分（t=4.43，p<0.001）显著高于对照组。同样，实验组经鼻气管吸痰的技能评估平均得分显著高于对照组（t=3.75，p<0.001）（见表2）。
表2 两组各部分得分、效应量和检验效能的比较
给药和经鼻气管吸痰技能评估六个维度的情况也呈现出显著差异。除经鼻气管吸痰操作中组织/效率维度外（t=1.13，p=0.261），实验组在各维度的技能评估平均得分均高于对照组（p<0.05）（见表3）。
表3 两组在给药和经鼻气管吸痰方面的操作得分情况
3.3 干预方式对认知负荷和满意度的影响
实验组内在认知负荷（t=-5.29，p<0.001）和外在认知负荷（t=-6.55，p<0.001）评分均显著低于对照组。实验组的满意度得分显著高于对照组（t=3.91，p<0.001）（表2）。
结论
采用移动应用程序进行对临床护理技能学习，是一种具有创新性的教学方法。它让学习者能够随时随地获取各类教学资料，并提供交互式学习环境。本研究证实，精心设计的移动应用程序，能有效管控认知负荷。因此，建议将基于模拟的学习融入移动应用程序，以提升护生的临床学习效果，使他们在获取护理知识和提升技能操作方面更具有信心。
本研究以认知负荷理论为指导，基于移动应用程序（APP）技术构建虚拟仿真教学方案，探索其在降低学习者认知负荷及提升临床护理教学效果中的作用，研究结果可为优化护理教育实践提供了参考。
首先，本研究为解决临床技能训练的安全困境提供了参考路径。护理临床教学长期面临患者安全风险与操作机会受限的双重挑战，尤其在静脉给药、经鼻气管吸痰等高危操作中，操作失误可能直接危及患者安全。虚拟仿真技术通过构建可重复训练的数字化场景，使学习者在零风险环境中通过"试错-反馈"机制掌握关键操作节点，不仅有效提升技能熟练度，为其过渡至真实临床情境奠定心理与技术基础。
其次，本研究为解决医学教育的认知负荷难题提供了方法学启示，其干预中降低学习者负荷设计可供护理教育者参考：其一，在信息呈现层面，采用简洁界面设计与多模态交互，减少由信息冗余引发的外在认知负荷；其二，在知识建构层面，通过分步骤技能拆解与情境化任务设计，降低由操作复杂性产生的内在认知负荷。
此外，本研究也提示，虚拟仿真技术作为传统临床实践的补充工具，不仅能够夯实学习者基础操作能力，更可通过模拟复杂临床情境培养其高阶能力。未来临床护理教师可通过构建基于移动应用的临床护理虚拟模拟教育生态，通过多层次训练场景，培养兼具操作规范性与临床应变力的护理人才。
需要指出的是，本研究存在一定的局限性：其一，研究对象局限于单一院校护生群体，影响结论外推效度；其二，教学效果评估聚焦短期技能掌握，对培训效果的长期追踪有待完善；其三，虚拟教学系统的开发维护成本效益比仍需深入论证。今后，临床护理教育者可基于上述局限性开展后续研究，以进一步补充和完善相关证据。
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周钰红，硕士，助教
病区十一，第43护理单元
审核人：李俊英、符琰
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我们每迈出的每一步革新，都希望与您一路并肩同行。
护理部毕业后教育科
2020年3月19日
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