教育技术正在改变我们今天的学习方式，其目的是最终改善教育[gydF4y2Ba 1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 2gydF4y2Ba]。将教育技术添加到课程中需要在知情的、基于证据的研究的指导下发展和指导。教育技术包括虚拟现实(VR)、增强现实(AR)和混合现实(MR)等教学软件，统称为沉浸式技术[gydF4y2Ba 3.gydF4y2Ba]。沉浸式技术应围绕有效的教学方法建立，提供适当的学习方法和学习成果[gydF4y2Ba 4gydF4y2Ba]。沉浸式技术被认为提供了基于建构主义理论和体验式学习的教学法，创造了一种环境，帮助视觉学习者，使学生能够在实践中学习，发展创造力，并增加对无形概念的理解[gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba]。欧洲医学教育协会先前发表了关于医学教育中的电子学习的指南:“因此，有效的医学电子学习的设计需要反映现实世界实践的动态和细节，并提供有效的学习机会”[gydF4y2Ba 6gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

沉浸式技术被定义为提供感官刺激的设备，以提供与计算机生成的世界互动的现实感和沉浸感[gydF4y2Ba 7gydF4y2Ba]。VR是一种允许用户实时探索和操纵计算机生成的真实或人工3D多媒体感官环境的技术。它可以追溯到1956年，当时电影摄影师莫顿·海利格(Morton Heilig)发明了gydF4y2Ba 的SensoramagydF4y2Ba这是一种展示盒，最初用于好莱坞电影行业的背景场景。这是第一个被开发的头戴式显示器。20世纪60年代中期，美国计算机科学家伊万·萨瑟兰(Ivan Sutherland)进一步发展了虚拟现实的概念。他描述了gydF4y2Ba 终极展示gydF4y2Ba，一个可以模拟现实的虚拟现实系统[gydF4y2Ba 8gydF4y2Ba]，他的论文描述了当今VR使用的基础核心概念。由于用于描述虚拟现实的术语各不相同，我们可以将虚拟现实描述为“个人电脑、头显和跟踪传感器等硬件的集合，以及提供沉浸式体验的软件”[gydF4y2Ba 9gydF4y2Ba]。相比之下，AR是一种现实世界环境的交互式体验，其中驻留在现实世界中的对象是真实的gydF4y2Ba 增强gydF4y2Ba通过计算机生成的感知信息。从历史上看，AR的发展始于20世纪60年代;然而，术语gydF4y2Ba 基于“增大化现实”技术gydF4y2Ba直到1990年才成立。虽然VR和AR在技术上有很多共同点，但主要的区别在于AR并没有构建一个完全人工的环境，而是简单地将计算机生成的图像叠加到现实世界的图像上。因此，它使用的机器可以看到周围环境的物理视图，但可以通过虚拟图像增强[gydF4y2Ba 10gydF4y2Ba]。最后，MR是真实世界和虚拟世界的融合，以产生物理和数字对象共存并实时交互的新环境和可视化[gydF4y2Ba 11gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

迄今为止，除了展示VR, AR和MR技术在医疗，护理和助产教育中的好处外，还有大量出版物详细介绍了沉浸式工具的开发和实施[gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba-gydF4y2Ba 17gydF4y2Ba]。这项技术被认为在学习过程中提供了更多的参与和理解，加上反馈机制和不同难度水平的设计能力[gydF4y2Ba 5gydF4y2Ba]。此外，它还有助于在没有人身伤害风险的情况下进行练习，并有助于培养专业技能和团队合作[gydF4y2Ba 18gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 19gydF4y2Ba]。然而，关于这些创新教育工具的学习成果的证据缺乏。gydF4y2Ba

正如数字健康教育协作所概述的那样，需要一个强有力的证据基础来指导沉浸式教育工具的开发，以使学习目标和成果符合国家和国际标准[gydF4y2Ba 20.gydF4y2Ba]。越来越多的系统综述记录了VR、AR和MR的使用、应用和有效性，以努力建立一个用于医学教育的循证研究网络。然而，结果喜忧参半;包括对AR在医学教育中的有效性进行的系统审查，发现没有足够的证据建议将其纳入课程。类似地，另一篇评论研究了医学教育中使用的严肃游戏，发现有适度的证据支持使用沉浸式技术，并指出它不应该取代传统的学习工具[gydF4y2Ba 21gydF4y2Ba-gydF4y2Ba 25gydF4y2Ba]。沉浸式技术主要用作复杂主题(如解剖学和胚胎学)的教育工具，被认为可以增强学习体验[gydF4y2Ba 26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 27gydF4y2Ba]。与传统的教学工具(如2D教学演示)相比，VR、AR和MR在传授知识和增强学习体验方面是否同样有效?gydF4y2Ba

因此，本系统综述的目的是评估与传统学习方式相比，VR、AR和MR在医学、护理和助产教育3个卫生保健学生学科中的学习效果。学习成果包括知识、技能发展和学生的学习感知，包括学习满意度和自信心，以及参与和激励因素。gydF4y2Ba

对现有的科学文献进行了系统的回顾，以评估将VR、AR和MR作为教育工具与传统学习方式在临床前大学教育中应用于医学、护理和助产学学生的学习结果。该评价方案已于2020年4月在普洛斯彼罗(国际前瞻性系统评价登记册)注册(CRD42020154598)。检索结果是根据PRISMA(系统评价和荟萃分析的首选报告项目)指南[gydF4y2Ba 28gydF4y2Ba]和Cochrane协作指南[gydF4y2Ba 29gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

入选标准基于人群、干预、比较和结局标准。本综述选择的人群包括参加三个教育学科的临床前大学生:医学、护理或助产学课程。采用VR、AR或MR技术与对照方法进行比较的随机对照试验(rct)被纳入。由于围绕VR应用的定义的异质性，我们限制了包括需要耳机的交互式3D模型，虚拟患者(vp)或VR学习环境。主要结果包括学习经验的知识和参考，包括敬业度、满意度和感知学习经验。仅纳入以英文发表的研究。gydF4y2Ba

由于广泛使用各种术语来描述VR、AR和MR以及围绕它们在卫生保健学生教育中的使用的技术，因此进行了大规模的搜索。以下方法被用来确定纳入系统评价的实证研究。我们对英文全文发表的文章进行了全面的计算机数据库检索。仅纳入了使用VR、AR或MR技术与传统学习模式进行比较的评估学习结果的随机对照试验。这样做的原因是，我们希望将沉浸式技术的学习成果与传统学习成果进行比较，包括知识和学习者体验。随机对照试验的基本研究设计需要一个对照组和一个干预组;因此，我们在本综述中选择了这些类型的研究。以预设的查册字词进行查册(gydF4y2Ba 多媒体附录1gydF4y2Ba)，使用以下电子数据库:PubMed, Embase, Web of Science, CINAHL和ERIC。包括医学主题标题术语gydF4y2Ba 虚拟现实gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 增强现实gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 教育技术gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 成像gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 三维gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 教育gydF4y2Ba,gydF4y2Ba 教学材料gydF4y2Ba．使用布尔运算符连接搜索项gydF4y2Ba 和gydF4y2Ba和gydF4y2Ba 或gydF4y2Ba获取所有相关文章建议。最近一次搜索是在2021年3月8日进行的。gydF4y2Ba

将数据库下载到EndNote参考管理软件(Clarivate Analytics)中，记录引用并识别重复。创建了一个电子表格来记录决策和评论。文章筛选由2名研究人员(GR和SC)采用非盲法、标准化方法(独立和平行)进行。根据先前描述的纳入和排除标准，对来自电子数据库的研究的标题和摘要进行审查。随后，根据所描述的纳入和排除标准，对最初筛选过程中纳入的文章的全文进行审查，以确定其是否合格。意见分歧通过审稿人之间的对话得到解决。搜索策略的逐步算法示意图见gydF4y2Ba 图1gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

使用Microsoft Excel建立数据提取表，分为三类:(1)研究识别，(2)学习成果分析，(3)研究设计。第一部分包括书目信息、研究的原籍国和参与者的人口统计描述。第二部分研究了与教学策略、技术之间的关系和学习目标相关的学习成果。第三部分评估研究设计的方法学质量。gydF4y2Ba

我们采用医学教育研究质量评价工具(MERSQI)评价随机对照试验的研究设计[gydF4y2Ba 30.gydF4y2Ba]。MERSQI分为几个领域，包括研究设计、抽样、数据类型、有效性、数据分析和结果的评估。学习成果是基于Kirkpatrick和Kirkpatrick [gydF4y2Ba 31gydF4y2Ba]，该研究采用了一个使用4级模型来评估教育有效性的构建框架。第一个层次描述了参与者对学习体验的感知;知识、技能和态度变化在第二级进行评估;行为的改变在第三个层面进行评估;医疗保健或患者结果的变化在第四个层次进行评估。gydF4y2Ba

对纳入的学习成果研究报告的结果进行了叙述性回顾。最后纳入研究的数据不允许进行正式的荟萃分析，因为考虑到所陈述的研究问题和使用不同的技术和教育主题，这些研究不够同质。gydF4y2Ba

我们从主数据库中检索到15627篇文章。去除重复后，有86.63%(13538 / 15627)的文章可供摘要评审。摘要被筛选，在13538篇文章中，179篇(1.32%)被保留为全文综述。在这179篇文章中，150篇(83.8%)被排除，剩下29篇(16.2%)完整论文被纳入研究。研究选择过程的详细信息显示在gydF4y2Ba 图1gydF4y2Ba．本综述共纳入29项RCT研究(N=2722)。所有研究均在近10年内进行，其中大部分研究(18/29,62%)发表于近3年内。gydF4y2Ba

总共有2722名学生参加了29项随机对照试验。29篇文献中，19篇(66%)纳入医学生(1706/2722,62.67%)，8篇(28%)纳入护生(727/2722,26.71%)，无一篇文献涉及助产学学生。大约7%(2/29)的研究包括医学和护理学生(289/2722,10.62%)。用于测试沉浸式技术的学科包括:解剖学、基础临床和病史记录技能、神经病学、呼吸医学、急症医学、皮肤病学、沟通技巧、内科和急诊医学。完整的随机对照试验列表，基本的人口统计细节，以及本综述中包含的沉浸式技术应用概述在gydF4y2Ba 表1gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

大约76%(22/29)的作者使用VR应用程序，其中包括虚拟模拟场景和副总裁。大约17%(5/29)的文章使用了AR应用程序，其中包括使用微软HoloLens耳机和手机应用程序。有7%(2/29)的研究使用MR。gydF4y2Ba

在检索到的29篇文章中，28篇(97%)来自高收入国家，1篇(3%)来自中高收入国家。大多数研究来自美国(6/ 29,21%)和德国(6/ 29,21%)，其次是新加坡(3/ 29,10%)、加拿大(2/ 29,7%)、挪威(2/ 29,7%)、台湾(2/ 29,7%)、澳大利亚(1/ 29,3%)、法国(1/ 29,3%)、荷兰(1/ 29,3%)、新西兰(1/ 29,3%)、葡萄牙(1/ 29,3%)、斯洛文尼亚(1/ 29,3%)、瑞士(1/ 29,3%)、泰国(1/ 29,3%)和土耳其(1/ 29,3%)。gydF4y2Ba

所有研究都报告了学习结果，包括知识和参与者学习经验的结果。通过多项选择题测试、单一最佳答案测试、一般临床知识测试、开放式测试或客观结构化临床检查来评估知识。在29项研究中，有12项(41%)研究使用多项选择题测试来评估知识。大约31%(9/29)的研究通过一般临床知识测试来评估知识，这些测试使用了各种有效的问卷，如马斯特里赫特模拟患者评估问卷和对贫困态度量表问卷[gydF4y2Ba 39gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 56gydF4y2Ba]。大约10%(3/29)的研究使用开放式考题来评估知识。大约3%(1/29)的研究通过客观结构化的临床检查来评估知识。在29项研究中，1项(3%)通过单一最佳答案测试评估知识，1项(3%)通过跨专业技能评估，1项(3%)没有指定评估测试的类型。大约90%(26/29)的研究报告了对所使用技术的满意度、态度、看法、意见和一般事实。学习经历以各种方式进行评估，包括对满意度、参与度和感知学习结果的验证和非验证工具。大约3%(1/29)的研究使用心理测量测试来评估学习经验[gydF4y2Ba 33gydF4y2Ba]。另一项研究测量了干预前后的唾液皮质醇水平，以评估通过真实的模拟患者或虚拟的模拟患者传递坏消息是否会引起相同的心理压力[gydF4y2Ba 56gydF4y2Ba]。大约66%(19/29)的研究使用经过验证的量表来评估学习经验，即内在动机量表[gydF4y2Ba 57gydF4y2Ba]、一般自我效能感量表、模拟学习者满意度量表[gydF4y2Ba 36gydF4y2Ba]和诊断性思维量表[gydF4y2Ba 51gydF4y2Ba]。本综述中随机对照试验中使用的有效量表的完整列表见gydF4y2Ba 多媒体附录2gydF4y2Ba［gydF4y2Ba 26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 34gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 36gydF4y2Ba-gydF4y2Ba 38gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 41gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 42gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 45gydF4y2Ba-gydF4y2Ba 49gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 51gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 54gydF4y2Ba-gydF4y2Ba 58gydF4y2Ba]。大约7%(2/29)的研究报告了行为作为结果，但没有一项研究报告了患者或医疗保健结果[gydF4y2Ba 51gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 56gydF4y2Ba]。只有3%(1/29)的研究报告了不良健康结局作为次要结局的一部分[gydF4y2Ba 42gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

MERSQI量表评分范围为10 ~ 15分，平均评分为12.64分(SD 1.6)。中位数为12.5，众数为13.5。平均(SD)域和项目得分见gydF4y2Ba 多媒体附录3gydF4y2Ba．研究设计(平均值1,SD 0)、数据分析(平均值0.7,SD 0.46)和结果(平均值0.6,SD 0.21)的平均域得分最高。得分最低的领域包括数据类型(平均值0.5,SD 0)、抽样(平均值0.3,SD 0.15)和评估工具的有效性(平均值0.3,SD 0.27)。所有文章均采用随机对照试验(29/ 29,100%)的研究设计，这意味着所有研究都在该领域获得了最高分。gydF4y2Ba

在29项研究中，1项(3%)为双中心RCT，其余28项(97%)为单中心RCT。参与者应答率方面，93%(27/29)的研究应答率较高，达到75%。gydF4y2Ba

在所有研究中，作者均根据MERSQI [gydF4y2Ba 59gydF4y2Ba]。关于评估工具的有效性，66%(19/29)的研究使用经过验证的工具和量表来评估学习成果，包括满意度、自我效能感、参与度和对学习经验的感知。gydF4y2Ba

最后，根据Kirkpatrick [gydF4y2Ba 31gydF4y2Ba在MERSQI量表中，97%(28/29)的研究将知识作为主要结局，62%(18/29)的研究使用了学习前和学习后的经验知识评估。gydF4y2Ba

本系统综述的目的是评估当前沉浸式技术在大学医学、助产学和护理教育中的教育作用，并与传统学习方式进行比较。其次，本综述评估了VR、AR和MR的相关学习成果及其评估方式。本综述共选取了29项随机对照试验。本研究的主要发现表明，与传统学习方式相比，在医疗保健学生教育中使用VR, AR或MR时，知识获得是相等的。此外，VR、AR和MR基于本综述中包括的研究的次要结果提供了增强的学习体验[gydF4y2Ba 12gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 26gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 33gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 36gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 38gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 40gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 45gydF4y2Ba]。这支持了目前的证据，即沉浸式教育技术是医学和护理临床前大学教育中有用和有价值的学习工具。最常见的沉浸式技术是VR。VR的使用受到青睐，部分原因可能是成本效益高的3D软件和基于网络的材料广泛可用，可用于开发解剖工具[gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 60gydF4y2Ba]。比较者出现在每项研究中，范围从2D教学演示到教科书。检索到的所有研究均涉及临床前大学教育的医学和护理专业学生。有趣的是，没有涉及助产学学生的研究。虽然文献中有涉及助产学学生和沉浸式技术的研究，但本综述未发现该领域的随机对照试验。gydF4y2Ba

MERSQI工具提供了一种标准化的方法来评估本综述中纳入的研究的方法学质量[gydF4y2Ba 59gydF4y2Ba]，这为这些研究提供了中等水平的证据。MERSQI工具还允许我们清晰地对随机对照试验的学习结果进行分类，将知识确定为最常见的主要结果。次要结果被确定，包括与学习者体验相关的态度和意见(即满意度、自我效能感、参与度和对学习体验的感知)。所有的研究都是在中高收入或高收入国家进行的，这可能是因为有更多的资金来支持购买这类设备。纳入本综述的文章均发表于过去10年内，其中大多数(19/ 29,66 %)发表于过去3年内。这凸显了最近在临床前大学医学和护理教育中使用沉浸式技术的兴趣上升。国际数据公司预测，到2023年，VR头显的出货量将达到3670万台[gydF4y2Ba 61gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

解剖学是使用沉浸式技术教授的最常见的主题，这可能是因为沉浸式技术能够增强对无法可视化的复杂身体过程的理解[gydF4y2Ba 24gydF4y2Ba]。解剖学和胚胎学等学科要求学生将2D图像转换为3D概念，这对于那些难以将图像可视化的人来说可能是一个认知挑战[gydF4y2Ba 62gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 63gydF4y2Ba]。学生也可能在心里不准确地旋转复杂的结构，让大脑去填补任何缺失的结构的空白。gydF4y2Ba 64gydF4y2Ba]。将沉浸式技术作为一种教育工具的引入，可以自动使学生的这一过程标准化，并增强对某些学科(如解剖学和胚胎学)的理解。同样，助产教育需要理解复杂的概念，如子宫内胎儿的发育。因此，这将是未来研究比较传统学习工具与沉浸式技术的一个重要领域。gydF4y2Ba

本综述中41%(12/29)的研究发展为副总裁。副校长在学习护理和医学教育的基本临床技能方面发挥着关键作用。此外，他们在一个安全的空间里创造了一个重复练习的环境，而不会对患者造成伤害[gydF4y2Ba 65gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 66gydF4y2Ba]。传统上，临床教育依赖于对活着的病人进行诊断、治疗和程序技能的实践。由于医学的快节奏，繁忙病房的临床教学时间有限，以及学生之间的竞争，这在日常的基础上很难平衡[gydF4y2Ba 67gydF4y2Ba]。此外，在过去一年中，全球COVID-19大流行的经历大大减少了护理、助产和医学生获得床边教学的机会[gydF4y2Ba 68gydF4y2Ba]。因此，副总裁和沉浸式学习环境的可用性和发展可以在未来发挥关键作用，作为在任何时候培养各级学生临床技能的辅助手段[gydF4y2Ba 61gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

大多数研究(28/29,97%)的主要结局是知识。这篇综述表明，沉浸式技术在学生获得知识方面同样有效，在一些研究中，反映了更高水平的知识保留。关于学习体验的次要结果，所有研究都报告了总体的积极性和更高的学习满意度、自我效能感和沉浸式技术的参与。此外，本综述还揭示了用于评估二级学习成果(如学生满意度、自我效能感、参与度和学习感知)的工具和工具的异质性。一些研究开发了自己的李克特式评估量表，而其他研究则使用和改编了先前开发和验证的量表来评估中学学习成果。根据欧洲医学教育协会的说法，"所选择的评估工具应该有效、可靠、实用，并对学生的学习产生适当的影响" [gydF4y2Ba 69gydF4y2Ba]。也许这突出了需要一种标准化的、经过验证的工具，专门为沉浸式教育技术设计，以评估与学生学习经验相关的学习成果。例如，在模拟中，全国护理联盟开发了一个经过验证的标准化量表来评估模拟的使用和学生在模拟活动中的学习经验，包括学生的满意度和自信心，感知学习和参与[gydF4y2Ba 36gydF4y2Ba]。因此，开发一种标准化的工具来评估学习成果，如满意度、自信、自我效能和参与，对于沉浸式教育工具可能是有益的，这样未来的研究可能会通过更统一的方法来评估学习成果。gydF4y2Ba

本系统综述提供了沉浸式技术在大学水平的医学和护理教育学习成果的最新综述。这项研究阐明了使用沉浸式技术的重要发现，将为该领域的未来研究奠定基础。本综述显示，沉浸式技术的知识获取等于或大于传统模式，从而为未来课程开发人员和研究人员在大学课程中实施这些沉浸式工具提供了证据基础。全面的搜索策略和稳健的方法支持本研究的优势。使用经过验证的MERSQI工具来评估纳入研究的研究设计也增加了我们研究设计的强度。gydF4y2Ba

大多数被审查的研究都根据自己的需求开发了自己定制的沉浸式教育工具，主要使用VR。VR的使用受到青睐，部分原因可能是成本效益高的3D软件和基于网络的材料广泛可用，可用于开发解剖工具[gydF4y2Ba 14gydF4y2Ba，gydF4y2Ba 60gydF4y2Ba]。然而，这些工具的开发涉及财务和资源，包括为这些设备开发内容所花费的时间。随着内容和材料数量的增加，可能有机会开发一个通用平台，使内容在全球范围内可共享和可用，用于卫生保健教育。这可能会减少在卫生保健教育中接受和实施这项技术的障碍。gydF4y2Ba

然而，我们认识到这项研究也有一些局限性。常见的偏差存在于方法学部分，包括研究资格标准、研究的识别和选择、数据提取和研究评估。已公布的方案中设定了预定义的搜索标准和纳入标准，旨在减少这些偏倚。在已发表的文献中，VR的定义存在异质性，要求我们将VR限制为包括使用耳机，仅提供身临其境的体验，而不是在计算机屏幕上的3D可视化。因此，这可能会导致排除涉及计算机屏幕上的3D动画或模型的研究，这些研究没有将学习者置于沉浸式环境中。此外，由于最初检索到的文章数据库很大，我们决定只包括随机对照试验，因为它们被认为是最高质量的研究类型，并且还包括一个传统学习模式的比较物。该过程由2名独立审稿人(GR和SC)进行，全文纳入取决于两位审稿人的同意。在研究检索过程中，由于某些研究的不可获得性，可能会产生偏倚。在数据不可用的情况下与作者联系;然而，这可能导致数据可用性偏差和未表示的数据。 This study included only preclinical university students; therefore, the value of immersive technology in the postqualification setting is unknown.

总之，本系统综述表明，VR、AR和MR在临床前医学和护理大学教育中是有益的教育工具。沉浸式技术在教学中同样有效，可以提高学习者的满意度、自信心和参与度。然而，VR、AR和MR在助产教育中的作用还需要进一步的研究。随着具有成本效益的沉浸式工具的日益普及，在卫生保健学生教育中使用沉浸式技术可能非常有价值。gydF4y2Ba