Sachverhalt: A. Das Bezirksgericht Zürich sprach X._ am 17. Dezember 2013 der mehrfachen Schändung schuldig und bestrafte ihn mit einer Freiheitsstrafe von vier Jahren, unter Anrechnung der erstandenen Haft von 825 Tagen. Es auferlegte ihm ein Berufsverbot für die Dauer von drei Jahren und verpflichtete ihn, seinen Opfern teilweise Schadenersatz und Genugtuung in unterschiedlicher Höhe sowie in einem Fall eine Prozessentschädigung zu leisten. B. X._ focht das bezirksgerichtliche Urteil vollumfänglich an und beantragte einen Freispruch. Die Staatsanwaltschaft erhob Anschlussberufung, begrenzt auf den Strafpunkt. Mit Urteil vom 4. Dezember 2015 verurteilte das Obergericht des Kantons Zürich X._ wegen mehrfacher Schändung, wobei es ihn in einem Fall vom entsprechenden Vorwurf freisprach. Es bestrafte ihn mit einer Freiheitsstrafe von vier Jahren, unter Anrechnung der erstandenen Haft von 972 Tagen, und auferlegte ihm ein dreijähriges Berufsverbot. Die von X._ den Opfern zu leistenden Genugtuungen setzte das Obergericht mit Ausnahme von zwei Fällen geringfügig herab. Es verpflichtete ihn in gleichem Umfang wie das Bezirksgericht zur Leistung von Schadenersatz und in einem Fall zur Bezahlung einer Prozessentschädigung. Das Obergericht geht zusammengefasst von folgendem Sachverhalt aus: X._ habe in seiner Eigenschaft als Pfleger des Spitals A._ im Zeitraum vom 21. Mai 2008 bis 25. August 2011 insgesamt zehn von ihm zu betreuende, ahnungslose Patientinnen gezielt zu sexuellen Handlungen missbraucht, indem er sie an den primären und sekundären Geschlechtsteilen berührte, diese massierte, eincremte oder die Arme respektive Hände der Frauen zu seinen Genitalien führte, so dass es zu (kreisförmigen) Berührungen der Genitalgegend über den Kleidern kam. Die aus der Narkose aufwachenden Opfer seien aufgrund ihres Zustandes (Müdigkeit, Schwäche, Schmerzen, Übelkeit etc.) nicht in der Lage gewesen, sich gegen die Handlungen, die im Aufwachraum des Spitals stattfanden, zu wehren. C. X._ beantragt mit Beschwerde in Strafsachen, das Urteil des Obergerichts sei aufzuheben und die Sache zu neuer Entscheidung an dieses zurückzuweisen. Er ersucht um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung im bundesgerichtlichen Verfahren.