基于虛擬現實技術的針灸學教學應用思考

王 潔

(安徽中醫藥大學針灸經絡研究所， 合肥 230038)

隨著教學模式和教學觀念的轉變，傳統的課堂教學模式已經不能適應現代針灸學教學的發展，針灸學的教學和臨床技能實訓需要進一步完善和提高。翻轉課堂、一體化教學法、說課等多種教學方法先后出現并應用于課堂教學[1-3]，取得較好的課堂教學效果。然而，在針灸學教學過程中，仍然存在著諸多的問題[4]，如課時少而內容多、經脈循行描述理解困難、腧穴定位方法欠標準、刺灸操作量化難度較大等，因此更加形象化、操作方便的教學模型設計就成為針灸學教學過程中的重要環節。虛擬現實(Virtual Reality,VR)技術是一種環境仿真技術，主要以信息技術為核心，借助計算機技術將人們的視覺、聽覺以及觸覺等融為一體的沉浸交互式虛擬環境，可以模擬真實世界，替代生活中難以達到的場景，參與者有身臨其境的感受與體驗[5]。近年來，虛擬現實技術作為一種新興教育技術在針灸學教學中得到了廣泛的應用，并取得初步成效。這種技術能夠給針灸學教學帶來視覺和觸覺感受相結合的動態體驗，但仍處于嘗試階段，并存在一定的問題，如軟件操作系統不統一、軟件使用較為困難、三維視頻化程度不高等[6-7]。針灸學教學中如何引入并良好的應用虛擬現實技術來提升教學質量，是值得思考的一個問題。

一、虛擬現實技術的特征

虛擬現實技術特征主要表現在以下幾個方面[8]：一是沉浸性。計算機創造的虛擬世界通過虛擬設備與用戶相融合，使用戶在虛擬環境中感受到與現實世界相似的事物。二是交互性。用戶可以用自身語言、機體運動等技能，實現對虛擬世界中人和物的操控。三是多感知性。即為虛擬現實設備所擁有的智能邏輯分析能力，使用戶通過人機交互的方式在虛擬環境中獲得觸覺、聽覺、視覺及動覺等感知。四是構想性。幫助用戶深入理解和掌握相關知識體系，有助于認知和思維方式的轉變。VR技術的這些特征，彌補了傳統教學方式中真實環境難以搭建、理論與實際脫節、設備單一不能獲得大量實踐經驗等方面的不足，能夠充分調動學生學習積極性，促進學生創新思維的發展[9]。VR技術使得課程教學更加生動形象，學生的互動性、參與度更強，能夠更好的適應現代教育的發展。

二、虛擬現實技術在針灸教學領域的開發與應用

將VR技術應用到針灸教學領域，主要是利用VR技術開發的教學程序等，將比較抽象的、實踐性較強的針灸教學內容在系統中呈現，學習者能夠從系統呈現的虛擬環境中獲得實時的學習信息。VR技術目前在針灸領域的應用較為廣泛,如針灸銅人中醫知識可視化系統、針灸取穴、針灸教學系統、針刺手法等方面。張硯等設計的虛擬針灸取穴實訓系統，使用3ds max建立三維人體經絡穴位模型，學習者可以通過鼠標任意調控人體，點擊穴位節點取穴，操作方便，而且可以從任意角度觀察操作，反復進行針灸取穴訓練[10]。姜雨晨等建立的虛擬針刺力反饋系統人機互動操作平臺，將針刺手法操作、穴位解剖立體構筑形態和數字虛擬人體相結合，設計操作力反饋儀能夠控制虛擬環境中的毫針，操作者在針刺操作時不僅能夠從顯示器看到毫針進入穴位的動態過程，同時能夠感受到針刺穴位不同組織結構的受力變化，使針刺體驗感更加逼真[11]。崔晨暉設計的沉浸式針灸虛擬訓練系統，構建了核心組件3D兒童模型和虛擬訓練場景，解決了針灸訓練的空間需求，使針灸訓練任何時間、任何地點都能夠進行[12]。張文元等用三維激光掃描、三維可視化、虛擬現實和移動互聯網等技術開發的針灸銅人虛擬交互展示系統，能夠做到穴位、經絡和常見疾病等傳統中醫知識在三維場景下的快速可視化與交互查詢，實現中醫針灸知識的三維虛擬交互展示[13]。

三、虛擬現實技術在針灸學教學中的優勢

虛擬現實技術打破了教師占主導地位的傳統學習模式，學習者可以最大限度地發揮主動性和積極性，將學習、練習及自我測驗結合起來，形成一種新型的教學方式，針灸教學活動的開展不受時間、空間限制，增加了針灸實訓的機會。這是任何傳統的教學方式和方法所達不到的，因此具有不可替代的功能和作用。

(一) 基礎理論教學形象化

目前，國內針灸學課堂教學仍然采用紙質化教材為主，配合部分數字化教學資源，多媒體課堂教學等形式，在講述針灸學基礎知識理論，尤其是經脈循行、腧穴定位的時候，以二維平面圖為主。學生對經絡的認識仍然只能停留在課堂講解上，對腧穴定位方法的掌握由于存在多種描述方法而混亂。將虛擬現實技術與針灸學教學相結合設計的教學系統、教學模型，可以在教學中隨時變換角度，分解皮膚、肌肉、血管、神經等層次組織，實現經絡循行、穴位定位等可視化顯示，便于學生理解，使基礎理論教學形象化。

(二) 針刺實踐操作具體化

通過虛擬技術教學設備的研發，在針刺實踐操作技術的設計上，結合人工智能算法記錄并反饋針刺深度、頻率、捻轉，實時反饋，為初級學習階段提供可以代替實體模型和真人的針刺手法實訓，使針刺實踐數字化，更加易于考核。沉浸式的虛擬場景的構建，能夠增強實訓參與者的操作真實感。同時可以避免人體實訓隨之而來的醫學風險，代替實體模型和真人的扎針實訓。

(三) 課堂教學過程興趣化

興趣是最好的老師，在課堂教學過程中，從理論教學、實踐操作等各個環節，通過虛擬現實技術的交互式體驗能進一步提升學生的學習興趣，也是改革課堂教學的重要環節。學生從被動參與到主動學習，為培養發散思維能力提供了豐富的資源和便利的空間，學習、實踐以及測試相結合的教學方式，最大化地激發了學生的學習興趣。

(四) 實踐技能考核客觀化

在教學效果的評價上，可以通過交互式虛擬3D針灸人的設計，設置多元化的客觀考核模式，使基礎知識考核更加客觀。如對腧穴定位，可以通過觸摸屏的交互體驗，除了考核腧穴定位的準確性，更可以通過已經設置的定位、功效、解剖層次等多個方面進行交互考核；通過模擬針刺筆進行針刺手法考核；通過語音交互，更可以實現無紙化、客觀化考核。

四、虛擬現實技術在針灸學教學中的應用思考

虛擬現實技術與針灸學相結合具有很強的針對性、實用性，對針灸學教學工作有很大的助力，但并沒有在中醫院校中得到很好的推廣，且軟件設計缺乏一定的標準。

(一) 教學系統設計標準化

在應用VR技術進行針灸學教學系統設計時，要實現設計標準化，結合國家“十三五”規劃教材《針灸學》《經絡腧穴學》《刺法灸法學》《針灸治療學》和國家標準《腧穴名稱與定位》，以及聯合國世界衛生組織認可推薦的針灸臨證指南，設計符合國標的腧穴定位、解剖層次、取穴方法、針灸治療的針灸模型課堂教學方案，同時制定與針灸學教學系統相適應的教學大綱，設計學習的重難點，制定考核標準，設計規范化的經絡腧穴、刺法灸法考核方案，實現教學系統設計標準化。

(二) 注重針灸理論知識版塊設計

針灸學理論知識的學習十分重要，因此在進行教學系統理論知識版塊設計時，要實現多學科理論知識的融合，如人體解剖學、中醫基礎理論、中醫診斷學、經絡腧穴等。所以系統的數字人體針灸模型要包含皮膚系統、骨骼系統、泌尿系統、各種臟器、神經系統、血液循環系統等，經絡、腧穴直觀的展示在數字人體上，精確定位腧穴空間位置，可任意角度旋轉，能夠直觀化、立體化展現虛擬人體。不僅可以實現經絡腧穴以及針刺操作理論的學習與考核，同時數字人體模型可結合中醫四診，設計針灸科常見病模型，通過模擬患者，使學生能夠實現對患者的診斷以及針灸治療。將抽象的理論知識形象化，學習者能夠在課后對理論知識進行更好的鞏固。這種將視覺和觸覺信息融合一體的三維針灸虛擬教學，相信一定能為針灸理論教學提供生動和高效的學習環境。

(三) 強化針灸實訓操作系統設計

針灸學是一門應用臨床學科，具有很強的實踐性，實訓教學是學生抽象思維形成化、經絡腧穴形象化、刺法灸法具體化、辨證論治客觀化的重要途徑，因此必須要加強學生實踐學習，進一步改革針灸推拿專業的實訓教學。將虛擬現實技術應用到針灸學實訓教學中，需要結合針灸學的實踐操作不同內容特點，有針對性地進行設計虛擬現實針灸實訓系統。針灸實訓系統腧穴的設計要符合國標的腧穴定位、解剖層次、取穴方法，針刺手法操作體驗設計要使學習者能對不同部位的針刺力度、深度和提插捻轉方法有直觀感受和數字化體驗，進一步增強學習興趣，提升學科信心。可以引入最新的3D顯示系統，對手持虛擬針灸進行跟蹤仿真操作過程，達到針刺練習的實時反饋，避免人體實訓的醫學風險。同時設計制定針灸實訓模型實踐考核方案，使基礎課和實踐課考核更加精細化和客觀化。

(四) 打造線上開放式虛擬教學平臺

“互聯網+教學”的不斷發展，推動了教育教學模式的不斷創新，如何能夠提升針灸學教學水平，培養優質的針灸醫生，是我們需要思考的問題。既往利用VR技術設計的針灸學教學系統，僅局限于本?；蛘哚樉膶I的學生使用，不僅造成優質教學資源浪費，也不利于教學資源的交流和分享。因此，需要打造一個開放式虛擬針灸學教學平臺，吸引各中醫院校共同參與，為針灸師生提供開放式的教學資源，實現各中醫院校針灸教學資源的共享和整合，有利于學生和教師素質的共同提高。通過開放式虛擬教學平臺，師生可在線進行針灸案例的探討及模擬治療，通過交流與討論，提升教學質量和學生學習的積極性、主動性。

五、結語

將虛擬現實技術應用到針灸學教學中，利用虛擬現實技術的仿真、互動的特性，探索更有益于學生學習和發展的教學模式，有利于提高針灸教學水平。雖然虛擬現實技術在針灸學教學領域有很好的前景，但由于其造價昂貴、軟硬件要求高等原因，當前設計的教學系統并不成熟，還未能在針灸學教學中得到大規模推廣。隨著信息技術的不斷完善，相信今后能夠設計出一款可操作性強、經濟便捷的開放式VR技術針灸學教學系統，并得到推廣使用，豐富和完善針灸教學模式，與傳統針灸教學相互彌補，培養出優質的針灸人才。