虛擬現(xiàn)實技術(shù)在醫(yī)學(xué)高?？谇会t(yī)學(xué)專業(yè)實習(xí)教學(xué)中的應(yīng)用探討

洪洋 朱辛奕 季海寧

摘? 要 在以往口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)實習(xí)教學(xué)過程中，教師往往憑借PPT或多種教學(xué)器具的講解和演示，展開具體的教學(xué)過程。但近年來，在口腔醫(yī)學(xué)高速發(fā)展背景下，教學(xué)內(nèi)容日益復(fù)雜，致使以上方法很難滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。為了有效解決此問題，采取虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學(xué)改革，通過其營造的逼真教學(xué)環(huán)境和互動的操作場景，可以給予學(xué)生身臨其境的學(xué)習(xí)感受，從而為教學(xué)質(zhì)量的提高創(chuàng)造良好條件。

關(guān)鍵詞 虛擬現(xiàn)實技術(shù);口腔醫(yī)學(xué);實習(xí)教學(xué);教學(xué)改革

中圖分類號：TP391.9? ? 文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）20-0029-03

Discussion on Application of Virtual Reality Technology in Prac-tice Teaching of Stomatology in Medical Colleges and Univer-sities//HONG Yang， ZHU Xinyi， JI HainingAbstract In the past practice teaching process of stomatology， tea-chers often rely on PPT or a variety of teaching tools to explain and demonstrate， to expand the specific teaching process. However， in recent years， in the context of rapid development of stomatology， theteaching content has become increasingly complex， making it diffi-cult to meet the learning needs of students with the above methods. In order to solve this problem effectively， virtual reality technology is adopted to carry out teaching reform. By creating realistic teaching?environment and interactive operation scenes， students can get immersive learning experience， thus creating favorable conditions for improving teaching quality.

Key words virtual reality technology; stomatology; practice tea-ching; teaching reform

1 前言

口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)是醫(yī)學(xué)高校重要的教學(xué)單位之一，具有理論知識和實踐操作并重的教學(xué)特點。在理論知識授課部分，通過教師的耐心講解，可以較好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需

求;但在實踐知識授課部分，教師往往借助于PPT或教學(xué)器具展開教學(xué)。受到以上教學(xué)工具的影響，很難模擬出真實的診療環(huán)境，在一定程度上影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。為了有效解決此問題，采取虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學(xué)改革，是一種可行的方法和途徑。

2 現(xiàn)階段口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)實習(xí)教學(xué)中存在的弊端分析

在口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)實習(xí)教學(xué)過程中，PPT和各種教學(xué)器具是最常用的教學(xué)輔助工具，在早期教學(xué)內(nèi)容較為簡單的背景下，教師采取講授法，配合PPT和教學(xué)器具講解和演示，能夠較好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求[1-3]。但近年來，隨著口腔醫(yī)學(xué)的高速進步和發(fā)展，越來越多的知識和診療方法成為高等教學(xué)環(huán)節(jié)重要的知識組成部分[4]，致使PPT和教學(xué)器具的弊端日益凸顯。

演示效果較差? PPT演示的是一個二維的教學(xué)畫面，無法給予學(xué)生身臨其境的教學(xué)感受。與之比較，教學(xué)器具雖然是立體的，但需要教師手動進行演示，受到教學(xué)器具大小、學(xué)生距教師距離遠(yuǎn)近和教師操作水平高低的制約，很多細(xì)節(jié)難以演示清楚，既增加了教師的教學(xué)難度，學(xué)生也無法有效理解。

不具有互動性? 所謂互動性，就是在教學(xué)過程中，學(xué)生可以模擬地進行各種操作。PPT有教師預(yù)先設(shè)計好的圖片組成，顯然沒有人機互動的功能。而部分教學(xué)器具價格較為昂貴，不具有學(xué)生真實操作和演示的可行性。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入實習(xí)教學(xué)的優(yōu)勢分析

虛擬現(xiàn)實技術(shù)也稱為靈境技術(shù)或人工環(huán)境，是指利用電腦技術(shù)模擬設(shè)計出的一個虛擬環(huán)境，具有以下幾個特點。

1）多感知性。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的環(huán)境，不僅僅呈獻給體驗者一個三維的視覺環(huán)境，還有聽覺感知、運動感知甚至嗅覺感知等[5]。

2）沉浸性。虛擬現(xiàn)實會最大限度還原真實場景，在此環(huán)境中，體驗者很難與現(xiàn)實真實世界區(qū)分。

3）交互性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)并不是一個固定的圖像或環(huán)境，會根據(jù)體驗者的操作，動態(tài)變換相應(yīng)的場景[6-8]。

因此，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入口腔醫(yī)學(xué)的實習(xí)教學(xué)過程中，可以從根本上解決PPT和教學(xué)器具場景還原度不高和缺乏互動等弊端，為教學(xué)質(zhì)量的提高打下良好基礎(chǔ)。

4 虛擬現(xiàn)實環(huán)境的組成

虛擬現(xiàn)實環(huán)境由服務(wù)器、虛擬現(xiàn)實眼鏡和操作手柄等部分組成。其中服務(wù)器是虛擬現(xiàn)實環(huán)境的核心，負(fù)責(zé)教學(xué)環(huán)境的虛擬構(gòu)建、場景變換和模擬操作演示的數(shù)據(jù)處理;虛擬現(xiàn)實眼鏡相當(dāng)于電腦的顯示器，只是與傳統(tǒng)的顯示器比較，由于距離人眼距離近，可以呈現(xiàn)出更為廣闊的視野;操作手柄相當(dāng)于人的雙手，通過手柄與虛擬現(xiàn)實眼鏡及服務(wù)器的關(guān)聯(lián)，可以準(zhǔn)確識別出學(xué)生的操作動作[9-10]。

5 教學(xué)資源的選擇和建立

醫(yī)學(xué)高校可以從以下兩種途徑選擇和建立虛擬現(xiàn)實技術(shù)所需教學(xué)資源。

一是購買現(xiàn)成的與口腔醫(yī)學(xué)實習(xí)相關(guān)的教學(xué)資源。近年來，隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，越來越多的科研機構(gòu)和企業(yè)投入基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的教學(xué)資源開發(fā)工作中，并誕生許多還原程度高和互動良好的產(chǎn)品，高校直接選擇購買即可。

二是醫(yī)學(xué)高校相關(guān)專業(yè)與計算機教研室進行合作，獨立開發(fā)教學(xué)課程。整個開發(fā)過程涉及全景拍攝、后期制作、模型動畫設(shè)計、特效制作和交互設(shè)計等環(huán)節(jié)。在全景拍攝環(huán)節(jié)，需要由口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)的教師根據(jù)本次課程的教學(xué)需求，使用具有全景拍攝功能的照相機拍攝圖像;在后期制作環(huán)節(jié)，由口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)教師和計算機教研室教師共同制作完成，其中前者負(fù)責(zé)圖片的篩選，后者使用Autopano Giga和Autopano Video Pro等軟件，對圖片進行剪輯和拼接;在模型動畫設(shè)計和特效制作環(huán)節(jié)，由計算機教研室教師完成，與模型動畫設(shè)計相關(guān)的軟件如3d Max等，涉及特效制作的軟件如MAYA等;在交互設(shè)計環(huán)節(jié)，口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)教師首先提出互動要求，計算機教研室教師根據(jù)其要求情況設(shè)計完成。

購買現(xiàn)成的教學(xué)資源和高校獨立制作教學(xué)資源二者各有利弊。前者的優(yōu)勢在于畫面精美，模擬環(huán)境的還原度高等;弊端在于價格較為昂貴，而且部分課程可能與教學(xué)要求相脫節(jié)，在一定程度上增加了教學(xué)難度。高校獨立制作教學(xué)資源的優(yōu)勢是由于整個過程均由校內(nèi)的教師完成，最大限度地降低了教學(xué)成本;加之教師會根據(jù)教學(xué)要求和學(xué)生的掌握程度設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，使教學(xué)內(nèi)容更符合學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。但受到開發(fā)人員水平和能力的制約，在場景的美觀度等方面可能存有一定的欠缺。因此，醫(yī)學(xué)高校將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入教學(xué)中，需要靈活地選擇和構(gòu)建資源，如在經(jīng)費允許的條件下，可購買相關(guān)的教學(xué)資源;若高校計算機教研室教師的水平和能力較為凸出，則可以獨立開發(fā)。

6 教學(xué)方法的調(diào)整

在口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)實習(xí)教學(xué)階段，傳統(tǒng)的教學(xué)方法以講授法為主，即在課堂上，教師借助PPT和教學(xué)工具，詳細(xì)講解教學(xué)內(nèi)容。但在虛擬現(xiàn)實技術(shù)環(huán)境中，學(xué)生需要在虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的環(huán)境中進行學(xué)習(xí)和演示，此時講授法并不是首選的教學(xué)方法，因為講授法的教學(xué)主線是教師的講解，教師是學(xué)生課堂上唯一關(guān)注重心。在虛擬現(xiàn)實環(huán)境中，學(xué)生需要佩戴虛擬現(xiàn)實眼鏡進行學(xué)習(xí)，此時不可能觀察教師的一言一行。因此需要對教學(xué)方法進行調(diào)整，如采取講授法與討論法結(jié)合的授課方法進行授課[11-13]。即在上課前20～30分鐘，教師先采取講授法，向?qū)W生具體講授本節(jié)課相關(guān)的理論知識;然后學(xué)生進入虛擬現(xiàn)實體驗和模擬操作環(huán)節(jié)，此時教師不對學(xué)生的學(xué)習(xí)加以干預(yù)，用時30分鐘左右;學(xué)生體驗完畢后，再采取討論法，引導(dǎo)學(xué)生對體驗和操作的結(jié)果進行討論，用時20～30分鐘。

7 采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行教學(xué)的建議

教師要對教學(xué)環(huán)境進行深入體驗? 當(dāng)虛擬現(xiàn)實技術(shù)被引入口腔醫(yī)學(xué)實習(xí)教學(xué)后，學(xué)生在模擬的操作和演示過程中必然會遇見更多的問題有待解決，若解答不正確或不合理，必然會影響整體的教學(xué)效果。因此建議教師在開展教學(xué)過程中，首先需要對虛擬現(xiàn)實環(huán)境進行多次體驗，其中無論是正確的操作還是錯誤的操作，都需要逐一進行演示，以對可能涉及的知識進行初步了解。同時需要積極主動地利用課余時間加強自學(xué)，以不斷提高綜合素質(zhì)[14-15]。

注重開展個性化教學(xué)? 虛擬現(xiàn)實技術(shù)畢竟屬于一種新興的教學(xué)技術(shù)，另外如前文所述，需要對教學(xué)方法進行適當(dāng)調(diào)整[16]，即采取講授法與討論法結(jié)合的教學(xué)方法，才能夠更為有效地提高教學(xué)質(zhì)量。但由于學(xué)生的個人情況有所不同，如部分學(xué)生已經(jīng)完全習(xí)慣和適應(yīng)講授法教學(xué)，個別學(xué)生身體情況較為特殊，在虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)造的立體環(huán)境中，可能出現(xiàn)眩暈和惡心嘔吐等，因此在教學(xué)過程中建議教師采取訪談方式了解學(xué)生具體的情況，對于不適宜采取虛擬現(xiàn)實技術(shù)教學(xué)的學(xué)生，仍然采取傳統(tǒng)的授課模式進行教學(xué)。

8 結(jié)語

近年來，隨著口腔醫(yī)學(xué)的高速進步和發(fā)展，越來越多的知識和診療方法成為高等教學(xué)環(huán)節(jié)重要的知識組成部分。與此同時，在醫(yī)學(xué)生就業(yè)難度逐年遞增的背景下，學(xué)生的需求也在明顯提高，致使傳統(tǒng)教學(xué)方法的瓶頸日益凸顯。為了有效改善此問題，將虛擬現(xiàn)實技術(shù)融入口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)實習(xí)教學(xué)過程中，憑借虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建的模擬場景和互動操作環(huán)節(jié)，為教學(xué)質(zhì)量的提高打下良好基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]許志華，賴穎真，彭書海，等.翻轉(zhuǎn)教學(xué)聯(lián)合微課對口腔醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和考核成績的提升研究[J].檢驗醫(yī)學(xué)與臨床，2019，16（5）：714-716.

[2]張芮寧，田敏，謝誠，等.以提升口腔醫(yī)學(xué)生崗位勝任力為核心的模塊化專業(yè)教學(xué)改革初探[J].牙體牙髓牙周病學(xué)雜志，2017，27（8）：488-490.

[3]俞芳，王祝玲，李成皓.“翻轉(zhuǎn)課堂”應(yīng)用于《兒童口腔醫(yī)學(xué)》課程的調(diào)查研究[J].教育教學(xué)論壇，2019（9）：38-40.

[4]邱榮敏，唐芊葦，等.基于“微課”的翻轉(zhuǎn)課堂在兒童口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)中運用效果的評價[J].高教論壇，2017（6）：52-54.

[5]孟凡皓，朱智慧，張小輝，等.虛擬現(xiàn)實和增強現(xiàn)實技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用的研究進展[J].山東醫(yī)藥，2018，58（34）：101-103.

[6]李陽，湯可，許向亮，等.Dextroscope虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)用于上頜動脈下頜段三維解剖研究[J].北京大學(xué)學(xué)報：醫(yī)學(xué)版，2012，44（1）：75-79.

[7]高璐，張曉紅，金海威，等.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在口腔頜面部解剖及三維數(shù)字模型構(gòu)建中的應(yīng)用[J].中國組織工程研究，2015，19（46）：7492-7497.

[8]姚志濤，買買提吐遜·吐爾地，阿地力·莫明.3D打印成型技術(shù)在新疆口腔頜面部創(chuàng)傷雙語教學(xué)中的應(yīng)用[J].繼續(xù)醫(yī)學(xué)教育，2014，28（9）：107-110.

[9]李曙明，李萌，楊益民，等.3D打印及計算機輔助技術(shù)在骨科臨床教學(xué)中的應(yīng)用探討：以復(fù)雜脊柱畸形治療為例[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2015（2）：191-194.

[10]董晛，陳鳳貞.信息化背景下口腔醫(yī)學(xué)技術(shù)專業(yè)教學(xué)改革的實踐與創(chuàng)新[J].衛(wèi)生職業(yè)教育，2019，37（6）：49-50.

[11]周學(xué)東，張凌琳，葉玲，等.虛擬仿真技術(shù)在口腔醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用[J].實驗技術(shù)與管理，2014，31（5）：4-6，16.

[12]王景新.虛擬現(xiàn)實技術(shù)及其在口腔醫(yī)學(xué)教學(xué)應(yīng)用的探討[J].信息記錄材料，2018，19（5）：173-174.

[13]張琦，黃展鵬.醫(yī)學(xué)虛擬仿真為導(dǎo)向的《三維動畫》教學(xué)改革探索[J].教育現(xiàn)代化，2017，4（23）：35-37.

[14]石新麗，唐飛羽，孫夢雯，等.虛擬實驗室在醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].實驗技術(shù)與管理，2014，31（6）：114-116.

[15]陸耀紅，鄒揚，張鋒，等.胸腔穿刺虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)用于臨床教學(xué)的實踐與思考[J].中國醫(yī)學(xué)教育技術(shù)，2015，29（1）：70-73.

[16]皮健，李文東.基于VR/AR技術(shù)的職業(yè)學(xué)校STEAM課程體系的構(gòu)建與應(yīng)用[J].遼寧師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2019，42（1）：54-59.