基于视频的教学方法与360°虚拟现实模块对医疗环境中个人防护装备使用能力及感染预防效果的评估：一项准实验研究 Abdullah Alharbi 和 Ghareeb Bahari

《Healthcare》：Evaluation of Video-Based Instruction and a 360° Virtual Reality Module on Personal Protective Equipment Competency and Infection Prevention in Healthcare Settings: A Quasi-Experimental Study Abdullah Alharbi and Ghareeb Bahari

　　**亮点**

**主要发现是什么？**
基于虚拟现实（VR）和视频的教学方法都显著提高了参与者在个人防护装备（PPE）使用方面的能力，有助于在临床环境中加强感染预防措施。基于VR的培训在干预后表现出略微更高的能力得分，并且与学习者自信心的提升和满意度增加相关，表明其有可能增强医疗工作者的准备工作，并促进安全的患者护理实践。

**主要发现的意义是什么？**
基于VR的学习作为一种补充培训策略，为提高感染预防和操作技能提供了额外的价值，从而支持患者安全及医疗工作者的准备状态。将VR与传统的培训方法相结合可能提高学习者的参与度，使他们更好地为安全有效的临床实践做好准备，从而改善医疗服务质量。

**摘要**

**背景：**
在临床环境中，使用个人防护装备（PPE）对于确保感染预防、医疗工作者的安全以及减少医疗相关的感染至关重要。创新的培训方法，如虚拟现实（VR），可能比传统的视频教学更能提高能力及临床准备状态，从而支持更安全的患者护理实践。

**方法：**
共有84名学生参与本研究，分为两组，每组42人。研究在沙特阿拉伯的一所公立大学进行。视频组观看了关于PPE操作程序的标准教育视频，而VR组则参与了一个13分钟的沉浸式360°培训模块。两组都在干预前后完成了评估，以衡量PPE使用能力。主要评估指标包括PPE知识问卷以及学习满意度和自我信心量表得分。数据分析使用SPSS软件完成。

**结果：**
两种教学方法都显著提高了与PPE相关的能力，有助于在临床环境中预防感染。VR组在干预后的得分略高于视频组（p < 0.001），且这种差异较大（Cohen’s d ≈ 0.87；部分η2 = 0.163），表明基于VR的教学方式相比传统视频学习具有实际优势。VR组的学习者报告了较高的满意度和自我信心，尽管这些与能力的提升没有显著关联。

**结论：**
基于VR和视频的培训都显著提高了PPE使用能力，有助于改善感染预防措施。VR显示出轻微的优势，并与高满意度和自信度相关，突显了其作为增强医疗工作者准备状态和患者安全有效培训方法的价值。

**1. 引言**
感染预防和控制是医疗实践中的关键能力领域，直接影响患者安全和护理质量。医疗相关的感染继续构成全球性的负担，导致住院时间延长、发病率增加和可预防的死亡率上升[1]。正确使用个人防护装备（PPE），包括正确佩戴和脱下手套、防护服、口罩和面罩，是防止病原体传播的标准预防措施的重要组成部分[2]。虽然PPE是对抗病原体的物理防护手段，但数字工具和人工智能在管理伴随疫情出现的“信息流行病”方面变得越来越重要，这些工具会影响医疗工作者的遵从性和感染预防策略[3]。PPE操作中的错误会同时危及患者和医疗工作者的安全，在COVID-19大流行期间，即使是受过培训的临床人员也出现了PPE使用违规的情况[4]。因此，在临床接触之前确保学习者掌握准确且临床适用的PPE使用能力对于加强感染预防措施和保护患者结果至关重要。

传统的操作技能教学方法，包括面对面的教师示范、模拟人体模型和视频教学，虽然具有价值，但在为学习者准备实际临床实践方面也存在局限性。尽管视频教学具有可访问性和成本效益，但它以被动、非交互的形式传递操作内容，可能限制学习者的参与度，并降低实现安全有效患者护理所需的技能转移[5]。从认知角度来看，当学习者在沉浸式和情境相关的环境中积极练习任务时，操作能力会得到提升，而这正是二维形式无法完全复制的条件[6]。虚拟现实（VR）是指一种由计算机生成的真实三维环境，用户可以在其中与模拟场景互动，通常使用头戴式显示器或其他技术设备。在医疗领域，VR允许对临床环境进行沉浸式、受控的模拟，支持体验式学习和治疗应用[7]。基于VR的培训通过提供沉浸式三维环境使学习者能够在安全标准化的环境中观察、练习和重复临床操作[8]。除了操作技能训练外，VR还被广泛应用于更广泛的临床领域，包括物理康复和心理健康干预。在康复中，VR有助于促进重复性的任务导向练习，从而促进运动恢复和功能改善[9]；在心理健康领域，它能够对焦虑症和创伤后应激障碍等进行受控暴露和治疗干预[10]。通过增强体验式学习和模拟真实的临床工作流程，VR有潜力提高临床准备状态，减少操作错误，并支持感染预防措施，从而改善医疗服务质量和患者安全结果[11]。

多项元分析的结果一致支持基于VR的模拟在多个护理能力领域中的有效性。研究人员综合了12项随机对照试验，发现VR显著提升了护理知识得分[12]。先前的研究也证实了这一点，指出使用低至中等沉浸度的短期自我指导课程最为有效[13]。其他研究进一步表明，VR不仅提升了理论知识，还提高了实践技能、技能保留和学习者的满意度[11]。此外，还有研究报道了整体护理能力的显著提升[14]；另一项针对769名护理学生的元分析也确认了基于VR的模拟在提升知识和临床技能方面的能力[15]。这些研究将VR视为护理教育中一种强有力的教学方式，同时承认研究设计、平台和结果测量方面的持续差异性。

**2. 材料与方法**
**2.1. 研究设计与设置**
本研究采用了准实验性的前后测设计，设置了两个平行的培训组，以评估基于VR的教学对临床实践中PPE使用能力的影响。参与者被分配到基于视频或基于VR的培训组。两组在干预前（前测）和干预后立即（后测）都完成了相同的评估，以衡量临床相关知识和准备状态的变化。研究在一个公立大学的护理本科项目中进行，该项目旨在为学生准备临床实践。课程包括八个学术学期，随后是一年的临床实习，将理论教学与基本护理技能、感染预防和患者安全的实践培训相结合。学生通过课堂教学、基于模拟的技能实验室和监督下的临床实习来了解标准预防措施和适当的PPE使用方法，确保符合医疗系统要求和安全患者护理实践。

**2.2. 抽样过程**
样本来自该项目的选定的护理课程中的本科护理学生，代表了未来的医疗从业者。参与者被均匀分配到基于视频的培训组或基于VR的培训组。只有注册护理项目且未接受过正式PPE操作培训的学生才有资格参加，以确保能够评估与其感染预防相关的基线能力。参与要求包括参与基于实验室的学习和VR培训课程，这些课程旨在模拟临床实践。排除对VR环境不耐受的学生（如严重晕动症或头晕），以确保培训的安全性和可行性。样本量估计使用G*Power 3.1公式进行独立样本t检验。假设效应量中等（d = 0.50）、显著性水平α = 0.05、功效值0.80以及单尾检验，分析表明至少需要102名参与者（每组51名）。但由于研究期间的课程注册人数有限，最终样本为84名学生（每组42名）。

**2.3. 培训程序**
**共同教学内容**
作为常规课程活动的一部分，所有参与者首先参加了一个关于PPE的标准理论讲座。讲座持续约30分钟，对所有参与者相同，作为研究干预前的背景教学。表1列出了讲座涵盖的主题。
**VR组**：VR组通过一个沉浸式的360° VR教学模块接受培训，而对照组则通过一个标准教育视频学习相同的PPE操作程序。
**视频教学组**：被分配到视频培训组的参与者观看了一个标准教育视频，该视频展示了符合临床实践感染预防指南的正确PPE操作程序。视频展示了与VR模块相同的PPE佩戴和脱卸顺序，确保两种教学方式内容的一致性。它说明了正确的PPE应用和移除顺序，包括手部卫生、防护服穿着、口罩佩戴、手套使用、安全移除技术以及防止病原体传播所需的适当处置程序。与VR培训不同，视频是通过传统屏幕传输的，没有互动或沉浸式元素，限制了体验式学习的机会。没有额外的教师示范或动手实践，反映了医疗培训中常用的被动学习方式。除了传递方式外，教育内容、学习目标和持续时间在两组之间都是标准化的，以确保培训效果的可比性。

**2.4. 工具**
**PPE知识问卷**：PPE知识评估使用了一个为此研究专门开发的15项多项选择题问卷。问卷题目基于疾病控制与预防中心（Centers for Disease Control and Prevention）发布的PPE使用指南，涵盖了正确佩戴和脱下PPE的操作步骤。该工具旨在评估参与者对个人防护装备（PPE）使用关键方面的了解，包括正确穿戴和脱下的顺序、适当的手部卫生习惯、正确的口罩处理方法以及污染预防原则。内容有效性通过专家审查进行了定性评估。两位感染控制专家评价了各项内容的清晰度、可读性和易懂性，并根据他们的反馈对表述进行了微调，以提高理解难度。该量表每项只有一项正确答案，总分为0到15分，分数越高表示对PPE的了解程度越深。内部一致性使用Kuder–Richardson Formula 20（KR-20）进行评估，这是适用于二分项的可靠性系数。VR组和视频组的KR-20值分别为0.861和0.822。由于这项特定工具未评估项目层面的心理测量 properties（如难度和区分度指数），因此可能限制了支持其测量特性的证据深度。

2.4.2 学习满意度与自信心
学习满意度与自信心通过国家护理联盟开发的“学生学习满意度和自信心量表”进行测量 [https://shorturl.at/sFOnU（2025年8月30日访问）。该量表包含13个项目，分为两个子量表：学习体验满意度（5个项目）和学习自信心（8个项目）。回答采用5点李克特量表进行评分，从1（强烈不同意）到5（强烈同意），分数越高表示满意度和自信心越强。该量表表现出极好的内部一致性，Cronbach’s alpha值分别为0.94（满意度）和0.87（自信心）。在本研究中，该量表仅用于VR组，因为其项目专门针对基于模拟的学习情境设计。

2.5 数据收集程序
数据是在精心设计的实验室培训课程中收集的，这些课程旨在模拟临床学习环境。在干预之前，两组参与者都完成了一份PPE能力问卷，以确定与感染预防相关的基线知识（预测试）。教学课程结束后，使用相同的量表来评估干预后的能力（后测试）。除了能力评估外，VR组的参与者还完成了“学习满意度与自信心量表”，以评估他们对临床应用的准备程度和培训效果。所有回答都使用编码标识符匿名收集，以确保保密性并符合研究和伦理标准。

2.6 数据分析
数据分析使用SPSS（v. 30；IBM公司，纽约州阿蒙克）进行。在进行分析之前，检查了数据中的缺失值、异常值和正态性。未发现缺失数据，通过审查数据分布和识别极端值来评估潜在的异常值。使用Shapiro–Wilk检验评估正态性，结果显示没有显著偏差（p > 0.05）。描述性统计用于总结人口统计特征和预测试及后测试分数。独立样本t检验用于评估由二元人口统计特征定义的组间干预后结果的差异（例如性别）。皮尔逊相关系数用于评估连续变量之间的关联，包括年龄、满意度、自信心以及基于视频和VR的教学措施。配对t检验用于检查每组内预测试和后测试分数的差异。此外，还进行了协方差分析（ANCOVA），以控制性别和预测试分数的情况下，比较基于视频和VR的教学组之间的后测试PPE知识分数。显著性值为p < 0.05。

3. 结果
3.1 参与者特征
本研究包括84名20至22岁的男女护理学生。一些参与者参加了护理基础课程，而大多数参与者参加了感染控制课程。在基于视频的教学组中，平均预测试得分为5.79（标准差=1.76；范围3-10）。干预后，平均后测试得分为12.67（标准差=1.03；范围11-15），表明学生在基于视频的教学后知识有所提高。同样，在基于VR的教学组中，平均预测试得分为5.83（标准差=1.99；范围3-10）。VR干预后，平均后测试得分为13.55（标准差=0.99；范围11-15），表明学生在基于VR的学习体验后知识有所提高。更多细节，包括满意度和自信水平，见表2。

3.2 组间基线和干预后特征
基线分析显示年龄与研究组之间没有显著关联（基于视频的组：p = 0.761；基于VR的组：p = 0.33），表明干预前两组具有可比性。性别在基于视频的组中存在显著差异（p = 0.03），但在基于VR的组中不存在显著差异（p = 0.30）（见表3）。干预后，年龄与组之间仍无显著关联（基于视频的组：p = 0.107；基于VR的组：p = 0.67）。然而，性别差异仅在基于视频的组中显著（p = 0.04），而在基于VR的组中不显著（p = 0.25）。仅对基于VR的教学组的学生的满意度（p = 0.22）和自信心（p = 0.16）与知识结果无显著关联。表4提供了更多细节。

3.3 组内和组间比较
如表5所示，配对t检验分析显示，两种教学方法在干预后均显著提高了知识分数。在基于视频的教学组中，平均知识分数从预测试的5.79（标准差=1.76）提高到后测试的12.67（标准差=1.03），差异显著（t(41) = ?24.10，p < 0.001）。同样，在基于VR的教学组中，平均分数从预测试的5.83（标准差=1.99）提高到后测试的13.55（标准差=0.99），差异也显著（t(41) = ?22.17，p < 0.001）。这些发现表明，两种教学方法都显著增强了学生对PPE程序的了解，且基于VR的教学组的后测试分数略高于基于视频的教学组。

3.4 基于VR的学习体验的满意度和自信心
表7展示了基于VR的教学组中参与者的满意度和自信心描述性及相关统计数据，反映了他们对培训效果和临床准备程度的感知。分析仅限于干预后的数据，以评估沉浸式培训对临床应用准备程度的影响。参与者报告了较高的满意度（平均值=22.57，标准差=1.25；范围19-25）和自信心（平均值=35.54，标准差=2.06；范围31-40），表明他们积极接受VR作为感染预防培训的方法。然而，满意度、自信心与干预后能力分数之间没有显著关联（p > 0.05），这表明感知到的信心可能并不直接对应于可测量的能力提升。

4. 讨论
本研究考察了基于VR的教学与基于视频的教学在提高PPE知识方面的有效性。总体而言，结果显示两种教学方法都显著提高了参与者的知识水平，且基于VR的组的后测试分数略高。这些结果表明，技术增强的学习方法在支持护理教育方面发挥了重要作用，特别是在感染预防和临床程序方面[21]。发现基于VR的教学与传统方法相当或略优于传统方法的结果与更广泛的学术辩论一致，即数字干预是否能产生与传统面对面教学相当或更好的效果[22]。先前的研究还报告称，数字学习方法可以提高学习者在医疗教育中的参与度和知识获取[18]。此外，技术通过允许学习者与真实的临床环境互动，支持体验式学习[23]。

表2中的结果表明，两种教学方法均提高了参与者对PPE程序的了解。基于视频的教学组中的参与者后测试分数明显高于预测试分数，证实了基于视频的学习是传递临床教育和演示程序技能的有效策略[24]。教育视频允许反复观察临床实践，从而强化理论知识并提高对逐步程序的理解[25,26]。然而，基于VR的组后的测试分数略高于基于视频的组。这可能归因于沉浸式360°格式，它提供了更好的视角和更强的空间存在感，相较于传统视频，这种沉浸式观看可能有助于更清晰地可视化程序和临床动作的顺序，从而增强理解和记忆[27,28]。

基线分析显示年龄与研究组之间没有显著关联，表明干预前两组参与者具有可比性。这种组间相似性增强了研究结果的可靠性，表明观察到的知识提升很可能是由于教学方法而非人口统计差异所致。尽管在基于视频的组中发现了性别差异，但这些差异与VR组的学习结果无关。先前的研究也表明，年龄和性别等人口统计因素对模拟教育中的学习结果影响有限[28]。VR组的满意度和自信心与后测试分数之间也无显著关联，这表明尽管学生可能在基于VR的学习后感到满意和自信，但这些主观感知并不总是反映客观的学习成果[29]。

配对t检验结果显示，干预后两组知识分数均有显著提升。这些发现表明，基于视频和VR的教学都是有效教授PPE程序的方法。基于视频的教学长期以来一直被用作护理教育中展示临床技能和强化理论概念的实用且可访问的方法[24]。然而，ANCOVA测试显示VR组的进步更大，这表明沉浸式技术提供了额外的学习优势[8]。在本研究中，这些优势可能与VR格式有关，它提供了增强的空间存在感、更高的注意力参与度，以及更直观的程序流程理解。基于VR的教学组的参与者在学习体验后报告了高水平的满意度和自信心。沉浸式学习技术积极影响了参与者对其学习环境的看法及其执行临床程序的准备程度[30,31]。基于VR的教学通常创造吸引人且互动性强的学习体验，增加了学习过程的 motivation 和兴趣[32]。能够在真实环境中可视化程序也可能增强对临床任务的信心[18]。尽管有这些积极认知，但满意度、自信与知识分数之间没有显著关联。这表明，虽然学生可能喜欢VR学习体验并感到更有信心，但这些感知并不一定转化为更高的可测量学习成果。在其他基于模拟的教育研究中也有类似发现，其中满意度和信心是重要的教育成果，但并不总是与学术表现强烈相关[33]。

与全球文献相比，我们的发现与研究表明VR可以增强护理教育的学习成果和参与度的研究一致[34]。然而，与报告显著优势的研究不同，本研究仅发现VR教学相比基于视频的教学有轻微的优势。这种差异可能与沉浸度水平、教学设计或学习者对数字技术的先前接触程度有关。未来的研究应探讨不同沉浸程度、VR硬件配置和交互性对学习成果的影响，因为这些因素可能影响培训效果，并有助于为基于VR的医疗教育建立标准化的技术基准。一些文献也质疑，当更简单的方法能够提供相似的知识时，VR所带来的额外成本和复杂性是否合理。在这种情况下，需要进行正式的经济评估，以确定VR所带来的能力提升是否能够证明其额外的财务和技术要求的合理性。总体而言，目前的发现支持将VR与传统教学方法结合使用。

4.1 研究局限性
本研究存在若干局限性。首先，准实验设计限制了因果推断的准确性。未来的研究应采用随机临床试验来减少选择偏差，并加强VR培训与能力提升之间的关联。其次，仅从一个机构选取样本限制了研究的普遍性。涉及不同学生群体和从业医疗专业人员的多中心研究将提高研究结果的外部有效性。第三，该研究仅评估了干预后的即时效果。如果包括后续评估（例如3个月或6个月后），将能够提供关于VR培训所教授的防护装备（PPE）技能随时间保持情况的关键证据。第四，当前研究的样本量未能达到事先进行的功效分析所确定的水平，因此可能不足以检测组间差异。然而，方差分析（ANOVA）结果显示，VR培训具有统计学上的显著优势，并且效应量较大。因此，这些发现应在当前研究背景下被理解为有效的，但对其普遍性和精确性应持谨慎态度。尽管观察到的效果表明VR培训可能具有优势，但仍需要更大规模、更多样化的样本和更广泛的结果测量方法来确认和扩展这些发现，而不仅仅是验证其有效性。

此外，由于该工具的模拟特性，满意度和自信心仅在VR组中进行了评估，这阻碍了不同组间学习体验的直接比较。此外，关于满意度、自信心与能力提升之间关联的探索性分析可能由于样本量不足而不够有力；因此，未发现统计学上的显著关系时应谨慎解读。另一个重要限制是将结果评估仅限于基于知识的问卷调查，而没有直接观察参与者的实际操作表现。尽管研究结果表明参与者对穿戴和脱卸防护装备的程序有了更好的理解，但这些知识如何转化为正确的临床实践仍不清楚。未来的研究应结合临床或受控环境中的观察性和模拟性评估，以评估虚拟培训到实际操作中的技能转移情况，并提供更全面的能力衡量标准。

4.2 研究意义和未来方向
本研究的发现突显了将创新培训策略（如VR）整合到医疗教育中的潜在价值，以增强防护装备使用能力和感染预防实践。VR和基于视频的方法都显著提高了能力水平，表明数字培训工具可以有效支持临床环境中的感染控制。然而，VR带来的略微更大的提升以及较高的满意度和自信心表明，沉浸式培训可能增强临床表现相关的参与度和体验式学习。因此，将VR模拟与传统的培训方法结合使用可以改善程序理解，提升员工准备度，并有助于在实际医疗环境中提供更安全的患者护理。从实际角度来看，未来的培训计划应考虑采用混合多模式的方法，结合基于视频的教学、VR模拟和动手实践。这样的方法可以发挥每种方式的互补优势，促进能力发展、技能保留和整个医疗团队的准备度。

从医疗管理和实施的角度来看，提高防护装备使用的能力和信心对于确保有效的感染预防和保障患者及医护人员的安全至关重要。基于VR的培训可以通过让学习者在模拟的、无风险的环境中参与真实场景，帮助弥合理论教学与临床实践之间的差距。未来的研究应考察基于VR的培训对技能表现、知识保留和临床行为的长期影响，以及其与其他模拟方法的比较效果。研究还应探讨将基于VR的培训纳入常规医疗教育和机构培训计划的可能性，并评估在不同临床环境中的技术障碍和实施挑战。此外，医疗教育者和管理者在整合VR技术时，应考虑可行性、成本效益和系统准备情况，以确保可持续的实施和对医疗提供及患者安全的最佳影响。

5. 结论
本研究的发现表明，数字培训工具可以有效支持医疗教育和临床实践，其中基于VR的培训在提升防护装备使用能力方面相比基于视频的教学表现更为显著。VR使学习者能够在模拟的临床环境中观察和重复操作步骤，有助于培养感染预防能力和遵守安全规程的意识。尽管VR培训相比基于视频的教学仅具有边际优势，但其较高的成本和技术要求需要加以考虑，未来需要开展包含正式成本效益分析的研究来指导实施决策。此外，VR作为一种有价值的补充培训策略，尤其在临床实习或动手实践机会有限的情况下，对于感染预防和控制尤为重要。建议进一步开展干预性研究，以评估VR对临床表现、知识保留和医疗团队准备度的影响，以及其在改善患者安全结果方面的作用。